Сцинтиблок Советский патент 1988 года по МПК G01T1/202 

Изобретение относится к области ядерной спектроскопии, точнее к измерительным устройствам, используемым в гаммаспектрометрах, предназначенных для исследования космического гамма- излучения, гаммакаротажа, гамма- дефектоскопии и др. Известны сцинтиблоки, содержащие корпус с размещенным в нем сцинтилляционным кристаллом из йодистого натрия или йодистого цезия, активированных таллием. Кристалл, соединенный с фотоэлектронным умножителем с помощью клея, окружен отражателем, в качестве кото)3ого исполь- .зована порошкообразная окись магния или двуокись алюминия. Недостатками этих устройств является низкая стойкость к виброударным нагрузкам, так как порошок является плохим амортизатором; низкая влагозащита кристалла, так как порошок не обладает герметизирующими свойствами; снижение чувствительности с течением времени за счет ухудшения прозрачности кристалла из-за проникновения порошка в периферийные зоны клеевого соединения. Растворение поверхностного слоя кристаллов под действием влаги приводит к снижению коэффциента отражения светового потока от поверхности кристалла и цнижению чувствительности устройства. Наиболее близким к заявляемому является сцинтиблок, содержащий корпус с размещенным в нем сцинтиллятором, оптически соединенным с фотоумножителем и частично окружающим , сцинтиллятор эластичным отражателем из низкомолекулярного каучука, расположенным в пространстве между корпусом и сцинтиллятором с фотоумножителем . Детектор выполнен из кристаллов йодистого натрия или йодистого цезия активированных,таллием. Отражатель выполнен заливкой опре деленного количества пеногерметика силпена в глухой цилиндрический корпус, в котором размещены детектор и фотоэлектронный умножитель. Недостатки этого устройства, связанные с выполнением отражателя из пеногерметика силпена на основе низк молекулярного кремнийорганического каучука СКТН с окисью цинка, вызваны следующими причинами. Силпен является пеногерметиком, т.е. при отверждении в его массе образуются поры, а поры, образовавшиеся на границе отражателя с детектором, увеличивают потери светового потока за счет внутреннего отражения его .в полостях пор. Малая жизнестойкость силпена (1-3 мин. J приводит к неравномерному отверждению и образованию сгустков и комков в массе и уменьшению адгезии его к сцинтиллятору, что также снижает светотехнические характеристики. Малая прочность материала, обусловленная строением каучука СКТН (предел прочности 0,1-0,2 МПа), приводит к образованию йикротрещин при воздействии больших виброударных нагрузок, а так как по указанным капиллярным трещинам к : кристаллу детектора может проникать влага, уменьшается долговечность устройства. Оптимальный режим отверждения силпена составляет 35-40°С, однако при температурах свьшге 30С наблюдается интенсивное выделение газов в результате разложения порофорагерметика. Выделяющиеся при этом газы, в частности аммиак и кислород, воздействуют наметаллические поверхкости корпуса, а также на поверхности сцинтиллятора. Образовавшиеся на поверхности сцинтиллятора соли снижают адгезию к нему отражателя, в результате чего образуются микрозазоры и капиллярные каналы, по которьм проникает влага и разрушает поверхность сцинтиллятора. В результате дополнительно снижается спектральный коэфгфициент отражения светового потока, и сокращается срок службы единтилля-: тора, а следовательно и всего устройства. Нестабильность конечного продукта из-за неравномерного распределения порофрра в массе герметика, взаимодействия порофорас другими компонентами резиновой композиции - каучука СКТН при температурах, меньших 30°С, может привести к ее недовулканизации, каторая снижает физикомеханические и светотехнические характеристики отражателя. Кроме того, для получения белого цвета герметика силпена в прозрачный каучук СКТН добавляют наполнитель - окись цинка в виде порошка, что приводит к увеличению вязкости герметика. Учитывая малую жизнестойкость силпена и небольшие зазоры между корпусом и детектором, это еще больше усугубляет его недостатки. В- результате спектральный коэффициент отражения- силпена составляет 85% относительно окиси магния,которая д6 настоящего времени по светотехническим характеристикам является лучшим материалом для отражателя. Целью изобретения является повышение чувствительности и долговечности устройства путем снижения потерь светового потока в зоне соединения отражателя со сцинтиллятором и защиты сцинтиллятора от внешних воздействий. Поставленная цель достигается тем, что. в предлагаемом сцинтиблоке содержащем корпус с размещенными в нем сцинтиллятором, оптически соединенным с фотоумножителем, и частично окружающим сцинтиллятор эластичным отражателем из низкомолекулярного каучука, расположенные в прост ранстве между корпусом и сцинтиллятором с фотоумножителем, отражатель выполнен,из низкомолекулярного привитого полистиролполисилоксанового каучука СТИРОСИЛА. На чертеж1е изображен сцинтиблок в разрезе. Пр едлагаемое сцинтилляционное из мерительное устройство содержит кор пус 1 с крьшкой 2 из материала, ней трального к исследуемому излучению, в котором размещены сцинтиллятор 3, .фотоэлектронный умножитель 4, эластичный отражатель 5, частично окружающий сцин тилля тор 113, Сцин тилля тор оптически соединен с фотоэлектронным умножителем 4 с помощью кремнийорганичёского клея по поверхности 6. На поверхности 6 сцинтиллятора 3, контактирующей с фотоэлектронным умножитэлем 4, отражатель 5 отсутствует Сцинтиллятор представляет собой кри талл йодистого натрия или йодистого цезия,активированный таллием. Эти кристаллы легко растворимы в воде, .а кристаллы йодистого натрия подвер жены воздействию даже атмосферной лаги. Растворение пограничных зон Кристаллбв, а также окисление талли снижает как сцинтилляционный эффект так и уменьшает отражение от поверх ности кристалла светового потока, возбужденного в кристалле принятым гамма-излучением. Для улучшения гер 1 9 метизации кристалла, т.е. для исключения проникновения кислорода и влаги на поверхность кристалла, эластичный отражатель 5 выполнен из герметизирующего светоотражающего материала, залитого в зазор между внутренними поверхностями 7 корпуса 1 и крьшки 2 и внешними поверхностями8 сцинтиллятора 3. В наиболее удаленной от сцинтиллятора 3 части корпуса 1, со сторош 1 фотоэлектронного умножителя 4, выполнено заливочное отверстие 9, через которое заливается герметик под, небольшим избыточным давлением. В крьш1- ке 2 выполнено отверстие 1, для выпуска излишка герметика после заполнения всей внутренней полости уст ройства; при этом внyтpeнняJi поверхность 7 крьш1ки может быть выполшена конической,, причем отверстие 10 расположено в вершине конуса. Для повышения механической защиты сцинтиллятора 3 и фотоэлектронного умножителя 4 они окружены эластичным материалом отражателя 5; при этом в корпусе 1 размещен технологический упор 11, поддерживающий сцинтиллятор 3 и фотоумножитель 4с необходимым зазором относительно корпуса 1. После полимеризации герметизирующего материала технологический упор, удаляется. Отверстие, образовавшееся после удаления технологического упора, заполняется герметизирующим материалом. I , . Герметизирующий светоотражающий материал отражателя выбран из. группы низкомолекулярных привитых иолисти- ролполисилоксановых каучукбв СТИРОСИЛ, отвержденный при температуре не более 25 С; этот материал обладает следующими свойствами: устойчивостью к длительному воздействию оптического и гамма-излучений, малой химической активностью и хорошей адгезией (.8 9 кг/см ) по отношению к сцинтиллятору и конструкционным материалам устройства, высокими эластичными характеристиками (не менее 20%), низкой вязкостью (не более 100 Пуаз при 25 С), стойкостью к длительному воздействию воды, низкой теплопроводностью, небольшой усадкой, однородностью материала, отсутствием порофора и каких- либо вьщелений газов, токсичных для конструкционньпс материалов устройства (следовательно, отсутствием пор в отражателе), длительной жизнеспособностью (до 2 ч), оптимальным режимом отверждения - от 15 до 25°С, большой прочностью (предел прочности 3,5 ffla), отсутствием каких- либо наполнителей, так как белый цвет отвержденного материала определяется собетвенным бельм цветом каучука. Было установлено, что спектральньш коэффициент отражения стиросила отвержденного при температуре не вьппе 25°С, относительно окиси магния составляет 99-102:. Низкая вязкость каучука в сочетании с его большей жизнеспособностью позволяет удалять пузырьки воздуха, захваченные в процессе заливки, и выводить их через отверстие 10 в крьшке 2. Сцинтиблок работает следующим образом. При регистрации сцинтиллятором 3 гамма- излучения в сцинтилляторе возбуждается световой поток, распространяющийся равномерно во все стороны. Поток отражается на границах сцинтиллятора 3 от отражателя 5 и регистрируется фотоэлектронным умножителем 4. При воздействии на устройство виброударных нагрузок, а также повькгттной влажности или вода эластишый отражатель 5 амортизируе механические нагрузки и герметизирует сцинтиллятор 3 от действия вла По сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип предлагаемое устройство имеет следующие преимущества. 59 Повышены эксплуатационные характеристики за счет увеличения чувствитедтьности и долговечности устройства снижением потерь светового потока в зоне соединения отражателя с детектором и запштой детектора от внешних воздействий. Это обеспечено тем, что: герметизирующий материал отражателя из каучука СТИРОСИЛ, имеющего хорошую ад-: гезиюк кристаллу, залит в зазор между корпусом и кристаллом детектора, где одновременно происходит и его отверждение при температуре, меньшей 25 С. В результате в зоне соединения отражателя с сцинтиллятором не образуется полостей или капиллярных каналов, по которым влага могла бы проникать к поверхности детектора. Повьш1ена чувствительность устройства за счет увеличения на 15% спектрального коэффициента отражения отражателя, отсутствия пор на поверхности отражателя, контактирующей с сцинтиллятором, хорошей адгезией отражателя к сцинтиллятору, низкой вязкости вредных газовых выделений из каучука в процессе его отверждения,, полного заполнения, без зазоров всех шероховатостей поверхности детектора каучуком белого цвета. Повьш1ена долговечность устройства за счет хорошей адгезии отражателя к детектору, большой прочности отвержденного каучука, стойкости отражателя к длительному воздействию влаги.

СЩНТИБЛОК, содержащий корпус с размещенными в нем сцинтиллятором, оптически соединенным с фотоумножителем, и частично окружающим сцинтиллятор эластичньт отражателем из низкомолекулярного ка:учука, рас-положенным в пространстве мржду корпусом и сцинтиллятЬром с фотоумножителем, отличающий с я тем, TITO,, с целью повышения чувствительности и долговечности устройства, отражатель выполнен из низкомолеку,лярного привитого полистиролполисильксанового каучука стйросила. (Л ф