Жидкостной сцинтилляционный счетчик Советский патент 1992 года по МПК G01T1/204 

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики и может использоваться в любой области техники, в которой применяются жидкостные спинтилцяционные счетчики и жидкостные световоды.

Известны жидкостные сцинтилля1 ионные счетчики, включаюрще в себя заполненный жидким сцинтиллятором контейнер из прозрачных материалов, заключенный для прочности и металлический или шхастмассовый корпус, и фотоумножители, просматривающие объем контейнера через прозрачные окна. Светособирание в таких счетчик«с осуществляется за счет полного внутреннего отражения света на границе контейнер - воздупный промежуток между внешней границей прозрачного контейнера и корпусом счетчика, а также за счет зеркального или диффузного отражения на внутренней поверхности корпуса счетчика.

О)

Прозрачные контейнеры изготавлисваются из стекла (стеклянные трубы, склеенные из стеклянных пластин контейнеры других форм), а также из полиэтиленовых или лавсановых пленок с клееными или сварными соединениями. В первом случае сложность Изготовления крупногабаритных труб или контейнеров других форм из стекла и хрупкость стекла существенно ограничиелвает применение таких счетчиков. Во

00 СП втором - существенным недостатком является малая прочность сварных или клееных пленочных контейнеров. При больших объемах (часто десятки и сотни литров) такие контейнеры с большей вероятностью могут разрушаться либо давать течи, что приводит к выходу счетчиков из строя. Использование же таких достаточно прочных, прозрачных и легкосоединяемых материалов, как органическое стекло, как правило, невозможно из-за их растворимости или набухания в большинстве шщких сциитилляторов. Кроме того, при протяжен ных размерах счетчиков с контейнеракн из оргстекла, лавсановых и поли этюгеновых пленок эффективность свет собирания оказывается недостаточной из-за невысокого оптического качеств внешней поверхности контейнеров. Наиболее близким техническим решением к изобретению является жидкос ной сцинтилляционньй счетник, содержащий контейнер для жидкого сцинтиллятора и фотоэлектронный умножитель причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умноло-ггелем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражающей для света. На внутреннюю поверхность контейнера нанесено покрытие из фторопласта. Счетчик представляет собой,адронный калориметр с использованием жидкого сцинтиллятора на основе минерал ного масла (60%) и 1,4,4-триметилбен зола (35%) со сцинтиллшшонными t добавками (5%) , Дпя повышения эффективности светосбора с несколькими () отражениями от стенок контейнера изготовлено внутреннее покрытие обеспечивающее- условия полного внутреннего отражения. Коэффициент прелр ления сцинтиллятора п .7, поэто му используют фторопластовую пленку (пф 1,35) толщиной около 0,025 мм, Пленку с одной стороны покрывают в вакууме алюминием (для улучшения уаювий поглощения и переизлучения света при малых 10 мм толщинах сцинтиллятора), На слой алюминия наносят слой адгезива для приклеивания к cтeнкa { контейнера Длина поглоще.ния света 1 р по графикам, приведен- ным в работе, составляет 1,7 м для контейнера диаметром 80 мм и длиной 3,4 м. Подобные счетчики в случае протяженных размеров (длина счетчика 1 существенно больше характерных размеров поперечного сечения г, т.е. 1 20-30 г) имеют низкую эффективность светособирания. Это связано с малой прозрачностью фторопласта и следовательно, относительно малой величиной коэффициента полного внутреннего отражения, что обусловлено поликристшшической структурой фторопласта. Следует отметить также CJfoжнocть подготонки и приклейки фторошшстовой пленки. Целью изобретения является повышение эфсЬективности светособирания сцинтшишционных детекторов счетчиков. Цель достигается тем, что в жидкостном СЦИНТИЛ1ЛЯЦИОННОМ счетчике, содержащем контейнер для жидкого сцинтиллятора и фотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражшош;ей для света, внутренняя поверхность контейнера счетчика допооп1ите;(1ьно покрыта пленкой из прозрачного кремнийорганического компаунда типа LTV, имеющего коэффициент преломления п ё 1,А и обеспечивающего значительно более высокое значение коэффициента полного внутреннего отражения, чем в случае используемых фторопластовых покрытий о . Зеркальную отражаюи ую поверхность формируют в процессе занесения кремнийоргдт-гического ком1паунда на -внутреннюю поверхность |контейнера за счет сил поверхност1НОГО натяжения в тонкой пленке. Высокая прозрачность пленки из кремнийорганического компаунда позволяет одновременно использовать светособирание как за счет полного внутреннего ртражения на границе сцинтилляторпленка из кремнийорганического компаунда, так и за счет зеркального или диффузного отражения на внутренней поверхности контейнера„ На фиг. 1 изображено сечение жидкостного сцинтилляционного счетчика. Счетчик имеет контейнер 1, на внутренней поверхности которого нанесена пленка из кремнийорганического компаунда 2. Контейнер заполнен жидким сцинтииГ лятором 3, в торце корпуса имеется окно для выхода света 4, имеющее оптический контакт с фотоумножителем 5, Пример практической реалшзатщи. Внутреннюю поверхность контейнера 1 счетчика, представляющего собой фторопластовую трубку диаметром 5 мм, покрывают гшенкой прозрачного кремнийорганического компаунда 2 с поМОЕ;ЬЮ известного способа термической полимеризации. Компаунд на внутреннюю поверхность корпуса наносится, например, путем перемещения столба неотвержденного компаунда, заполняющег часть корпуса, с помощьюполированного мета;ишческого шарика или стержн с диаметром на 0,1-0,3 мм меньшим, чем внутренний диаметр корпуса. Длина затухания сцинтютляционного излучения в С1у1нтилляционном счетчике, состоящем из фторопластовой трубки с кремнийорганическим покрытием (п 1 заполненном раствором 3 г/л 2,5-дифенилоксазола +0,1 г/л 1,3 дифенил3 стирил-пиразолином в сс -метилнафтал не (П, 1,61), г оставляет 1 1,5 м, В то-же время длина затухания света в аналогичном счетчике, но без кремнийорганического покрытия составляет IQ 0,5 м. Следует отметить, что жидкостные сцинтилляционные счетчики с использо ванием отражающего покрытия из кремнийорганического компаунда дают заме ный вьшгрыш в светособирании на ФЭУ 5 при условии, что светособирание в исходном счетчике без покрытия из кремнийорганического компаунда определяется потерями на отражение света от стенок контейнера, а не поглощени ем излучения самим сцинтшшятором. Аналогичные результаты были получ ны в случае использования эластичной трубки d 5 мм из полисилоксана и алюминиевой трубки d 5 мм с внутре ними поверхностями, покрытыми кремнийорганическим компаундом. Кремнийорганический компаунд обладает высокой адгезией к металлам и большинству пластмасс, благодаря чем на этих материалах легко образуются достаточно прочные оптически совершенные пленки из кремнийорганическогс компаунда. Это позволяет изготавливать жидкостные сцинтилляционные счетчики и жидкостные световоды с прочными жесткими и гибкими корпусами - контейнерами из широкого набора материалов. Изобретение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными решениями; получение существенно более высокого светособирания по сравнению со с.гучаем жидкостных счетчиков с внутренним фторопластовым покрытием как за счет более эффективного полного внутреннего отражения, так и за счет одновременного использования зерка/1ьного шш диффузного отражения; простоту технологического процесса нанесения кремнийорганического покрытия на внутренние поверхности корпусов - контейнеров счетчиков, изготовленных из разных металлов и пластмасс, что позволяет создавать жидкостные световоды и счетчики самых различных размеров и форм; возможность изготовления гибких сцинтшшяционных счетчиков и световодов, что особенно важно для создания технологически простых конструкций сцинтшигяционных годоскопов со сцинтшшяторами, имеющими поперечные размеры меньшие, чем у фотоумножите- лей, или в случае использования в годоскопах таких многоканальных фото.приемников, как ЭОП, годоскопические ФЭУ и т.п.

ЖИДКОСТНЫЙ С1ЩНТИЛЛЯЦИОННЫ11 СЧЕТЧИК, содержащий контейнер дня жидкого сцинтилля.торя и фотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражающей для света, отличающийся тем, что, с цeJtью повышения эффективности светособирания, внутренняя поверхность контейнера дополнительно покрыта пленкой из прозрачного крсмнийорганического компаунда.