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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2019

03.06.2019

Investigation of mechanical and radiation shielding features of heavy metal oxide based phosphate glasses for gamma radiation attenuation applications

verfasst von: Shams A. M. Issa, M. I. Sayyed, A. M. A. Mostafa, G. Lakshminarayana, I. V. Kityk

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 13/2019

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Abstract

In this study, xPbO2 − [(100 − x)(0.5Na2O − 0.5P2O5)] glass samples where x = 0, 5, 10, 15, 20 and 30 mol%, were prepared and their radiation shielding and mechanical properties were investigated. A 3 × 3 inch NaI (Tl) scintillation detector has been used to detect the emitted gamma-ray. The obtained results revealed the increase of both PbO2 content and the photon energy from 0.356 to 1.33 MeV increase the mass attenuation coefficient (MAC), the effective atomic number (EAN), and the radiation protection efficiency (RPE) and in the same time decrease the values of the half-value layer (HVL) and the mean free path (MFP). The G-P fitting method was used to calculate the exposure buildup factor in the photon energy range of 0.015–15 MeV along with the use of SRIM code, ESTAR database and the removal cross-sections to calculate the proton, alpha and electron mass stopping power of the prepared glasses. These parameters are affected mainly with Zn (n = 2 or 4). Moreover, the elastic properties of the glass samples have been calculated by measuring both longitudinal (VL) and shear (VS) velocities using the pulse-echo overlap technique at 5 MHz. The sample that had 30 PbO2 mol% had the highest elastic properties that gives confidence in the possibility of using these glasses for radiation shielding application.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat S.S. Obaid, D.K. Gaikwad, P.P. Pawar, Radiat. Phys. Chem. 130, 343–350 (2017)CrossRef S.S. Obaid, D.K. Gaikwad, P.P. Pawar, Radiat. Phys. Chem. 130, 343–350 (2017)CrossRef
2.
4.
Zurück zum Zitat A. Mukunoki, T. Chiba, Y. Benino, T. Sakuragi, Prog. Nucl. Energy 91, 339 (2016)CrossRef A. Mukunoki, T. Chiba, Y. Benino, T. Sakuragi, Prog. Nucl. Energy 91, 339 (2016)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat N.A. Ghoneim, H.A. ElBatal, A.M. Abdelghany, I.S. Ali, J. Alloys Compd. 509, 6913 (2011)CrossRef N.A. Ghoneim, H.A. ElBatal, A.M. Abdelghany, I.S. Ali, J. Alloys Compd. 509, 6913 (2011)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat S. Hraiech, N. Sdiri, K. Horchani-Naifer, M. Férid, J. Non. Cryst. Solids 482, 73 (2018)CrossRef S. Hraiech, N. Sdiri, K. Horchani-Naifer, M. Férid, J. Non. Cryst. Solids 482, 73 (2018)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat O. Agar, M.I. Sayyed, H.O. Tekin, K.M. Kaky, S.O. Baki, I. Kityk, Results Phys. 12, 629 (2019)CrossRef O. Agar, M.I. Sayyed, H.O. Tekin, K.M. Kaky, S.O. Baki, I. Kityk, Results Phys. 12, 629 (2019)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat F. Muñoz, A. Saitoh, R.J. Jiménez-Riobóo, R. Balda, J. Non. Cryst. Solids 473, 125 (2017)CrossRef F. Muñoz, A. Saitoh, R.J. Jiménez-Riobóo, R. Balda, J. Non. Cryst. Solids 473, 125 (2017)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat B.O. El-bashir, M.I. Sayyed, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, J. Non. Cryst. Solids 468, 92 (2017)CrossRef B.O. El-bashir, M.I. Sayyed, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, J. Non. Cryst. Solids 468, 92 (2017)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat R. Yang, H. Liu, Y. Wang, W. Jiang, X. Hao, J. Zhan, S. Liu, J. Alloys Compd. 513, 97 (2012)CrossRef R. Yang, H. Liu, Y. Wang, W. Jiang, X. Hao, J. Zhan, S. Liu, J. Alloys Compd. 513, 97 (2012)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat G. Lakshminarayana, K.M. Kaky, S.O. Baki, A. Lira, P. Nayar, I.V. Kityk, M.A. Mahdi, J. Alloys Compd. 690, 799 (2017)CrossRef G. Lakshminarayana, K.M. Kaky, S.O. Baki, A. Lira, P. Nayar, I.V. Kityk, M.A. Mahdi, J. Alloys Compd. 690, 799 (2017)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat M.I. Sayyed, K.M. Kaky, D.K. Gaikwad, O. Agar, U.P. Gawai, S.O. Baki, J. Non. Cryst. Solids 507, 30 (2019)CrossRef M.I. Sayyed, K.M. Kaky, D.K. Gaikwad, O. Agar, U.P. Gawai, S.O. Baki, J. Non. Cryst. Solids 507, 30 (2019)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat M.I. Sayyed, G. Lakshminarayana, M.G. Dong, M.Ç. Ersundu, A.E. Ersundu, I.V. Kityk, Radiat. Phys. Chem. 145, 26 (2018)CrossRef M.I. Sayyed, G. Lakshminarayana, M.G. Dong, M.Ç. Ersundu, A.E. Ersundu, I.V. Kityk, Radiat. Phys. Chem. 145, 26 (2018)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M. Dong, X. Xue, A. Kumar, H. Yang, M.I. Sayyed, S. Liu, E. Bu, J. Hazard. Mater. 344, 602 (2018)CrossRef M. Dong, X. Xue, A. Kumar, H. Yang, M.I. Sayyed, S. Liu, E. Bu, J. Hazard. Mater. 344, 602 (2018)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S.A.M. Issa, M.I. Sayyed, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, Results Phys. 2017, 19 (2017) S.A.M. Issa, M.I. Sayyed, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, Results Phys. 2017, 19 (2017)
17.
Zurück zum Zitat M.I. Sayyed, S.A.M. Issa, S.H. Auda, Prog. Nucl. Energy 100, 297 (2017)CrossRef M.I. Sayyed, S.A.M. Issa, S.H. Auda, Prog. Nucl. Energy 100, 297 (2017)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat M.I. Sayyed, S.A.M. Issa, M. Büyükyıldız, M. Dong, Radiat. Phys. Chem. 150, 1 (2018)CrossRef M.I. Sayyed, S.A.M. Issa, M. Büyükyıldız, M. Dong, Radiat. Phys. Chem. 150, 1 (2018)CrossRef
19.
20.
Zurück zum Zitat S.A.M. Issa, Y.B. Saddeek, H.O. Tekin, M.I. Sayyed, K.S. Shaaban, Curr. Appl. Phys. 18, 717 (2018)CrossRef S.A.M. Issa, Y.B. Saddeek, H.O. Tekin, M.I. Sayyed, K.S. Shaaban, Curr. Appl. Phys. 18, 717 (2018)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S.A.M. Issa, A. Kumar, M.I. Sayyed, M.G. Dong, Y. Elmahroug, Mater. Chem. Phys. 212, 12 (2018)CrossRef S.A.M. Issa, A. Kumar, M.I. Sayyed, M.G. Dong, Y. Elmahroug, Mater. Chem. Phys. 212, 12 (2018)CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat R. Wang, Z. Lü, C. Liu, R. Zhu, X. Huang, B. Wei, N. Ai, W. Su, J. Alloys Compd. 432, 189 (2007)CrossRef R. Wang, Z. Lü, C. Liu, R. Zhu, X. Huang, B. Wei, N. Ai, W. Su, J. Alloys Compd. 432, 189 (2007)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J.D.S. Guerra, C.R. Hathenher, S.A. Lourenco, N.O. Dantas, J. Non. Cryst. Solids 356, 2350 (2010)CrossRef J.D.S. Guerra, C.R. Hathenher, S.A. Lourenco, N.O. Dantas, J. Non. Cryst. Solids 356, 2350 (2010)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat M.S. Al-Assiri, M.M. El-Desoky, J. Mater. Sci. 25, 3703 (2014) M.S. Al-Assiri, M.M. El-Desoky, J. Mater. Sci. 25, 3703 (2014)
27.
Zurück zum Zitat O. Agar, M.I. Sayyed, F. Akman, H.O. Tekin, M.R. Kaçal, Nucl. Eng. Technol. 51, 853 (2019)CrossRef O. Agar, M.I. Sayyed, F. Akman, H.O. Tekin, M.R. Kaçal, Nucl. Eng. Technol. 51, 853 (2019)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat S.A.M. Issa, A.A.A. Darwish, M.M. El-Nahass, Prog. Nucl. Energy 100, 276 (2017)CrossRef S.A.M. Issa, A.A.A. Darwish, M.M. El-Nahass, Prog. Nucl. Energy 100, 276 (2017)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat H.O. Tekin, E.E. Altunsoy, E. Kavaz, M.I. Sayyed, O. Agar, M. Kamislioglu, Results Phys. 12, 1457 (2019)CrossRef H.O. Tekin, E.E. Altunsoy, E. Kavaz, M.I. Sayyed, O. Agar, M. Kamislioglu, Results Phys. 12, 1457 (2019)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat C.V. More, R.M. Lokhande, P.P. Pawar, Radiat. Phys. Chem. 125, 14 (2016)CrossRef C.V. More, R.M. Lokhande, P.P. Pawar, Radiat. Phys. Chem. 125, 14 (2016)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat W. Chaiphaksa, P. Limkitjaroenporn, H.J. Kim, J. Kaewkhao, Prog. Nucl. Energy 92, 48 (2016)CrossRef W. Chaiphaksa, P. Limkitjaroenporn, H.J. Kim, J. Kaewkhao, Prog. Nucl. Energy 92, 48 (2016)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat S.A.M. Issa, H.O. Tekin, R. Elsaman, O. Kilicoglu, Y.B. Saddeek, M.I. Sayyed, Mater. Chem. Phys. 223, 209 (2019)CrossRef S.A.M. Issa, H.O. Tekin, R. Elsaman, O. Kilicoglu, Y.B. Saddeek, M.I. Sayyed, Mater. Chem. Phys. 223, 209 (2019)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat S. Singh, A. Kumar, D. Singh, K.S. Thind, G.S. Mudahar, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. 266, 140 (2008)CrossRef S. Singh, A. Kumar, D. Singh, K.S. Thind, G.S. Mudahar, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. 266, 140 (2008)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat C. Bootjomchai, J. Laopaiboon, C. Yenchai, R. Laopaiboon, Radiat. Phys. Chem. 81, 785 (2012)CrossRef C. Bootjomchai, J. Laopaiboon, C. Yenchai, R. Laopaiboon, Radiat. Phys. Chem. 81, 785 (2012)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat K. Kaur, K.J. Singh, V. Anand, Radiat (Phys, Chem, 2016) K. Kaur, K.J. Singh, V. Anand, Radiat (Phys, Chem, 2016)
36.
Zurück zum Zitat K.A. Matori, M.I. Sayyed, H.A.A. Sidek, M.H.M. Zaid, V.P. Singh, J. Non. Cryst. Solids 457, 97 (2017)CrossRef K.A. Matori, M.I. Sayyed, H.A.A. Sidek, M.H.M. Zaid, V.P. Singh, J. Non. Cryst. Solids 457, 97 (2017)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat S.A.M. Issa, M.I. Sayyed, M. Kurudirek, Bull. Mater. Sci. 40, 841 (2017)CrossRef S.A.M. Issa, M.I. Sayyed, M. Kurudirek, Bull. Mater. Sci. 40, 841 (2017)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat M.I. Sayyed, M.Y. AlZaatreh, M.G. Dong, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, H.O. Tekin, Results Phys. 7, 2528 (2017)CrossRef M.I. Sayyed, M.Y. AlZaatreh, M.G. Dong, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, H.O. Tekin, Results Phys. 7, 2528 (2017)CrossRef
40.
41.
Zurück zum Zitat M. Singh, A. Tondon, B.S. Sandhu, B. Singh, Radiat. Phys. Chem. 145, 80–88 (2017)CrossRef M. Singh, A. Tondon, B.S. Sandhu, B. Singh, Radiat. Phys. Chem. 145, 80–88 (2017)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat M.F. Kaplan, Concrete radiation shielding (Wiley, New York, 1989) M.F. Kaplan, Concrete radiation shielding (Wiley, New York, 1989)
43.
Zurück zum Zitat A. Profio, Radiation shielding and dosimetry (Wiley, New York, 1979) A. Profio, Radiation shielding and dosimetry (Wiley, New York, 1979)
44.
Zurück zum Zitat S. Mougnaud, M. Tribet, J.-P. Renault, S. Gin, S. Peuget, R. Podor, C. Jégou, J. Nucl. Mater. 510, 168 (2018)CrossRef S. Mougnaud, M. Tribet, J.-P. Renault, S. Gin, S. Peuget, R. Podor, C. Jégou, J. Nucl. Mater. 510, 168 (2018)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat N. Chouard, D. Caurant, O. Majérus, J.-L. Dussossoy, P. Loiseau, C. Grygiel, S. Peuget, J. Nucl. Mater. 516, 11 (2019)CrossRef N. Chouard, D. Caurant, O. Majérus, J.-L. Dussossoy, P. Loiseau, C. Grygiel, S. Peuget, J. Nucl. Mater. 516, 11 (2019)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat J.M. Heuser, A. Zarins, L. Baumane, G. Kizane, R. Knitter, Fusion Eng. Des. 138, 395 (2019)CrossRef J.M. Heuser, A. Zarins, L. Baumane, G. Kizane, R. Knitter, Fusion Eng. Des. 138, 395 (2019)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat M. Çelikbilek, A. Erçin Ersundu, S. Aydin, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1470 (2013)CrossRef M. Çelikbilek, A. Erçin Ersundu, S. Aydin, J. Am. Ceram. Soc. 96, 1470 (2013)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat A. Pönitzsch, M. Nofz, L. Wondraczek, J. Deubener, J. Non. Cryst. Solids 434, 1 (2016)CrossRef A. Pönitzsch, M. Nofz, L. Wondraczek, J. Deubener, J. Non. Cryst. Solids 434, 1 (2016)CrossRef
49.
50.
Zurück zum Zitat A. Abousehly, S.A.M. Issa, M.A. El-Oyoun, N. Afify, J. Non. Cryst. Solids 429, 148 (2015)CrossRef A. Abousehly, S.A.M. Issa, M.A. El-Oyoun, N. Afify, J. Non. Cryst. Solids 429, 148 (2015)CrossRef
51.
52.
53.
Zurück zum Zitat J. Rocherulle, C. Ecolivet, M. Poulain, P. Verdier, Y. Laurent, J. Non. Cryst. Solids 108, 187 (1989)CrossRef J. Rocherulle, C. Ecolivet, M. Poulain, P. Verdier, Y. Laurent, J. Non. Cryst. Solids 108, 187 (1989)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat G.A. Saunders, T. Brennan, M. Acet, M. Cankurtaran, H.B. Senin, H.A.A. Sidek, M. Federico, J. Non. Cryst. Solids 282, 291 (2001)CrossRef G.A. Saunders, T. Brennan, M. Acet, M. Cankurtaran, H.B. Senin, H.A.A. Sidek, M. Federico, J. Non. Cryst. Solids 282, 291 (2001)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat S.H. Alazoumi, H.A.A. Sidek, M.K. Halimah, K.A. Matori, M.H.M. Zaid, A.A. Abdulbaset, Chalcogenide Lett. 14, 303 (2017) S.H. Alazoumi, H.A.A. Sidek, M.K. Halimah, K.A. Matori, M.H.M. Zaid, A.A. Abdulbaset, Chalcogenide Lett. 14, 303 (2017)
Metadaten
Titel
Investigation of mechanical and radiation shielding features of heavy metal oxide based phosphate glasses for gamma radiation attenuation applications
verfasst von
Shams A. M. Issa
M. I. Sayyed
A. M. A. Mostafa
G. Lakshminarayana
I. V. Kityk
Publikationsdatum
03.06.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 13/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01572-x

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