Элемент оптической связи сцинтилляционного детектора Советский патент 1993 года по МПК G01T1/20 

сл

с

Изобретение относится к приборам для регистрации ионизирующего излучения и может найти применение при изготовлении сцинтилляционных дисков для медицинских гамма-камер. Целью изобретения является повышение светопропускания и адгезионной способности. Цель достигается выполнением элемента оптической связи из полиорганосилоксанового каучука и отвер- дителя, где каучук содержит 1,5-2 мае. % метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, а отвердите- лем является силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья. Среднее значение приведенного разрешения детекторов, выполненных по предлагаемому изобретению, на 6,7% лучше, чем по известному техническому решению. 1 ил., Зтабл.

Изобретение относится к детектирующим устройствам и может найти применение при конструировании и изготовлении приборов для регистрации ионизирующих излучений, например при изготовлении сцинтилляционных детекторов в форме дисков больших диаметров и малой высоты для медицинских гамма-камер.

Целью изобретения является повышение светопропускания и адгезионной способности.

Использование композиции для элемента оптической связи сцинтиЛлятора полиорганосилоксановогокаучука, содержащего 1,5-2 мол. % метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, содержащего 10 -10 мае. ч. платины, отверждаемого силоксановым олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья, при соотношении компонентов, мае. ч.:

Каучук99,3-99,5

Отвердитель0,5-0,7

позволяет повысить устойчивость сцинтилляционных характеристик детекторов при воздействии повышенных механических и климатических нагрузок за счет того, что композиция имеет лучшую адгезию к поверхности щелочногалоидных кристаллов по сравнению с композициями приведенными в прототипе.

Композиция обладает консистенцией жидкого студня (желе) и обеспечивает свободное расширение и сжатие выходного оптического окна и сцинтиллятора относительно друг друга при воздействии повышенных климатических нагрузок.

Применение указанной композиции, светопропускание которой не ниже 95% при

о

а о

толщине слоя 10 мм, отсутствие выделения летучих продуктов при отверждении (вулканизации) обеспечивает высокие сцинтилля- ционные характеристики.

Используется каучук следующей форму лы

ЛОО-П

где Н-СНз;п 1,5-2.

Силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья, гидрофобизи- рующая жидкость 136-41 применяется в качестве сшивающего агента, а комплексное соединение платины в виде платинохлори- стоводородной кислоты (Н2Р1С1б6Н20) в качестве катализатора.

Реакция протекает по схеме

I

,„-3. -5 .. 25 мае.ч.

30

R

5{ НН-СНг С1Ь5-0 г

R

J -SbCHz-CH -Si-Oгде R СНз.

В табл. 1 приведены результаты испыта- 35 НИИ сцинтилляционных детекторов на основе монокристаллов Na1(Te) размерами 50x50 мм с элементом оптической связи на основе полиорганосилоксанового каучука в зависимости от его состава.40

В табл. 2 приведены результаты испытаний сцинтилляционных детекторов на основе монокристаллов NalCTe) размерами 50x50 мм, изготовленных с элементом оптической связи, выполненным из композиции на ос- 5 нове полиорганосилоксанового каучука, содержащего 1,8% метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, содержащего 10 мае. ч. платины, с различным содержанием отвердителя - 50 силоксанового олигомера, содержащего гидридсилоксановые группы (гидрофобизи- рующей жидкости 136-41).

В табл. 3 представлены результаты ис- 55 пытаний сцинтилляционных детекторов на основе монокристаллов NalfTe) размерами 63x63 мм, изготовленных в соответствии с предлагаемым техническим решением и известным.

5

10

15

20

25

30

35 0

5 0

5

Как видно из табл, 1, введение в состав каучука 1,5-2 мол. % метилвинилсилоксано- вых звеньев является оптимальная для данной композиции.

Введение более 2% метилвинилсилок- сановых звеньев приведет к тому, что каучук будет сильно сшит, иметь низкую лластич- ность.

Введение менее 1,5% метилвинилси- локсановых звеньев приведет к тому, что композиция будет иметь низкую стабильность свойств.

Введение в каучук комплексного соединения платины, содержащего Ю -10 мае. ч. платины, обеспечивает оптимальные технологические характеристики композиции. Увеличение количества комплексного соединения платины более 10 мае. ч. платины (по отношению к массе каучука) снижает время жизнеспособности композиции. Уменьшение количества комплексного соединения платины менее 10 мае. ч. платины замедляет процесс вулканизации каучука, т.е. приведет к усложнению технологического процесса склеивания без достижения положительного эффекта.

Указанное соотношение компонентов (каучука и отвердителя) является оптимальным.

Согласно табл. 2 уменьшение содержания отвердителя менее 0,5 мае. ч. приводит к ухудшению вязко-упругих свойств композиции, динамический модуль едвига G 3 кПа, а угол потерь (р 25 , что приводит к выдавливанию ее из зоны еклейки при воздействии повышенных климатичееких и механических нагрузок и к ухудшению сцинтилляционных характеристик.

Увеличение содержания отвердителя 0,7 мае. ч. приводит к увеличению значений динамического модуля едвига G 6 кПа 1 угла потерь ip 40%, что ухудшает адгезиЛ композиции к поверхноети щелочногалоиД ных монокристаллов и тем самым снижает устойчивость ецинтилляционных характд- риетик детекторов.

На чертеже предетавлен ецинтилляцй- онный детектор,

Сцинтилляционный детектор еодержит корпуе 1, выходное оптическое окно 2, крышку 3, монокристаллический сцинтилл)Г- тор 4, элемент оптической связи 5, располо- женный между сцинтиллятором 4 и выходным оптическим окном 2, отражатель 6, расположенный между внутренней поверхностью корпуса 1 детектора и сцинтиллятором 4.

Принцип работы сцинтилляционного детектора основан на преобразовании проникающих через стенки корпуса 1, слой отражателя 6 в сцинтиллятор 4 квантов энергии ионизирующего излучения во вспышки видимого света, которые затем через прозрачное выходное окно 2 выводятся на фо тозлектронный умножитель, где, в свою очередь, вспышки видимого света преобразуются в импульсы электрического тока,

П р и м е р 1. Элемент оптической связи был проверен в детекторах на основе моно- кристаллов NalfTe) размерами 50x50 мм. Была изготовлена партия детекторов в количестве 13 шт. В качестве элемента оптической связи использовались клеевые композиции на основе полиорганосилокса- нового каучука, содержащего 1,4-2,1 мол. % метилвинилсилоксановых звеньев, комплексно связанных с соединением платины, содержащим 10 - 10 ® мае. ч. платины по отношению к массе каучука. Композиции от- верждались силоксановым олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья (гидрофобизирующей жидкостью 136-41).

Все детекторы подвергались следующим испытаниям:

климатическим (воздействию температуры - 60°С в течение 3 ч, температуры -ИбО СвтечениеЗч);

механическим (воздействию вибрации в диапазоне частот 10-2000 Гц с ускорением 5д).

Как следует из табл. 1, только при соотношении компонентов, соответствующих заявляемым параметрам, обеспечивается достижение поставленной цели. Выход за граничные параметры (примеры 1, 5, 6, 7) .приводит к нарушению оптического контакта, что обусловливает ухудшение сцинтил- ляционных характеристик детекторов и снижает их устойчивость при воздействии механических и климатических нагрузок.

Пример 2. Элемент оптической связи был проверен в детекторах не основе монокристаллов NalfTe) размерами, 50x50 мм. Была изготовлена партия детекторов в коли- честве 10 шт. В качестве элементов оптической связи использовались клеевые композиции на основе полиорганосилоксано- вого каучука, содержащего 1,8 мол. % метилвинилсилоксановых звеньев, комплексно связанных с соединением платины, содержащим Ю мае. ч. платины, отверждаемая си- локсановым олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья (гйдрофобизиру- ющая жидкость 136-41) при разном соотно- шении компонентов (каучука и отвердителя).

Детекторы подвергались следующим испытаниям;

воздействию механических и климатических нагрузок;

вибрации в диапазоне частот 10-2000 Гц с ускорением 5д в течение 24 ч;

воздействию температуры - в течение 3 ч и температуры +150°С в течение 3ч.

Результаты испытаний приведены в табл. 2, в которой приведены сцинтилляци- онные характеристики детекторов до и после испытаний.

Выход за граничные параметры (примеры 1 и 5) приводит к нарушению оптического контакта при воздействии повышенных климатических нафузок и снижению устойчивости сцинтилляционных характеристик детекторов.

Пример 3. Была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов Ntal(Te) размерами 63x63 мм. В качестве элементов оптической связи использовалась клеевая композиция на основе полиоргано- силоксанового каучука, содержащего 1,9 мол. % метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, содержащего 10 мае. ч. платины по отношению к массе каучука, отверждаемая силоксаио- вым олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья (гидрофобизирующая жидкость 136-41) при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:

Каучук99,4

Отвердитель0,6

Одновременно была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов Nal(Te) размерами 63x63 мм, у которых элемент оптической связи был выполнен из двухкомпонентной композиции на основе полиорганосилоксанового каучука СКТН и отвердителя (катализатора f 68) при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:

Каучук СКТН1000

Катализатор № 684

Детекторы подвергались следующим испытаниям:

климатическим (воздействию темперауры - 60°С в течение 3 ч воздействию температуры +150°С в течение 3 ч),механическим (воздействию вибрации с астотой 20-2000 Гц с ускорением 5д в течение 4.5 ч),

Результаты испытаний приведены в абл. 3, в которой приведено сравнение цинтилляционных характеристик (световоо выхода и энергетического разрешения) о и после испытаний.

Как видно из табл. 3, световой выход етекторов, изготовленных в соответствии с редлагаемой конструкцией, на 11,7% вые, а энергетическое разрешение на 35% учше по сравнению с известным.

У двух детекторов, изготовленных в со- тветствии с прототипом, после испытаний

произошло нарушение оптического контакта, в результате чего световой выход у одного из детекторов ухудшился на 9% и энергетическое разрешение на 5%, у другого световой выход ухудшился на 11%, а энергетическое разрешение на 6%.

Все детекторы, изготовленные в соот ветствии с изобретением выдержали испытания. Сцинтилляциокные характеристики детекторов практически не изменились.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известным, обеспечивает улучшение сцинтилляцион- ных характеристик и повышение их устойчивости при воздействии механических и кинематических нагрузок.

Формула изобретения Элемент оптической связи сцинтг«лля- ционного детектора, содержаи й полиорга- носилоксановый каучук и отвердитель, от л и- чающийся тем, что, с целью повышения светопропускания и адгезионной способности, каучук содержит 1,5-2 мол. % метилви- нилсилоксановых звеньев и комплексное соединение платины в виде платинохлори- стоводородной кислоты, содержащее Ю - 10 мае. ч. платины по отношению к массе каучука, а в качестве отвердителя использован силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья, - гидрофоби- зирующаяжидкость 136-41 преследующем соотношении компонентов, мае. ч.:

Каучук 99,3-99,5

Отвердитель 0,5-0,7

Тйблнца 1

Таблица 3