Изобретение относится к сцинтилляционной технике и может быть использовано для получения жидкого сцинтиллятора, который применяется в больших объемах для регистрации космических излучений.
Известен жидкий сцинтиллятор для этой цели [Воеводский А.В., Дадыкин В.Л., Ряжская О.Г. В сб. Монокристаллы, сцинтилляторы и органические люминофоры, 1969, вып.5, ч.1, с.143-146], который содержит органический растворитель и люминесцентные добавки. В качестве растворителя использован уайт-спирит, а люминесцентной добавкой является смесь 2,5-дифенилоксазола (РРО) с 1,4-бис(5-фенил-2-оксазолил)бензолом (РОРОР), содержание которых вследствие их малой растворимости в уайт-спирите невелико и составляет, соответственно, 0,1 и 0,03 мас.%. Сцинтилляционная эффективность такого сцинтиллятора по отношению к общепринятому эталону (0,4 мас.% пара-терфенила и 0,01 мас.% РОРОР в толуоле) составляет 43%. Из-за низкой температуры воспламенения уайт-спирита (37°С) работа с этим сцинтиллятором огнеопасна.
Известен жидкий сцинтиллятор [а.с. СССР 172331, С 09 К 11/06], содержащий в качестве растворителя вазелиновое масло, те же люминесцентные добавки - РРО (0,5 мас.%) или его смесь с РОРОР (0,01 мас.%) и, дополнительно, в качестве переносчика энергии электронного возбуждения, до 10 мас.% нафталина или 1-метилнафталина. Сцинтилляционная эффективность составляет 45-55%. Использование такого сцинтиллятора в больших объемах малоэффективно, так как низкая оптическая прозрачность вазелинового масла затрудняет перенос энергии к люминесцентной добавке. Трудоемкая очистка вазелинового масла увеличивает стоимость сцинтиллятора и уменьшает его доступность.
Известен также жидкий сцинтиллятор (патент Украины №24971, G 01 T 1/204; Патент РФ №2094824), в составе которого органическим растворителем является смесь жидких парафинов - фракции перегонки нефти с температурой кипения 222-339°С - с добавкой ароматического углеводорода - нафталина, 1-метилнафталина, пара-ксилола. Особенностью сцинтиллятора на основе жидких парафинов является возможность применения в его составе наряду с 2,5-диарилоксазолами значительно более доступного 1,3,5-трифенил-2-пиразолина. Жидкие парафины менее огнеопасны, чем уайт-спирит. Но при их получении из нефтяных фракций необходима работа с олеумом, требующая специальной аппаратуры и значительно усложняющая технику безопасности (см. Технические условия Кременчугского нефтеперерабатывающего завода 38 УССР, 201.449-85). Это ограничивает применение жидких парафинов при получении сцинтиллятора, применяемого в больших объемах.
В качестве прототипа нами выбран последний из аналогов.
В основу изобретения положена задача создания жидкого сцинтиллятора, который, с учетом его назначения для работы в больших объемах, был бы при высокой сцинтилляционной эффективности неогнеопасным, нетоксичным и доступным.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в жидком сцинтилляторе, содержащем люминесцентную добавку, нафталин и органический растворитель, согласно изобретению, в качестве люминесцентной добавки он содержит 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазол или 1,3,5-трифенил-2-пиразолин, а в качестве органического растворителя - бензилбензоат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бензилбензоат (А) - нетоксичный растворитель (III класс опасности; ЛД50=4000 мг/кг, ЛК50=1700 мг/л), выпускаемый промышленностью как тоннажный продукт и применяющийся в медицине (фармакопейная статья ФС42У-45-602-39).
В отличие от прототипа, ароматический и в то же время полярный характер молекул предлагаемого органического растворителя обеспечивает более высокую растворимость в нем органических добавок, более высокую сцинтилляционную эффективность.
Температура кипения бензилбензоата 323-324°С, температура вспышки 156-158°С - значительно выше, чем у жидких парафинов (98°С). Применение бензилбензоата дает возможность увеличить содержание в сцинтилляторе нафталина, способствующего более высокой сцинтилляционной эффективности, до 15 мас.% без выпадения его из раствора при комнатной температуре, и до 12,5 мас.% при - 5-7°С, в то время как в сцинтилляторе на основе жидких парафинов, растворяющих до 10 мас.% нафталина, для этого дополнительно вводят ксилол, понижающий температуру вспышки и, тем самым, увеличивающий огнеопасность, или полностью заменяют нафталин ксилолом или менее доступным 1-метилнафталином.
Применение в качестве органического растворителя бензилбензоата обеспечило возможность использования иной чем в прототипе, более доступной, но не растворимой в жидких парафинах, люминесцентной добавки, а именно 2-фенил-5-(4-бифенилил)-оксадиазола (РВД); при этом сцинтилляционная эффективность составляет 79-82%, а использование той, что в прототипе, также доступной люминесцентной добавки - 1,3,5-трифенил-2-пиразолина (ТРР) обеспечило увеличение сцинтилляционной эффективности до 80%, в отличие от прототипа, где она значительно ниже.
В таблице приведены сравнительные данные заявляемого сцинтиллятора и прототипа.
Пример 1. В емкость заливают 845 г (84,5 мас.%) бензилбензоата, растворяют в нем 150 г (15 мас.%) нафталина и 5 г (0,5 мас.%) 1,3,5-трифенил-2-пиразолина, до полного растворения люминесцентной добавки.
Спектры люминесценции сцинтиллятора измеряли, как и в прототипе, на установке, состоящей из зеркального монохроматора ЗМР-3, приемника оптического излучения ФЭУ-18, микроамперметра М-95. Фотолюминесценцию возбуждали лампой СВДШ-500, из спектра которой кварцевым монохроматором выделяли свет с длиной волны 313 нм.
Максимум люминесценции (λмакс.люм.) 455 нм.
Сцинтилляционную эффективность так же, как в прототипе, определяли по среднему фототоку ФЭУ-13А при воздействии на сцинтиллятор радиоактивным источником 137Cs по отношению к эталонному раствору (0,4 мас.% пара-терфенила и 0,01 мас.% РОРОР в толуоле).
Сцинтилляционная эффективность (Iсц) 80%.
Пример 2. Аналогичным образом получают сцинтиллятор из 846 г (84,6 мас.%) бензилбензоната, 150 г (15 мас.%) нафталина и 4 г (0,4 мас.%) 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазола.
Максимум люминесценции (λмакс.люм.) 375 нм.
Сцинтилляционная эффективность (Iсц) 82%.
Эти и другие примеры приведены в таблице, которая показывает, что выход за предельные значения параметров, являющихся предметом заявки (таблица, составы 1-4, 12-14), приводит к снижению сцинтилляционной эффективности.
Использование люминесцентной добавки в количестве, превышающем верхние значения заявки, нецелесообразно, так как не дает положительных результатов (таблица, составы 11, 17).
Применение в качестве сцинтилляционного растворителя доступного, нетоксичного и неогнеопасного бензилбензоата в совокупности с нафталином и люминесцентными добавками - 1,3,5-трифенил-2-пиразолином и 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазолом - дает возможность повысить сцинтилляционную эффективность в 1,3-1,6 раза и, что очень важно при работе с большими объемами сцинтиллятора, снизить его токсичность и огнеопасность.
** Жидкие парафины
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ЖИДКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР | 1995 |
|
RU2094824C1 |
Состав жидкого сцинтилляционного коктейля | 2023 |
|
RU2815227C1 |
СИНТЕТИЧЕСКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОДУКТА ПОЛИПРИСОЕДИНЕНИЯ | 2018 |
|
RU2782468C2 |
ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТИЛЛЯТОР | 1991 |
|
RU2012904C1 |
ЖИДКИЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР | 2010 |
|
RU2424536C1 |
ЖИДКИЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР | 2010 |
|
RU2424537C1 |
ЛАТЕНГНЗ - -4i- TEXff?f4ECK^,n БИоЛ(10Г?1:А | 1965 |
|
SU173409A1 |
ПЛЕНОЧНЫЙ ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТИЛЛЯТОР | 1999 |
|
RU2150128C1 |
ПРОИЗВОДНЫЕ 1,2 -БИС (5-ФЕНИЛОКСАЗОЛИЛ-2) БЕНЗОЛА В КАЧЕСТВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ЛЮМИНОФОРА СИНЕГО СВЕЧЕНИЯ | 1992 |
|
RU2039744C1 |
СОСТАВ КОКТЕЙЛЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МЕТОДОМ СЦИНТИЛЛЯЦИЙ В ЖИДКОСТИ | 2004 |
|
RU2290668C2 |
Изобретение относится к сцинтилляционной технике, в частности, к жидкому сцинтиллятору, который может быть использован для регистрации космических излучений. Описывается жидкий сцинтиллятор, содержащий бензилбензоат в совокупности с нафталином и люминесцентной добавкой - 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4,-оксадиазолом или 1,3,5-трифенил-2-пиразолином при соотношении компонентов, мас.%: Бензилбензоат - 84,0-87,0; Нафталин - 12,5-15,0; указанная люминесцентная добавка - 0,4-0,7, предложенный сцинтиллятор имеет высокую сцинтилляционную эффективность, является доступным, нетоксичным и неогнеопасным. 1 табл.
Жидкий сцинтиллятор, содержащий люминесцентную добавку, нафталин и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве люминесцентной добавки он содержит 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазол или 1,3,5-трифенил-2-пиразолин, а в качестве органического растворителя - бензилбензоат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ЖИДКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР | 1995 |
|
RU2094824C1 |
ЖИДКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ γ -КВАНТОВ | 1994 |
|
RU2080625C1 |
ЖИДКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ γ -КВАНТОВ | 1995 |
|
RU2087009C1 |
ЖИДКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ β ЧАСТИЦ ПРИ ДВОЙНОМ β РАСПАДЕ | 1996 |
|
RU2110812C1 |
Жидкий сцинтиллятор | 1975 |
|
SU560194A1 |
Жидкий сцинтиллятор | 1983 |
|
SU1163625A1 |
Авторы
Даты
2006-01-10—Публикация
2003-12-23—Подача