اشعه گاما نسبت به نور مرئی انرژی بیشتری برای نفوذ به ماده دارد.به طور کلی شیشه های مورد استفاده برای محافظت در برابر اشعه شامل اصلاح کننده های اکسید فلزات سنگین (HMO) مانند اکسید سرب (PbO) و اکسید بیسموت (Bi2O3) در ساختارشان بکار رفته. این مواد شیمیایی می توانند شیشه های سیلیکات معمولی را به سپرهای تابشی شفاف تبدیل کنند که قادر به جذب موثر نوترون ها ، اشعه گاما و اشعه ایکس است پس .شیشه سرب که معمولاً کریستال نامیده می شود یک نوعی شیشه است که در آن سرب جایگزین کلسیم پتاس معمولی می شود.وجود سرب در شیشه کریستال باعث افزایش ضریب شکست نور در این نوع شیشهها میشود و در نتیجه شیشههای کریستال دارای درخشندگی بیشتر هستند. این شیشهها همچنین سختی کمی دارند و امکان تراشکاری این شیشهها وجود دارد
اما ساختن لنز برای نورهای بسیار پر انرژی که به اشعه گاما معروف است بسیار مشکل هست و . اما در شیشه ، الکترونها با برخورد با فوتونها پاسخ می دهند و نور را در جهت دیگری دور می کنند.برای تهیه شیشه سربی از تلفیق مواد اولیه سیلیس و سرب اکسید استفاده می شود. شیشه سربی به رنگ کهربایی بوده و به دلیل عدد اتمی بالا و دارا بودن درصد بالایی از اکسید سرب (حدود ۷۰ درصد اکسید سرب) قادر به جذب اشعه ایکس می باشد . همچنین با وجود این که ضریب شکست بالایی برای اشعه دارد ولی نور زیادی را از خود عبور داده و شفافیت بسیار بالایی دارد.
در ضمن شیشه سربی مرغوب باید دارای شفافیت و وضوح تصویر بالا بدون هیچ اعوجاجی بوده و نباید پس از تابش اشعه تغییر رنگ پیدا کند. ضخامت استاندارد شیشه سربی ۸ میلیمتر بوده که سرب معادل آن بین ۱/۸ تا ۲ میلیمتر بر پایه انرژی ۱۵۰ کیلوولت می باشد. سرب معادل بین ۱ تا ۳/۵ میلیمتر بسته به مقدار انرژی اشعه ایکس تغییر می کند. در سرب الكترونهاي مركزي زياده و به همين دليل است كه اشعه ايكس در شيشه سربي توسط اثر فتوالكتريك جذب ميشود. يعني زماني كه انرژي ايكس به درون الكترون مركزي منتقل ميشود، اشعه ايكس از اتم سرب مثل فتوالكترون فرار ميكند. در مقايسه، فوتونهاي نور داراي انرژي خيلي كمي جهت تعامل با الكترونهاي مركزي است و بنابراين به راحتي ميتواند عبور كند (فوتون های نور مریی با طول موج از 400 تا 700 نانومتر , انرژی لازم برای برانگیختن الکترونها برای جهش ندارند. بخاطر همین، فوتونهای نور مریی از شیشه عبور میکند به جای اینکه توسط آن بلعیده شود).
دلیل دیگه اون يكي هم به دليل چگالي (density) بالا و جرم اتمي بالاي سرب هستش كه باعث ميشه اشعه ايكس و گاما فوتونهايي رو توليد كنند كه انرژي رو موقع برقرار كردن اينتركت به الكترونها منتقل ميكنه. زماني كه اشعه ايكس تلاش ميكنه تا از سرب عبور كنه، الكترونهاش جذب ميشه و انرژي رو پخش ميكنه.میزان تضعیف کسری از شدت انرژی پرتو گاما (W/m2) باقی مانده پس از نفوذ در یک فاصله معین به یک ماده را نشان می دهد.طبق NIST ایالات متحده$I(t) = I_0e^{-(\mu/\rho)\rho t},$جایی که t ضخامت ماده است ، I (t) شدت پرتو گاما پس از نفوذ به فاصله t در ماده است و داده $\mu/\rho$ فاصله تضعیف μ است که با چگالی مواد ρ اندازه گیری شده استامکان محاسبه اتلاف انرژی در هر مسافت طی شده (MeV/cm پس از ضرب مقدار محور y در چگالی مواد) را فراهم می کند. می توانید فاصله توقف را با استفاده از (منبع) تخمین بزنید:$\Delta x = \int_0^{E_0} \frac{dE}{S(E)}$
Δx = ∫E00dES (E)
جایی که Δx میانگین فاصله نفوذی است ، E انرژی ذرات است ، E0 انرژی شروع کننده ذرات است و S (E) قدرت توقف (بدون مقیاس جرم) در انرژی داده شده است.جالبه بدونید سپرهای هسته ای پنجره های دید شیشه ای سربی گاما را برای محافظت در برابر اشعه گاما و هسته ای فراهم می کند. این بلوک های شیشه ای سربی گاما را می توان در ابعاد مختلف و معادل سرب تولید کرد. عکسهای سمت چپ از بلوک شیشه ای سربی اشعه ایکس با ضخامت کل 30 میلی متر و معادل سرب 12.5 میلی متر است. قطعات شیشه ای سربی کوچکتر دارای معادل سرب 2 میلی متر برای محافظ سرنگ tc-99m هستند. یک بلوک شیشه ای محافظ گاما و هسته ای با معادل سرب 12.5 میلی متر ، به همان اندازه یک بلوک محافظ سربی معمولی با ضخامت 12.5 میلی متر از حفاظت در برابر اشعه محافظت می کند.I hope I help you understand the question. Roham Hesami
رهام حسامی ترم چهارم مهندسی هوافضا