Study on Effective Atomic Number and Effective Electron Density of PbO-B203 Glass System

การศึกษาเลขอะตอมยังผลและความหนาแน่นอิเล็กตรอนยังผลของระบบแก้วเลตบอเรต

Name: Keerati Kirdsiri

Name: กีรติ เกิดศิริ

keyword: Borate Glass

Abstract: In this research, glass with a composition of (l00-x)B20 3 : xPbO where x is 30, 40, 50, 60 and 70 wt% was prepared by a conventional melt-quenching technique. The physical, optical and radiation shielding properties at 662 keY gamma-rays of glass samples were investigated. The results showed that the density with increasing PbO concentration, indicating that replacing B203 with some amount of PbO in the glass network. Results in the increase of the average molecular weight of oxide ions in the glass due to the higher molecular weight of B203• The molar volume decreased when the concentration of PbO is less than 40 wt% due to the decrease in the bond length or the inter-atomic spacing between the atoms. However, when the concentration of PbO was more than 40 wt%, the molar volume increased due to the addition of PbO acting as a network modifier. The optical absorption spectra of the glasses were measured in the wavelength range of 300 - 1,100 nm. The fundamental absorption edge of the glasses was determined. Moreover, the optical energy gap obtained from Tauc's plot was decreased with increasing PbO content. The refractive index of samples calculated from the optical energy gap increased when the concentration of PbO increased, corresponding to the density. In addition, total mass attenuation coefficient, partial photon interactions, total atomic cross-section, effective atomic number and effective electron density were investigated at 662 keY gamma-rays. The experimental values of mass attenuation coefficients are in good agreement with the theoretical ones obtained from WinXCom program. It is noted that the total mass attenuation coefficient, effective atomic number and effective electron density increased with increasing PbO concentration. The radiation shielding property of the prepared glass samples is better than that of some conventional radiation shielding concreter. It can be concluded that the glass samples prepared in this work have the potential to replace ordinary concrete as an alternative choice of materials for radiation protection purpose.

Abstract: งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการเตรียมแก้วในระบบ (100-x)B2O3 :xPbO เมื่อ x มีค่าเท่ากับ 30, 40, 50, 60 และ 70 ร้อยละโดยน้ำหนัก ด้วยวิธีการหลอมและทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว จากนั้นได้ศึกษาคุณสมบัติ ทางกายภาพ แสง และการป้องกันรังสีแกมมาที่พลังงาน 662 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ ผลที่ได้พบว่าค่า ความหนาแน่นของแก้วมีค่าเพิ่มสูงขึ้นเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของตะกั่วออกไซด์ ซึ่งมีสาเหตุมาเกิดจาก การเติม PbO เข้าไปแทนที่ B2 O3 ในโครงข่ายแก้ว ทำให้น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของไอออนออกไซด์ใน แก้วสูงขึ้น สำหรับค่าปริมาตรเชิงโมลจะมีค่าลดลงเมื่อความเข้มข้นของ PbO มีค่าต่ำกว่า 40 ร้อยละ โดยน้ำหนัก เนื่องมาจากเกิดการลดลงของพันธะหรือระยะห่างระหว่างอะตอม แต่เมื่อความเข้มข้น ของ PbO สูงกว่า 40 ร้อยละโดยน้ำหนัก ค่าปริมาตรเชิงโมลจะมีค่าเพิ่มขึ้น เนื่องจาก PbO จะทำหน้าที่ เป็นตัวปรับปรุงโครงสร้างแก้ว สำหรับการวัดสเปกตรัมการดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่น 190- 1100 นาโนเมตร พบว่าช่องว่างพลังงานมีค่าลดลงเมื่อปริมาณของ PbO มีค่าสูงขึ้น จากเทคนิคดังกล่าว จะสามารถคำนวณค่าดัชนีหักเหของแก้วตัวอย่างได้ โดยเมื่อเพิ่มปริมาณของ PbO ค่าดัชนีหักเหจะมี ค่าเพิ่มขึ้นซึ่งสอดคล้องกับค่าความหนาแน่น นอกจากนี้ได้ศึกษาสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงมวล อันตรายกิริยาย่อยของโฟตอน ภาคตัดขวางเชิงอะตอม รวมทั้งค่าเลจอะตอมยังผลและความหนาแน่น ของอิเล็กตรอนยังผลที่พลังงาน 662 กิโล-อิเล็กตรอนโวลต์ ผลที่ได้พบว่าค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน เชิงมวลจากการทดลองมีค่าสอดคล้องกับค่าทางทฤษฎีที่คำนวณจากโปรแกรม WinXCom โดยเมื่อ เพิ่มปริมาณชอง PbO ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงมวล เลขอะตอมยังผล และความหนาแน่นอิเล็ก ตรอนยังผลจะมีค่าเพิ่มสูงขึ้น จากการศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติทางการป้องกันรังสีกับคอนกรีตที่ ถูกใช้ในงานทั่วไป พบว่าแก้วที่เตรียมได้ในงานวิจัยมีคุณสมบัติที่ดีกว่า ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ชี้ให้เห็น ว่าแก้วในงานวิจัยมีศักยภาพที่เพียงพอที่จะถูกใช้เป็นวัสดุป้องกันรังสี

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Pichet Limsuwan

Role: Advisor

Created: 2011

Modified: 2012-04-18

Issued: 2012-04-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: PHY609

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Physics

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	PHY609.pdf	1.53 MB	12	2020-12-21 16:08:28
2	PHY609ab.pdf	32.76 KB	2	2016-06-08 18:35:06

ใช้เวลา

0.028737 วินาที