Сцинтилляционный детектор альфа- или бета-излучения в жидких средах

Полезная модель относится к области радиометрии жидких сред, предназначена для определения удельной активности нуклидов альфа или бета- излучения и может быть применена в лабораторных исследованиях, в лаборатории метрологии ионизирующих излучений, при радиационном контроле безопасности окружающей среды, при контроле сбросовых вод предприятий атомной промышленности. Устройство содержит поликристаллический сцинтиллятор, образованный из кристаллов антрацена, соединенных между собой, размещенный в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы. Кювета выполнена из светоотражающего материала с высоким коэффициентом обратного отражения для электронов. Кристаллы антрацена соединены между собой с помощью прозрачного лака или клея, а боковая поверхность и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью прозрачного клея или лака соединены со стенками и дном кюветы. Кювета может быть выполнена из оптически прозрачного материала, например из полиметилметакрилата, при этом с помощью дихлорэтана кристаллы антрацена соединены между собой, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора - со стенками и дном кюветы, или из полиэтилена, при этом с помощью толуола кристаллы антрацена соединены между собой, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора - со стенками и дном кюветы. Внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом. Кювета снабжена оптически прозрачной крышкой, а во внешней боковой поверхности кюветы выполнены два диаметрально противоположных отверстия для обеспечения проточного перемещения жидкости. Техническим результатом от применения полезной модели является значительное увеличение чувствительности к низкоэнергетичному излучению, снижение уровня измеряемой активности, низкий фон применяемого сцинтиллятора, обусловленный окружающей средой, повышение экологичности за счет применения экологически чистых сцинтилляционных материалов, упрощение процесса приготовления счетных образцов, уменьшение количества потребного сцинтиллятора, снижение стоимости, обеспечение непрерывного измерения в проточном режиме. 7 з.п. ф-лы.

Предложенный сцинтилляционный детектор относится к области радиометрии жидких сред, предназначен для определения удельной активности нуклидов альфа или бета- излучения в жидких средах и может быть применен в лабораторных исследованиях, в лаборатории метрологии ионизирующих излучений, при радиационном контроле окружающей среды и радиационной безопасности, при контроле сбросовых вод предприятий атомной промышленности.

Известен сцинтилляционный детектор, содержащий флакон и жидкий сцинтиллятор (см. пат.США 5412216, G01T 1/204, 1995 г., или В.О.Вяземский и др. «Сцинтилляционные метод в радиометрии», М., Госатомиздат, 1961 г., стр.408-409.) Недостатком известного детектора является сложность предварительной подготовки пробы и высокая стоимость.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является сцинтилляционный детектор по патенту РФ 2154843, G01T 1/204, 1998 г., содержащий кювету, в которую одновременно вводится жидкий сцинтиллятор и радиоактивный материал. Недостатком известного технического решения является сложность приготовления счетных образцов, низкое / отношение (0,1), требующее при измерении альфа- излучения при наличии гамма-, бета-фона удаления кислорода из сцинтиллятора. Недостатком также является ядовитость и огнеопасность жидких сцинтилляторов и отрицательное влияние на экологию. Детектор с жидким сцинтиллятором имеет одноразовое применение, а при одном измерении используется достаточно большое количество сцинтиллятора, что создает экологическую проблему при массовых измерениях, как это имеет место в медицине. Так же недостатком является недостаточно высокий коэффициент конверсии сцинтиллятора, поэтому для получения высокой чувствительности при измерении низкоэнергетического излучения, для повышения чувствительности используют способ охлаждения детектора вместе с блоком детектирования. Это операция сложная и дорогая, к тому же не всякие жидкие сцинтилляторы допускают низкое охлаждение. Недостатком является высокая стоимость материалов и невозможность создания проточного детектора.

Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является создание сцинтилляционного детектора более эффективного к низкоэнергетическому бета-излучению, экологичного и имеющего невысокую стоимость.

Техническим результатом от применения предложенной полезной модели является значительное увеличение чувствительности к низкоэнергетичному излучению, снижение уровня измеряемой активности, низкий фон применяемого сцинтиллятора, обусловленный окружающей средой, повышение экологичности за счет применения нетоксичных, экологически чистых сцинтилляционных материалов, упрощение процесса приготовления счетных образцов, уменьшение количества потребного сцинтиллятора, снижение стоимости, обеспечение непрерывного измерения в проточном режиме.

Указанный технический результат достигается тем, что сцинтилляционный детектор альфа- и бета- излучения в жидких средах содержит поликристаллический сцинтиллятор, образованный из кристаллов антрацена, соединенных между собой, размещенный в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.

Кювета выполнена из светоотражающего материала с высоким коэффициентом обратного отражения для электронов.

Кристаллы антрацена соединены между собой с помощью прозрачного лака или клея, а боковая поверхность и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью прозрачного клея или лака соединены со стенками и дном кюветы.

Кювета выполнена из оптически прозрачного материала. Внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом.

Кювета выполнена из полиметилметакрилата, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью дихлорэтана, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью дихлорэтана соединены со стенками и дном кюветы.

Кювета выполнена из полиэтилена, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью толуола, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью толуола соединены со стенками и дном кюветы.

Кювета снабжена оптически прозрачной крышкой, внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом, в боковой поверхности кюветы выполнены два диаметрально противоположных отверстия для обеспечения проточного перемещения жидкости.

Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.

Кювета предназначена для отражения выходящего из сцинтиллятора света, обратного отражения в сцинтиллятор электронов и увеличения светового выхода из детектора. Кювета, изготовленная из материала с высоким коэффициентом отражения света и обратного отражения вылетающих из сцинтиллятора электронов (например из полированных никеля, кобальта, нержавеющей стали), обеспечивает выход света только через верхнюю (открытую) поверхность сцинтиллятора, что обеспечивает высокий световой выход детектора. Этому способствует также то, что сцинтиллятор, образованный из кристаллов антрацена, соединенных между собой, например склеенных при помощи прозрачного клея, в частности немодифицированного раствора полиакрилового клея, или лака, в частности лака 13, размещен в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.

Кювета, изготовленная из оптически прозрачного материала, предназначена для измерения активности нуклидов, излучающих очень мягкое энергетическое излучение, например, трития, средняя энергия спектра излучения которого составляет всего 6 кэВ. Для обеспечения выхода света из детектора только через торцевые части, боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим материалом, специальной светоотражающей краской или слоем алюминия.

Кювета выполнена из полиметилметакрилата, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью дихлорэтана, который, частично растворяя кристаллы антрацена, склеивает их между собой и со стенками кюветы, обеспечивая размещение сцинтиллятора в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.

Кювета выполнена из полиэтилена, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью толуола, который, частично растворяя кристаллы антрацена, склеивает их между собой и со стенками кюветы, обеспечивая размещение сцинтиллятора в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.

Поликристаллический сцинтиллятор имеет немонолитную структуру и позволяет вводить внутрь объема радиоактивный раствор. Расстояние между кристаллами невелико, поэтому взаимодействие сцинтилляционного материала с частицами распада высокое. Для получения максимальной чувствительности детектор высушивается при комнатной температуре в течение 12-24 часов или выпаривается при температуре 50-70°С в течение 20-30 минут, при этом радиоактивный материал осаждается практически монослоем и поглощение излучения в самом радиоактивном материале отсутствует.

Предложенный сцинтилляционный детектор с двумя фотоумножителями, включенными по схеме совпадений совместно с регистрирующим устройством, был использован для определения чувствительности к углероду - 14 и тритию, которая составила более 0,95 и 0,7 Бк^-1 с^-1 соответственно.

1. Сцинтилляционный детектор альфа- или бета- излучения в жидких средах, содержащий сцинтиллятор, размещенный в кювете, отличающийся тем, что сцинтиллятор выполнен поликристаллическим и образован из кристаллов антрацена, соединенных между собой, при этом сцинтиллятор размещен в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.

2. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что кювета выполнена из светоотражающего материала с высоким коэффициентом обратного отражения для электронов.

3. Сцинтилляционный детектор по п.2, отличающийся тем, что кристаллы антрацена соединены между собой с помощью прозрачного лака или клея, а боковая поверхность и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью прозрачного клея или лака соединены со стенками и дном кюветы.

4. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что кювета выполнена из оптически прозрачного материала.

5. Сцинтилляционный детектор по п.4, отличающийся тем, что внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом.

6. Сцинтилляционный детектор по п.4, отличающийся тем, что кювета выполнена из полиметилметакрилата, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью дихлорэтана, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью дихлорэтана соединены со стенками и дном кюветы.

7. Сцинтилляционный детектор по п.4, отличающийся тем, что кювета выполнена из полиэтилена, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью толуола, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью толуола соединены со стенками и дном кюветы.

8. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что кювета снабжена оптически прозрачной крышкой, внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом, в боковой поверхности кюветы выполнены два диаметрально противоположных отверстия для обеспечения проточного перемещения жидкости.