Сцинтилляционный детектор Советский патент 1993 года по МПК G01T1/202 

Изобретение относится к сцинтилляци- онным детектирующим устройствам и может быть использовано при конструировании и изготовлении приборов для регистрации ионизирующих излучений, особенно в условиях высоких механических и климатических нагрузок.

Целью изобретения является повышение и стабилизация сцинтилляционных характеристик детектора в условиях воздействия повышенных механических и климатических нагрузок.

Сущность изобретения заключается в монолитном выполнении слоя отражателя и амортизирующего элемента на торце сцин- тиллятора с промежуточным слоем из отражателя, пропитанного каучуком (то есть, веществом амортизирующего элемента) на глубину (0.6-0,9) толщины отражателя, что обеспечивает устойчивое положение светоотражающей оболочки сцинтиллятора -при различного рода внешних механических и климатических воздействиях, благодаря сцеплению частиц отражателя с каучуком.

Пределы глубины пропитки отражателя материалом амортизирующего элемента (0,6-0,9) толщины отражателя выбраны, исходя из следующих условий.

Чем больше глубина пропитки, т.е. чем ближе амортизирующий элемент к сцинтил- лятору, тем надежнее защита сцинтиллятора. С другой стороны для получения высоких сцинтилляционных характеристик необходимо, чтобы слой отражателя, находящийся в контакте с поверхностью сцинтиллятора оставался сухим, так как в этом случае порошкообразный отражатель имеет максимальный коэффициент отражения. При обычных в сцинтилляционных детекторах степенях уплотнения, слой окиси магния толщиной 1 ±0.2 мм передает механические усилия на 99.8-99,9%. То есть при толщине слоя отражателя не более 1,2 мм амортизирующий элемент воздействует на сцинтиллятор практически так же, как при непосредственном контакте.

Выбранные пределы глубины пропитки 0,6-0,9 толщины отражателя позволяют получить гарантированный слой сухого отражателя не более 1,2 мм для отражающих оболочек толщиной до 12 мм. При этом для небольших толщин отражателя (до 3 мм) пропитка на 0,6 толщины обеспечивает достаточную фиксацию светоотражающей оболочки.

На чертеже приведена схема предлагаемой конструкции сцинтилляционного детектора.

Сцинтилляционный детектор содержит корпус 1. сцинтиллятор 2, оптически соединенный с выходным окном 3 и окруженный порошкообразным отражателем 4, амортизирующий элемент 5, выполненный из композиции на основе полиорганосилоксанового каучука и расположенный со стороны крышки 6, противоположной выходному окну. Амортизирующий элемент и отражатель

связаны между собой промежуточным слоем 7, выполненным из отражателя, пропитанного каучуком.

Амортизирующий и промежуточный слои выполнены монолитно.

Принцип работы сцинтилляционного детектора основан на преобразовании проникающих через крышку 6 стенки корпуса 1 и слой отражателя 4, амортизирующий элемент 5, в сцинтиллятор 2 квантов энергии

ионизирующего излучения во вспышки видимого света, которые затем через прозрачное выходное окно 3 выходят на фотоэлектронный умножитель, где, в свою очередь, преобразуются в импульсы электрического тока.

В табл. 1 приведены результаты измерений сцинтилляционных характеристик детекторов, изготовленных с различной толщиной промежуточного слоя.

Пример выполнения устройства.

Предлагаемый конструкционный элемент был проверен в детекторах на основе сцинтилляционных монокристаллов Cst(Na) размерами 70x200 мм.

Была изготовлена партия детекторов в количестве 5 шт. В качестве отражателя использовался порошкообразный порошок окиси магния.

На торце сцинтиллятора со стороны,

противоположной выходному оптическому окну, был засыпан и уплотнен слой порошка окиси магния толщиной 3,5 мм. который был пропитан компаундом Виксинт ПК-68 на глубину 2,8 ±0,2 мм. Требуемую глубину

пропитки обеспечивали путем подбора композиции определенной вязкости с учетом ее жизнеспособности. Для получения пропи- точногоо слоя толщиной 2,8±0,2 мм применялся каучук СКТН вязкостью 95 сек,

жизнеспособность которого в смеси с компаундом № 68 составляла 50-55 мин.

Примеры реализации устройства при других толщинах промежуточного слоя приведены в табл. 1. Как следует из таблицы.

только при толщине промежуточного слоя, соответствующей предлагаемым параметрам, обеспечивается достижение поставленной цели. Выход за граничные параметры приводит к ухудшению сцинтилляционных характеристик (пример 5) и снижает сцинтилляционные характеристики при воздействии повышенных механических и климатических нагрузок (пример 1).

Одновремено была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов Csl(Na) размерами 70x200 мм, у которых амортизирующий элемент был выполнен в соответствии с известным техническим решением из композиции на основе полиорга- носилоксанового каучука с добавлением 25% порошкообразного наполнителя окиси магния. Амортизирующий элемент был выполнен в форме диска с выступами, пространство между выступами было заполнено порошкообразной окисью магния.

Все детекторы подвергались испытаниям: воздействию климатических факторов - смена температур от плюс 70°С до минус 60°С, воздействию влаги при относительной влажности воздуха (95 ±3) % при температуре (35±2}°С в течение 10 сут, климатических - вибрации в диапазоне частот от 10 до 2000 Гц с ускорением 5д в течение 24 ч, воздействию одиночных ударов с ускорением 150д и многократных ударов с ускорением 15д, количество ударов 10000.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

После воздействия механических нагрузок (вибрации) у одного из детекторов, изготовленных в соответствии с известным техническим решением, произошло разрушение амортизирующего элемента, просыпка отражателя в пространство между сцинтилля- торем и выходным окном детектора, в результате чего световой выход детектора ухудшился на 50%, а энергетическое разрешение на 25%. У других детекторов, выполненных в соответствии с известным техническим решением наблюдались расслоение отражателя и нарушения оптического контакта. Все детекторы предлагаемой конст- рукции выдержали испытания. Световой выход детекторов после испытаний в среднем на 25% выше, а энергетическое разрешение лучше на 20%, чем в известном техническом решении.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известным: устраняется возможность пересыпания отражателя при воздействии вибрации и механических ударов,

а также его расслоение в результате неодинаковых тепловых расширений элементов детектора. Таким образом, стабилизируется оптическая система детектора, что повышает устойчивость сцинтилляционных характеристик при воздействии высоких механических и климатических нагрузках и повышает сцинтилляционные характеристики детекторов после воздействия механических и климатических воздействий

(световой выход в среднем на 25%, а энергетическое разрешение на 20%).

Важным эффектом предлагаемого технического решения является то, что благодаря пропитке отражателя веществом

амортизирующего элемента, увеличивается степень воздействия последнего на сцин- тиллятор, т.е. повышается надежность фик- сациии сцинтиллятора в процессе воздействия механических и климатических

факторов.

(56) Авторское свидетельство СССР № 1102359, кл. G01 Т 1/202. 1982.

Патент США Ms 4158773, кл.С01 Т 1/20, 1979.

Изобретение относится к детектирующим уст- ройавам для регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано при изготовлении сцинтиппяционных детекторов. Целью изобретения является повышение и стабилизация сцинтилляци- онных характеристик детектора в условиях воздействия повышенных механических и климатических нагрузок. Цель достигается тем, что в сцинтилля- ционном детекторе порошкообразный отражатель и амортизирующий элемент, расположенный с противоположной стороны выходного окна детектора, выполнены монолитно с промежуточным слоем из отражателя пропитанного веществом амортизирующего элемента на глубину (0,6 - 0,9) от толщины отражателя Изобретение повышает световой выход детекторов после воздействия механических и климатических нагрузок на 25%. а энергетическое разрешение на 20% по сравнению с известным техническим решением. 1 ил, 2 табл.

Таблица 1

Параметры сцинтилляционных характеристик детекторов на основе

монокристаллов Csl(Na) размерами 70x200 мм, изготовленных с

различной толщиной промежуточного слоя

Параметры сцинтилляционных характеристик детекторов на основе монокристаллов Csl(Na) размерами 70x200 мм

Продолжение табл 1

Таблица 2

Формула изобретения СЦИНТИЛЛЯЦИОН НЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий корпус и размещенный в нем сцинтиялятор. порошкообразный отражатель, амортизирующий элемент, выполненный из полиорганосилоксанового каучука и расположенный со стороны, противоположной выходному окну, отличающийся тем, что. с целью повышения и стабилизации сцинтилляционных характеристик деПродолжение табл. 2

тектора в условиях воздействия повышенных механических и климатических нагрузок, амортизирующий элемент и слой отражателя на торце сцинтиллятора связаны между собой промежуточным слоем, выполненным из отражателя, пропитанного каучуком на глубину (0,6 - 0,9) d, где d - толщина отражателя, причем промежуточный слой и амортизирующий элемент выполнены монолитно,