SHIELDING CHARACTERISTICS OF TERNARY BISMUTH, LEAD AND TIN ALLOYS *

SHOUSHA, H.A.*

Ionizing Radiation Measurements Laboratory, National Institute
of Standards (NIS), Giza, Egypt.

Key words: Fusible alloys, Attenuation coefficient, Physical properties.

الخصائص المميزة لسبيكة ثلاثية العناصر لاستخدامها فى أغراض الوقاية

هانى عبد الله شوشة

خلاصـة

تستخدم الدروع الإشعاعية المخصصة بصورة واسعة أثناء العلاج الإشعاعى لحماية الأعضاء الحرجة ولتجنب تعرض الأنسجة السليمة لجرعات إشعاعية غير مرغوب فيها. وحديثاً، اعترف بعنصر الكادميوم على أنه أحد مصادر التلوث البيئى وهو العنصر الشائع الاستخدام فى تصنيع السبائك المستخدمة فى أغراض الوقاية الإشعاعية. وتهدف هذه الدراسة للمقارنة بين مجموعتين من السبائك المستخدمة كدروع إشعاعية؛ المجموعة الأولى هى السبائك الإمامية (القياسية) الموجودة فى جامعة المنصورة و المعهد القومى للأورام بمصر والمجموعة الثانية تتكون من سبائك مصنعة؛ بعض هذه السبائك يحتوى على عنصر الكادميوم والأخرى خالية منه تم تصنيعها من ثلاثة عناصر هى البزموث والرصاص والقصدير بتركيزات مختلفة. وتم دراسة معامل التوهين لكلتا المجموعتين ومقارنته بمعامل توهين الرصاص. وتمت الدراسة باستخدام جهاز الكوبالت العلاجى والمعجل الخطى العلاجى بطاقة 6 مليون فولت.

أظهرت النتائج أن السبيكة الثلاثية المصنعة الخالية من الكادميوم لها خاصية توهين الأشعة بدرجة مقاربة من السبيكة الإمامية كما أن درجة انصهارها منخفضة مما يسمح بإعادة تشكيلها دون تأثير على البيئة.

ABSTRACT

Radiation shields are widely used in radiotherapy to protect critical organs and avoid normal tissue to be exposed to unnecessary irradiation. In recent years, cadmium has been recognized as a source of environmental pollution. The present study was carried out to compare between two groups used in shielding during radiotherapy. The first group contained standard alloys used
in Mansoura University and National Cancer Institute of Cairo University, Egypt. The second group was the prepared alloys; some of these alloys containing cadmium (Bi₅₀Pb₂₇Sn₁₃Cd₁₀ and Bi₅₀Pb₄₀Cd₁₀) and the other alloys were cadmium free (containing bismuth, lead and tin ternary with different concentrations). The attenuation coefficient of the two groups has been compared to that of the control material which was the lead metal. The measurements used ⁶⁰Co and 6 MV photon X-rays showed that Bi_52.5Pb₃₂Sn_15.5 alloy had good physical properties (low melting point, high attenuation coefficient, adequate values of hardness) and can easily fabricated into shapes and friendly to the environment, so, it may be used as a substitute for Lipowitz’s metal in radiotherapy. Also, it has a possible use as wall material for hot laboratories in which radioisotopes are handled or radiation sources are stored.

The attenuation coefficient of the material with those of cadmium and standard alloys compared with cadmium free materials showed a higher attenuation coefficient than the other two. The material may be used as a substitute for lead because it can easily fabricated and friendly to the environment.