Сцинтилляционный материал Советский патент 1993 года по МПК C09K11/08 G01T1/20 

Предложенный сцинтиляционный материал позволяет расширить вид регистрируемого ионизирующего излучения за счет увеличения эффективности регистрации нейтронов при повышении его радиационной стойкости примерно на три порядка по сравнению с известным сцинтилляционным материалом.

Выбор поликристаллов твердого раствора соединений указанного выше состава а качестве сцинтиллятора определяется тем, что они обладают высокой эффективностью преобразования энергии ионизирующего излучения в световую при повышенной радиационной стойкости. Кроме того, высокая плотность этих соединений и большой атомный номер входящих в их состав катионов обеспечивают хорошую эффективность регистрации нейтронов.

Концентрация активаторов - алюминия и серебра, обеспечивающих оптимальные люминесцентные свойства материала, составляют 10 -Юмол. %.

Использование поликристаллов твердого раствора соединений А В с размером 0,01-1,00 мм обусловлено необходимостью достижения максимального светового выхода при воздействии ионизирующего излучения. При этом применение в составе сцинтиляционного материала поликристаллов с размером менее 0.01 мм и более 1,00 мм резко снихоет световой выход.

Пределы содержания поликристаллов твердого раствора соединений А в предложенном материале определяются необходимостью обеспечения регистрации с помощью сцинтилляционного материала различных видов ионизирующего излучения с разными энергетическими характеристиками и связаны с видом используемых в качестве сцинтиллятора соединений. Содержание поликристаллов в составе материала менее 20 об. % не обеспечивает эффективной регистрации нейтронов, а содержание их более 90 об. % значительно понижает чувствительность его к мягкому у-излучению.

В качестве органической дисперсионной среды поданному изобретению используют любые прозрачные полимеры, не обязательно обладающие сцинтилляционными свойствами, или сцинтилляционную пластмассу.

Поликристаллы твердых растворов соединений из указанной выше группы получают следующим образом.

Смесь соединений . которай может также содержать соединения активаторов, помещают в кварцевую ампулу, имеющую два патрубка в противоположных торцах ампулы. Входной патрубок подсоединяют к камере с инертным газом мли водородом, находящимся под давлением 1,05 атм. выходной патрубок имеет выход в водяной,затвор. Инертный газ или водород заполняют объем ампулы и выходят через выходной патрубок, очищая ампулу от кислорода и азота. После продувки ампулу помещают в печь и, не прерывая тока инертного газа или водорода, подогревают до 1000-1200 С, выдерживая при этой температуре в течение 20-100 ч. Затем ампулу, находящуюся в печи, охлаждают со скоростью 25-100 С/ч до комнатной температуры. При этом происходит дополнительная очистка сырья от неконтролируемых примесей, его рекристаллизация и образование поликристаллической спекшейся мзсг.ы с размерами поликристаллов 0,01-1,0 мм. Затем спек размельчают до образования зерен 0,01-1,00 мм. Для приготовления такого порошка пригоден также бой монокристаллов твердого раствора соединений , выращенных из расплава.

Для получения сцинтилляционного материала порошок, полученный измельчением поликристаллического спека или монокристаллов соединений . погружают в полимер или сцинтилляциоиную пластмассу и выдерживают до завершения полимеризации. Затем пластина ;сцинтилляционного материала, форма которого соответствует форме кюветы, подвергается механической обработке.

Пример 1. Смешивают 20 об. % поликристаллов твердого раствора CdSo,99 Teo.oi с размером 0,01 мм и 80 об. % органической дисперсионной среды - эластосила. Приготовленную смесь подвергают низкотемпературной полимеризации в течение 10ч.

Далее исследует эффективность регистрации полученного сцинтилляционного материала различных видов ионизирующего излучения и его радиационную стойкость, определяемую максимально допустимой дозой облучения.

Пример 2. Аналогично примеру 1 получают сцинтилляционный материал, содержащая 20 об. % CdSo.9S Тео.01 с размером частиц 0.10 мм и 80 об. % органической дисперсионной среды.

Пример 3. Аналогично примеру 1 получают сцинтилляционный материал, содержащий 20 об. % поликристаллов CdSo.99 Teo.oi с размером частиц t.OO мм и 80 об. % органической дисперсионной среды. Пример 4. Аналогично примеру 1 получают сцинтилпяционный Matepnan, содержащий 90 об. % CdSo,99 Тео.01 с размером частиц 1,00мм и 10 об. % органической дисперсионной среды. Пример 5. Аналогично примеру 1 получают сцинтилляционный материал, содержащий 50 об. % ZnSeo,97 Тео,оз с размером частиц 1,00 мм и 50 об. % Органической дисперсионной среды. Пример 6. Аналогично примеру 1 получают сцинтилляционный материал, содержащий 50 об. % ZnSo.20 Seo.80 (А, Ад) с размером частиц 1,00 мм и 50 об. % органической дисперсионной среды. Пример 7. Аналогично примеру 1 получают сцинтилляционный материал, содержащий 50 об. % Zno,30 CdojoS (Al, Ag) с размером частиц 1,00 мм и 50 об. % органической дисперсионной среды. В таблице приведены данные по сцинтилляционным свойствам, а также по радиационной устойчивости предлагаемого материала для различных его составов в сравнении с аналогичными характеристиками материала-прототипа. Таким образом, приведенные данные показывают, что предложенный сцинтилляционный материал обеспечивает расширение вида регистрируемого излучения за счет регистрации нейтронов, а также значительное повышение радиационной стойкости по сравнению с материалом-прототипом. Технико-экономическая эффективность данного изобретения определяется дополнительной возможностью регистрации с помощью предложенного сцинтилляционного материала нейтронного излучения, а также высокой его радиационной стойкостью, что делает его перспективным для использования в качестве детектора ионизирующих излучений. .

1СЦИНТИЛЛЯЦИбННЫЙ МАТЕРИАЛ, для детекторов ионизирующих излучений, состоящий из кристаллов сцинтиллятора и органической дисперсионной среды, о т ли чающийся тем, что. с целью расширения вида регистрируемого ионизирующего излучения при повышении его радиационной стойкости, он содержит в Изобретение относится к технике люминофоров, а именно к сцинтиляционным материалам, используемым для регистрации различного вида ионизирующих излучений в медицине, геологии и космических исследованиях. Цель изобретения - расширение вида регистрируемого сцинтиляционным материалом ирнизирующего излучения при повышении его радиационной стойкости. Предлагается сцинтилляционный материалом, состоящий из кристаллов сцинтиллятора, в качестве которого он содержит поликристаллы твердого раствора соединений А из группы, включающей CdSi - х Тех при X 10-10. ZnSei - х Тех при х ТО -10 Zn S1 - X Sex (Al. Ag) при х - 0.1 0,9 и Znt-x CdxS (AI.Ag) при х -0,1-0.9. с размером 0.01-1,00 мм и органической дисперсикачестве сцинтиллятора поликристаллы твердого раствора соединений с размером 0,01-1.00 мм при следующем соотношении компонентов, об. %; Поликристаллы твердого раствора соединений А В 20-90 Органическая дисперсионная среда.остальное. 2. Материал по п. i, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что он содержит соединения из группы, включающей CdSi - х Тех. при х . ZnSei - X Тех при х -- 10 -10. ZnSi - X Sex (At. Ag) при х 0,1-0.9 и Zni - X CdxS (Al. Ag) при х 0.1-0,9. сл с онной среды преследующем соотношении компонентов, об. %: Поликристаллы О твердого раствора соединений А в 20-80 СП Органическая VI дисперсионная o о средаостальное Отличие данного изобретения состоит в тогл, что сцинтилляционный материал для детекторов ионизируюи1их излучений содержит в качестве сцинтиллятора поликристаллу твердого раствора соединений с размером 0.01-1.00 мм при указанном соотношении компонентов. Дополните/1ьное отличие определяется тем, что сцинтилляциониый материал содержит соединений из вышеописанной группы.