Пластмассовый сцинтиллятор

 

Изобретение относится к детекторам HotmaHpyrcomx излучений на основе пластмассовых сцинтилляторов (ПС) и может быть использовано в приборах для регистрации низкоэнергетического фотонного излучения с энергией 20200 кэВ, Целью изобретения является повышение з ффектизности регистрации I низкоэнергетического (20-200 кэВ) ионизируицего излучения. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве метаплосодержащих соеди- : нений,, включенных в пластмассовый сцинтиллятор, использованы алкиральные соедине1шя олова или свинца с содержанием до 30 мас.%. Преимуществом предлагаемого ПС является его йысокий световой выход при концентрации металлосодержащего соединения . Это позволит достичь хорстего разрешения сцинцилляторов и расширить область их испопьзования для спектрометрических целей. 1 табл. с

союз сонетжих ссорил листичесних

РЕСПУБЛИИ (<) G 01 Т 1/203

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) (21) (22) (72)

И.Б.

В.Э.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н0МНТЕТ по изоБРетеииям и отнРытияц

ПРИ fNHT СССР

15.l2.92 Бюл. NÃ 46

42 7Ь92/25

08.06.87

Г,П. Вопосюк, О,А. Гундер, Петрова, Л.В. Серцова, Н.С. Ген, Леман и 1Q.Ï. Дормидонтов (56) Авторское свидетельство СССР

I 818287, кл. С 01 Т 1/203, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1095789, кл. С 01 Т 1/203, 1982 ° (54) ППАСТМАССОВЫИ СЦИИТИПЛЯТОР (57) Изобретение относится к детекторам ионнэирукщих излучений на основе пластмассовых сцинтилля ropoa (ПС) и может быть использовано в приборах для регистрации ниэкоэнергетического фотонного излучения с энергией 20г

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений с помощью пластмассовых сцинтилляторов (ПС) с повьппенным средним атомным номером и может быть использовано в экспериментальных . установках и приборах для регистрации ниэкоэнергетического фотонного излучения (20200 кэВ}, Целью изобретения является повы- шение эффективности гегистрации ниэкоэнергетического (20-200 кэВ) ионизирующего излучения, улучшение сани» тарно-гигиенических условий труда и техники безопасности в процессе изготовления ПС, теплостойкостн и оптической прозрачности.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве металлосоПержащих соединений, включенных в

„.SU„„14647О6 А 1

200 кэВ. Целью изобретения является повышение эффективности регистрации l низ коз нергетического (20-200 кэВ) нонизирукщего излучения. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве металлосодержащнх соеди нений,, включенных в пластмассовый сцинтиллятор, использованы алкиральные соединения олова или свинца с содержанием до 30 мас.Х, Преимуществом предлагаемого ПС является его . Высокий световой выход при бот.ыпой концентрации металлосодержащего сое"

" динения, Это позволит достичь хорошего разрешения сцинцилляторов и расширить область их исг льзовання для спектрометрических целей. 1 табл.

2 .пластмассовый сцинтиллятор, использо-, ваны алкиральные соединения блова или свинца с содержанием до 30 мас.X.

В качестве основы могут быть ис пользованы мономеры: стирал, винилтолуол, вннилкснлол и их смеси с иетилмет ахрил ат ом.

В качестве первичной люиинесцирующей добавки может быть использова на любая добавка, применяемая в пластмассовых сцинтилляторах: п-терфенил (ТР) или 2,5- днфенилоксаэол1(РРО), или 2-фенил-5-(4-бифенклоксадназ ол1,3 (РВД), ипн 2-(1-нафтнл) -5-фенил-. оксазол (Ы ЯРО) и pp °

В качестве вторичной лиминесцярующей добавки может быть использован любой сместнтель спектра, применяемый для этих целей: 1,4-ци-2-(5-фенилоксазолил)-бензол (РОРОР) или

3 1464706 тетрвфенилбутвднен (ТРБ) или 1,3,5- известному IIC! температура стеклова4 -триФеннппираэолин (ТРИ).. ния 100Х к эталону и 110Х к извест-

ПС предлагаемого состава можно ному ПС. получить термической радикальной 5 П р н м е р 3. В ампулу из термополимериэацней указанных мономеров стойкого .стекла загружают 1,5Х РВД, или их смесей с метилметвкрилатом 0,05Х ТР 3, 5,0Х диФенипдиметилолов атмосфере азота при 125-!70 С с ва, 60Х стирола и 28,45Х ИМА. Далее последукщей механической обработкой процесс осуществляют, как в примере блок-заготовки либО иэ расплава ме- 1О тодами экструзии, литья под давлени- Выходные данные полученного об ем, пресс-литья. разца диаметром 40 мм, высотой.20 мм, Ф

П р и и е р !. В ампулу из термо- относительный световой выход составстойкого стекла в исходный состав ляет 85Х от эталона и 95Х по отноше загружают 2Х ТР, 0,2Х PGPOP, 15X 16 нию к известному ПС; поглощение гамтри4енипметилопова и запивают 87 8Х ма-квантов с энергией 60 кэВ состввсвежеперегнвнного стиролв.. Ампулы ляет 250Х по отношению к эталону

Ф продувают азотом в течение 5 мин и 150Х по отношению к известному

Затем ампулы запвивают и помещают в ПС; температура стеклования состав" термостат с теплоносителем при и 20 ляет !02Х но отношению к эталону и

125оС. После растворения добавок столько же к известному ПС. температуру повышают до 160 С и вы" П р и и е р 4, В ампулу из термодерживвют при этой температуре в те- стойкого стекла загружают 2Х 4 NPO, чение 72 ч. Для снятия напряжений, 2Х РОРОР и 20Х триметилфенилолова развивающихся в блокЙ, проводят от- 2Б и заливают 50Х винилтолуола и 27,8Хжиг по 5 С в 1 ч до . 80 С. Ампулы MBA. разбивают и нолуче.::алые образцы поме- Выходные данные полученного odpasщвют в термостат дпя самоохлвждения ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: до комнатной температуры. Затеи об- относительный световой выход составраэцы освобождают от остатков стек- 30 ляет 95Х. от эталона и,105X от из" ла, подвергают механической обработ" вестного ПС; поглощение гамма-кван," ке (шлифовке, полировке) .. тов с энергией 60 кэВ составляет

Выходные данные полученного образ- 285Х по отношению к эталону и 170Х гцв диаметром 40 мм и высотой 40 мм:: по отношению к известному ПС; темпе- . относительный световой выход состав- >5 ратура стекловання составляет 95Х лает 85Х но отношению к эталону а по отношению к эталону и 105Х по от,95Х по отнопению к известному IIC; ношению к известному ПС. поглощение гамма-квантов с энергией П р н м е р 5. В ампулу as термо60 кэВ составляет 250Х по отношению стойкого стекла загружают 1,5Х РВД, Ф эталону и. 150Х по отношению к из 40 0,1Х РОРОР и 30 . триметилФенилсвинвестному ПС! температура стеклова" ца н запивают 68,4 свежеперегнцннонну, характеризующая теппостойкость го винилкснлопа. составляет 100Х по отношению к эта- Выходные данные полученного облону, 110, по отношению к известно, разцв диаметром 40 мм, высотой 40 мм! му ПС. . 45 относительный световой выход составП р н м е р 7 ° В ампулу из термо ляет 80Х от эталона и 90 от иэвестстойкого стекла загружают 2 . ТР ° ного ПС; поглощение гамма-квантов

0,2Х Р0РОР, ЗХ трнФеннлметилолона с энергией 60 кэВ составляет 240Х и 94,8Х свежеперегнвнного стнрола. . от эталона и 160 от известного ПС; далее процесс осуществляютв <еа в щб температура стеклования составляет

:примере l, 150 от эталона и 170Х по отношению

Выходные данные полученного образ- к известному ПС. цв диаметром 40 мм, высотой 40 мм; П р и и е р 6. В ампулу иэ теротносительный световой выход состав- . мостойкого стекла загружают 1,5Х ляет 80Х по отношению к эталону и 55 РВД, 0, РОРОР н 15Х днФенилднметнл90Х от известного ПС, эффективность свинца и заливают 83,4Х виннлксилол4. поглощения гаииа-квантов с энергией Бьиодпые данные напученного обрвэ60 кэВ составляет 100 по отношению цв дннметрои 40 мм, высотой 40 мм: к этвпану н l .Р.ОХ по отношению к, . отн«ительньгй светоний ныход состав14647 ляет 80, от эталона и 90 от известного ЛС;.поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ, составляет 250% по отношению к эталону и 150Х по отношению к известному ПС; температура стеклования составляет 145% по отношению к эталону и 165% по отношению к известному ПС.

Пример 7. В ампулу нз термо- 10 стойкого стекла загружают ЗХ ТР, 0,1

ТР Д, 20Х дифенилдиметиполова и заливают 17,9 свежеперегнанного винилтолуопа.

Выходные данные полученного образ- 15 ца диаметрои 40 мм и высотой 40 им: относительный световой выход составляет 100Х по отношению к эталону и

130Х по отношению к известному ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 20

60 кэВ составляет 270% по отношению к эталону и 160% по отношению к известному ПС; теипература стеклования ,составляет 110Х по отношению к эталрну и 125Х ло отношению к известному 25

ПС.

Пример 8. В ампулу из термостойкого стекла загружают 2Х ТР, 0,5Х

ТРВ, 15Х триметилфенипопова и заливают 82,5Х свежеперегнанного винил 30 ксилол а.

Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм и высотой 40 им: относительный световой выход составляет 31% по отношению к эталону и

13 OX по отношению к известному ПС; поглощение гамма-квантов с энергией

60 кэВ составляет 270Х по отношению к эталону и 160Х по отношению к известному ПС; теипература стеклове- 40

; ния составляет 110Х по отношению к эталону и 125Х по отношению к извест" ному TfC.

П р н м е р 9. В ампулу иэ терио« стойкого стекла загружают 2Х ТР, 0,2% POPOP 35% трифенилметнлолова и заливают 62,8% стирола.

ПС предлагаемого состава найдут широкое применение в различных областях науки и техники, особенно для контроля малых уровней загрязнения радионуклидами воздуха н вод окрука" ющей среды в районах атомных электростанцийй.

Формул а нз обр ет ения

Пластмассовый сцинтиллятор на основе винилароматических полимеров илн сополимеров винилароиатическнх

Выходные данные полученного образца диаметром 40 ми н высотой 40 мм: я0 относительный световой выход 70Х по отношению к эталону и 77Х по отношению к известному ПС; поглощение гаииа-квантов с энергией 60 кзВ составляет 250% по отношению к эталону и 150Х по отношению к известному

ПС» температура стеклов ания составляет 100Х по отношению к эталону и известному ПС.

06 6

В таблице приведены сравнительнь1е данные известного ПС, базового объекта и предлагаемого ЛС, Как видно иэ таблицы ПС предлагаемого состава при сохранении высокого

Р светового выхода, прозрачности и теплостойкости обладают по сравнению с прототипом более эффективным поглощением гамма-квантов с энергией

60 кэВ.

Увеличение поглощения низкоэнергетического фотонного излучения при сохранении высокого светового выхода существ енно (в 1, 5 р as a} по вышает

У эффективность регистрации гамма-квантов низких энергий, что значительно расширяет область применения детекторов гамма- и рентгеновского излуче- ния, используемых в ядерных и космических исследованиях, Высокая прозрачность дает возможность изготавливать детекторы различных размеров и сложной конфигурации . Высокий светс— вой выход в сочетании с высокой эф, фективностью регистрации даст возможность уменьшить габариты сцинтиллятора, что позволяет снизить их стоимость

Преимуществом предлагаемого сцинтиллятора является его высокий световой выход при болыпой концентрации метаплосодержащего соединения„ Это позволит достичь xopomего разрешения сцинтилляторов и расш рить область нх использования для спектрометрических целей.

Меньшая. летучесть предл агаемых металлосодержащих соединений позва ляет снизить токсичность вредных выбросов, паров, выделяющихся при получении ПС и особенно при формиро" ванин ПС из расплава. Это улучшит санитарно-гигиенические условия труда при получении ПС, l464706

5-30

Остальное

Световой

Темпе« ратура стеклования, 00

Прозрачности, см

IIC выход

Этапон (6 аз овый объект) 80 0,013

100

Известный

80 0,050

70 0,032

50

Предлагаемый

85, 74

0,032

То же

80 0,013

90

82 0,040

Предлагаемый

90

95 0,050

120 0,048

80 мономеров с метнлметакрилатом, включеяций люмннесцирующие добавки. и металлосодержащее соединение,.о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения зффективности ре5 гистрацни ионизирующего излучения с энергией от 20 до 200 кзВ, оптической прозрачности и теппостойкости сцинтиллятора, метаплосодержащее сое«, 10 динение состоит из алкиларнльных .соединений олова нли свинца общей

Состав пластмассового сцкнтиллятора и его размеры

Стирол 4 2Х ТР + ОВ2Х

РОР0Р

Ф 40 мм, Ь 40 ми

Стирол + 2Х ТР + Ов2Х

POP0P + 15X гексабутилоловооксида ф 40 мм, h 20 мм

Стирол + 2X PO + 0,2Х

P0POP + l5X трибутилоловокапроната

9 40 мм, h 20 ии

Стирол 4. 2Х ТР, 0,2Х

РОРОР + 15Х трифенилметнлолова ф 40 мм, 4 = 40 ми

Стироп + 2X TP + 0 р 2Х

РОРОР + 3X трифенилметилапова ф 40 мм, Ь - 40 мм

Стироп + NNA 28,4Х +

+ 0,05Х ТР Р + 5.,0Х дифенилдиметилолова

Ф 40 мм, h 20 мм

Винилтолуол + ИИА 17,8X +

+ 2X Ы ЯРО + 0,2X POPOP +

+ 20X триметилфенипопова (9,6Х Яп)

Виннлксипол + 1,5Х РВД +

+ 0,1Х POPOP + ЗОХ триметилфекипсвинца (19Х РЬ) формулы ((;H 3 ((: Н >) „чп или (СН ) „- (С Н ) РЬ, где а 1-3; п3-1, прн следующем соотношении компонентов, мас,X:

Первичная люминесцирующая добавка 1,5-3,0

Вторичная люминес1 цируккцая добавка О 05-0,5

Метатлосодержащее соединение

Полимерная основа

Поглощение гам" ма-квантов бО кэВ, X

3464706

10.Продолжение таблицы — т

Винилксилол. + 3,5Х P19 +

+ 0,3Х РОРОР + 35Х дифейилдиметилсвинца

Виниптопуол + ЗХ ТР +,О, IX

TS 3 + 20Х дифенилдим4тилолова (8X Зн) i «н

330 0,032

«11»

90 0,052

300. 80

Винилксилол + 2X TP,+ 0,5Х

TPS + 35Х тфиметилфенилолов а

330 0,040

300

Стирол + 2X ТР + 012Х .

P0P0P + 35Х трифенилме; тилопова

80 0,090

75.ам«а «««4« «а««««««««

ЯВОЮ«4Й»«а «

Составитель АЯадрин

Редактор Т.Зубкова Техред Л. Сердюкова

Корректор О.Кравцова

Заказ 565, Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, й-35, Рауюская наб„ д. 4/5

Производственно-издательский комбиаат "Патент", r.Óìãîðîä, ул. Гагарина,101