Zum Inhalt

Evaluation of Radiation Shielding Parameters of Different Metallic Glass Compositions for α, β, γ, n, and p Radiation

  • 05.03.2025
  • Original Research Article
Erschienen in:

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This study aimed to investigate the radiation shielding properties of six heavy metallic glasses (HMGs), focusing on their photon attenuation capabilities and the impact of density on shielding performance. The composition of the HMGs was as follows: (30B2O3 + 70TeO2), (29.55B2O3 + 68.95TeO2 + 1.5CuO), (40P2O5 + 38ZnO + 1CuO + 20Na2O + 1Fe2O3), (40P2O5 + 38ZnO + 1CuO + 17Na2O + 4Fe2O3), (88P2O5 + 2CoO + 10 K2O), and (88P2O5 + 0.5Fe2O3 + 2CoO + 9.5 K2O). The parameters computed include the mass attenuation coefficient (µm), linear attenuation coefficient (µ), effective atomic number (Zeff), and fast neutron removal cross-section (ΣR), exploring the relationship between the mean excitation energy of electrons and the density of the samples, total stopping power (TSP), and continuous slowing down approximation (CSDA) range. These parameters were computed for gamma-ray energy in the range of 0.015–15 MeV using Phy-X, XCOM, and Geant4 software programs. The ESTAR program was used to assess the beta shielding action of the glasses by calculating the TSP and CSDA. SRIM Monte Carlo software was used to calculate the range of charged ions at chosen energies between 0.01 and 30 MeV. Results show that the values of μ (ranging from 19.266 to 151.895 cm−1 at 15 keV), μm, ΣR, and Zeff increase with the increase in glass density (2.43 to 4.373 g/cm3). Conversely, the half-value layer (HVL) decreases from 4.540 cm to 2.698 cm at 1 MeV as the glass density increases. BTC1 metallic glass exhibits the highest shielding capability, with μ reaching up to 151.895 cm−1 at 15 keV γ-ray energy and a density of 4.373 g/cm3, and the lowest transmission factor (TF) of 0.01% at 1 MeV. TSP values for H+1 ions at 0.08 MeV range from 226.184 to 550.130 MeV cm2/g, and for He+2 ions at 0.7 MeV, they range from 661.703 to 1470.435 MeV cm2/g. CSDA ranges for H+1 at 15 keV vary from 5.479 to 3.694 × 10−5 g/cm2, and for He+2, they range from 3.721 to 2.435 × 10−5 g/cm2. These findings suggest that higher-density metallic glasses like BTC1 provide superior radiation shielding against γ-rays, neutrons, and charged particles, making them excellent candidates for advanced radiation shielding applications.

Graphical Abstract

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Titel
Evaluation of Radiation Shielding Parameters of Different Metallic Glass Compositions for α, β, γ, n, and p Radiation
Verfasst von
Hani H. Negm
Asmaa A. Sdeek
Ahmed A. Ebrahim
Publikationsdatum
05.03.2025
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 5/2025
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-025-11830-w
Dieser Inhalt ist nur sichtbar, wenn du eingeloggt bist und die entsprechende Berechtigung hast.

JOT - Journal für Oberflächentechnik (Link öffnet in neuem Fenster)

Das führende Magazin für sämtliche Themen in der Oberflächentechnik.
Für Entscheider und Anwender aus allen Bereichen der Industrie.

    Bildnachweise
    Wagner Logo/© J. Wagner GmbH, Harter Drying Solutions/© HARTER GmbH, Cenaris Logo/© CENARIS GmbH, Ecoclean Logo/© SBS Ecoclean Group, Eisenmann Logo/© EISENMANN GmbH, L&S Logo/© L&S Oberflächentechnik GmbH & Co. KG, FreiLacke Logo/© Emil Frei GmbH & Co. KG, Afotek Logo/© @AFOTEK Anlagen für Oberflächentechnik GmbH, Fischer Logo/© Helmut Fischer GmbH, Venjakob Logo/© VENJAKOB Maschinenbau GmbH & Co. KG, Nordson Logo/© Nordson Deutschland GmbH, JOT - Journal für Oberflächentechnik, Chemetall und ZF optimieren den Vorbehandlungsprozess/© Chemetall