Пластмассовый сцинтиллятор Советский патент 1992 года по МПК G01T1/203 

i -. .

Изобретение относится к технике измерения ионизирукщих излучений с помощью пластмассовых сцинтшшяторов (ПС) с повышенным средним атомным номером и может быть использовано в экспериментальных .. установках и приборах для регистрации низкоэнергетического фотонного излучения (20- 200 кэВ).

Целью изобретения является повы- шение эффективности гегистрацни низ- коэнергетического (20-200 кэВ) ионизирующего излучения, улучшение сани- тарно-гагиенических условий труда и техники безопасности в процессе изготовления ПС, теплостойкости и оп- тической прозрачности.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве метатлосо- держащих соединет1й, включенных в

.пластмассовый сцинтиллятор, использованы алкиральные соединения йлова или свинца с содержанием до 30 мас.%.

В качестве основы могут быть ис- пользованы мономерыt стирол, вцнилто- луол, винилксилол и их смеси с метил- мет акрил атом.

В качестве первичной лк минесциру- мщей добавки может быть использована любая добавка, применяемая в пластмассовых сцинтилляторах: п-терфеггил (ТР) или 2,5-дифенилоксазол)(РРО) , или 2-фенил-5-(4-бифеиилоксадиазол- 1,3 (ВД), или 2-(1-нафтш1)5 феиил-- оксазол (ofСТО) и др.

В качестве вторичной люминесциру- кяцей добавки может быть использован любой сместитель спектра, примеипе . мый для этих целей: I,4-дн-2-(5-фе- нилоксазолил)-бензол (РОРОР) или

4

С35 ф

М

о о

&,

тетрафенилбутадиен (ТРБ) или 1, А -трифеииппиразолин )ТРЙ),.

ПС предлагаемого состава можно псшЕучить тep чecкoй радикальной паттмернэв1 ней указанных мономеров или их смесей с меткпметакрилатом в атмосфере азота при 125-170 С с последугадей меяаническбй обработкой блок-яаготовки либо нэ расплава методами экструзни, литья под давлением, пресс-литья.

Пример 1. В ампулу ия термостойкого стекла в исходный состав загружают 2% Ti, 0,2% РОРОР, 15% трифенипметиполона и заливают 82,8% свежеперегнанного стирола. Ампулы продувакп азотом в течение 5 мин, Затем запаивают и помещают в термостат с теплоносителем при t « 125 С. После растворения добавок температуру повышают до 160 С и выдерживают гфи этой температуре в течение 72 ч. Для снятия напряжений,

развивающихся в блоке, проводят от- 25 и заливают 50% винил толуол а и 27,8%

Л..-..

жиг по 5°С в 1 ч до 80°С. Ампулы разбивают и получе; ;ше образцы помещают в термостат для самоохлаждения до комнатной температуры. Затем об- освобождают от остатков стекла (, подвергшот механической обработке (шлифовке, полировке),.

Выходные данные полученного образца диаметром АО мм и высотой 40 мм:

ММА.

Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: относительный световой выход состав- 30 ляет 95% от эталона и.105% от известного ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 283% по отношению к эталону и 170% по отношению к известному ПС; темпе- .

Выходные данные полученного обр ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм относительный световой выход соста 30 ляет 95% от эталона и.105% от известного ПС; поглощение гамма-кван тов с энергией 60 кэВ составляет 283% по отношению к эталону и 170% по отношению к известному ПС; темп

бтноситепыадй световой выход состав- .g ратура ст еклования составляет 95%

ляет 85% по отношению к эталону и ,95% по отнооеиию к известному ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ Составляет 250% по отнсяпению if эталону и 150% по отношению к известному ПС; температура стеклова- mtt, характеризующая теплостойкЬсть, составляет 100% по отношению к эталону, П0% по отношению к известно- , му ТТС.:

Пример2,В ампулу из термостойкого стекла загружают, 2% ТР, 0,2% РОРОР, 3% грифенилметилрлова и 94,8% свежеперагнанного стирола, Далее процесс осуществляют, как в примере 1,

Выход1гые данные полученного образца диаметром 40 t-fM, высотой 40 мм относительный спетовой выход составляет 80% по отиопению к этало1гу и 90% от известного ПС, эффективность поглоиения гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 100% по отношению к этапску и 120% по отношению к

по отношению к эталону и 105% по о ношению к известному ПС,

Пример 5,В ампулу из терм стойкого стекла загружшот 1,5% РВД 40 0,1% РОРОР и 30% триметилфенилсвин ца и запивают 68,4% свежеперегн нн го вин шксилала.

Выходные данные полученного об разца диаметром 40 мм, высотой 40 45 относительный световой выход соста ляет 80% от эталона н 90% от извес ного ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 240% от эталона и 160% от известного ПС 50 температура стеклования составляет 150 от эталона и 170% по отношени к известному ПС.

Примерб. В ампулу из тер- . мостойкого стекла загружают 1,5% 55 РВД, 0,1% РОРОР и 15% дифешшдимег свиица и запивают 83,4% винилксило Выкод1а ге данные полученного обр ца диэметром ДО мм, высотой 40 мм: относительШ Гй световой выход соста

известному ПС; температура стеклования 100% к эталону и 11 ОХ к иэвесг- ному ПС,

П р и м е р 3. В ампулу из термостойкого .стекла загружают 1,5%РВД, 0,05% ТР Л , 5,0% дифенипдиметилопо- ва,-60% стирола и 28,45% ММА. Далее процесс осуществляют, как в примере

1,

Выходные данные полученного образца дкаметром 40 мм, высоте -20 мм: относительный световой выход составляет 85% от эталона и 95% по отжмвв

нию к известному ПС; поглощение ratr- ма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 250% по отношению к эталону и 150% по отношению к известному ПС; температура стеклования составляет 102% по отнсяаению к эталону и столько же к известному ПС.

Пример4,В ампулу из термостойкого стекла загружают 2% о/ NPO, 2% РОРОР и 20% триметилфенилолова

и заливают 50% винил толуол а и 27,8%

..

ММА.

Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: относительный световой выход состав- . ляет 95% от эталона и.105% от известного ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 283% по отношению к эталону и 170% по отношению к известному ПС; темпе- .

ратура ст еклования составляет 95%

по отношению к эталону и 105% по отношению к известному ПС,

Пример 5,В ампулу из термостойкого стекла загружшот 1,5% РВД, 40 0,1% РОРОР и 30% триметилфенилсвинца и запивают 68,4% свежеперегн нно- го вин шксилала.

Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм, высотой 40 мм| 45 относительный световой выход составляет 80% от эталона н 90% от известного ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 240% от эталона и 160% от известного ПС; 50 температура стеклования составляет 150 от эталона и 170% по отношению к известному ПС.

Примерб. В ампулу из тер- . мостойкого стекла загружают 1,5% 55 РВД, 0,1% РОРОР и 15% дифешшдимегил- свиица и запивают 83,4% винилксилолй, Выкод1а ге данные полученного образца диэметром ДО мм, высотой 40 мм: относительШ Гй световой выход состав51А6А706

от эталона и 90% от известляет 80%

ного ПС;.поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ, составляет 250% по отношению к эталону и 150% по от- g ношению к известному ПС; температура стеклования составляет 145% по отношению к эталону и 165% по отношению к известному ПС.

П р им е р 7, В ампулу из термо- 10 стойкого стекла загружают 3% ТР, 0,1 ТР Л, 20% дифенилдиметилолова и запивают 77,9% свежеперегнанного винип- толуола

В таблт це приведет сравнительные данные известного ПС, базового объек та и предлагаемого ПС,

Как видно из табли цы ПС предлага мого состава при сохранетши высоког светового выхода, прозрачности и теплостойкости обладают по сравнени с прототипом более эффективным погл щением гамма-квантов с энергией

60 кэВ.

Увеличение поглощения низкоэнергетического фотонного излучения при сохранении высокого светового выход

Выходные данные-попучеяного образ-15 существенно (в 1,5 раза) повышает

,.«i- -i ...«.i « 4rr4«4r«t«vm Т CiVtlul в If О Я

ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: относительный световой выход составляет 100% по отношению к эталону и 110% по отношению к известному ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 270% по отношению к эталону и 160% по отношению к известному ПС; температура стеклования .составляет 110% по отношению к зтал.о- ну и 125% по отнсгаению к известному

ПС.

Примере. В ампулу из термостойкого стекла загружают 2% ТР, 0,5% ТРВ, 15% триметилфенип-олова и заливают 82,5% свежеперегнанного винил- ксилола.

Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм и высотой 40 MMJ относительный световой выход составляет 11% по отношению к эталону и 110% по отношению к известному ПС; йоглаиение гамма-квантов с энергией 60 кэВ составляет 270% по отношению к эталону и 160% по отношению к известному ПС; температура стеклова- ; НИН составляет 110% по отношению к эталону и 125% по отношению к иавест- ному ПС.

При мер 9.В ампулу из термостойкого стекла загружают 2% ТР, 0,2% РОРОР, 35% трифенипметилолова и заливают 62,8% стирола.

Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: относительный световой выход 70% по отношению к эталону и 77% по от- ношению к известному ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэБ составляет 250% по отношению к эталону 55 и 150% по отношению к известному ПС; температура стеклования составляет 100% по отношению к зталотсу и известному ПС.

эффективность регистрации гамма-ква тов низких энергий, что значительно расширяет область применения детект ров гамма- и рентгеновского излуче20 ния, используемых в ядерных и косми ческих исследованиях. Высокая прозрачность дает возможность изготавл вать детекторы различных размеров и сложной конфигурядии . Высокий свете

25 вой выход в сочетании с высокой эффективностью регистрации даст возмож ность уменьшить габариты сцинтилля- тора, что позволяет снизить их стои мость.

30 Преимуществом предлагаемого сцин тиллятора является его высокий световой выход при большой концентраци метаплосодержащего соединенияо Это позволит достичь хорошего разрешени

35 сцинтилляторов и расширить область их использования для спектрометриче ких целей.

Меньшая, летучесть предлагаемых метаплосодержащих соединений позво40 Ляет снизить токсичность вредных выбросов, паров, выделякяцихся при получении ПС и особенно при формиро вании ПС из расплава. Это улучшит санитарно-гигиенические условия тру

45 Д. при получении ПС.

ПС предлагаемого состава найдут широкое применение в различных областях науки и техники, особенно дл контроля малых уровней загрязнения радионуклидами воздуха и вод окруж ющей среды в районах атомных электростанций.

50

формул а

изобретени

Пластмассовый сцинтиллятор на ос нове винилароматических полимеров .или сополимеров винт ароматических

В таблт це приведет сравнительные данные известного ПС, базового объекта и предлагаемого ПС,

Как видно из табли цы ПС предлагаемого состава при сохранетши высокого 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

существенно (в 1,5 раза) повышает

существенно (в 1,5 раза) повышает

.«i- -i ...«.i « 4rr4«4r«t«vm Т CiVtlul в If О Я

55

эффективность регистрации гамма-квантов низких энергий, что значительно расширяет область применения детекторов гамма- и рентгеновского излуче 0 ния, используемых в ядерных и космических исследованиях. Высокая прозрачность дает возможность изготавливать детекторы различных размеров и сложной конфигурядии . Высокий свете5 вой выход в сочетании с высокой эффективностью регистрации даст возможность уменьшить габариты сцинтилля- тора, что позволяет снизить их стоимость.

0 Преимуществом предлагаемого сцин- тиллятора является его высокий световой выход при большой концентрации метаплосодержащего соединенияо Это позволит достичь хорошего разрешения

5 сцинтилляторов и расширить область их использования для спектрометрических целей.

Меньшая, летучесть предлагаемых метаплосодержащих соединений позво0 Ляет снизить токсичность вредных выбросов, паров, выделякяцихся при получении ПС и особенно при формирог вании ПС из расплава. Это улучшит санитарно-гигиенические условия тру45 Д. при получении ПС.

ПС предлагаемого состава найдут широкое применение в различных областях науки и техники, особенно для контроля малых уровней загрязнения радионуклидами воздуха и вод окружающей среды в районах атомных электростанций.

50

формул а

изобретения

Пластмассовый сцинтиллятор на основе винилароматических полимеров .или сополимеров винт ароматических

мономеров с метилметакрилатом, чакщий лиминесцирующие добавки н металлосодержащее соединение, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности ре гистрации ионизирующего излучения с энергией от 20 до 200 кэВ, оптической гфозрачности и тешостойкости сцинтнллятора, металлосодержащее сое динвиие состоит из апкипарильных соединений олова или свинца общей

(46А706

ФОРМУЛЫ (Шз),- ((,)„ (Нз)«,- () РЬ, где пвЗ-, при следующем сопонентов, масЛ:

Первичная лкминесцирукяцая добавка

Вторичная люминесцирумщая добавка

Меташтосодержащее

соединение

Псшим рная основа

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 алкираль- ные соедине1шя олова или свинца с содержанием до 30 мас.%. Преимуществом предлагаемого ПС является его йысокий световой выход при концентрации металлосодержащего соединения. Это позволит достичь хорсте- го разрешения сцинцилляторов и расширить область их испопьзования для спектрометрических целей. 1 табл. с

талон базовый )

звестный

. - редпагае1«лй

То хе

-,

редлагаемый

и

Стирол -« 2% ТР 0,25

РОРОР

0 40 мм, h 40 мм10030

Стирал 4- 2% ТР 4- 0,2%

РОРОР 4- 15% гексабутилоловооксида ..

0 40 мм, h я 20 мм.9050

Стирол 4- 2% РО + 0,2%

РОРОР 15% трибутилоловокапроната.

40 мм, h а 20 мм9050

Стирол 4- 2% ТР,

РОРОР + 15% трифешшметилолова

0 40 мм, h 40 им8574

Стирбя + 2% ТР +0,2%

РОРОР 4 3% трифешшметилолова..

040 мм, h 40 мм9050

Стирал + ША 28,4% 4« 0,05% ТР й + 5.,0%

днфенилдиметилолова

0 40 мм, h « 20 мм8575

Винилтолуол + ММА 17,8% +

+ 2%bfNPO 4-0,2% РОРОР +

20% триметилфенип-

олова (9,6% Sn)9085

Винилкснпол 4- 1,5% РВД 4-

4-0,1% РОРОР 4 30% триметилфенипсвинца

(19% РЬ) 8080

80

0,013

80

0,050

70

0,032

85

0,032

80

0,013

820,040

95 0,050

120 0,046

U6A706

10 Продолжение таблицы