Способ сборки сцинтилляционного детектора Советский патент 1992 года по МПК G01T1/202 

СП

с

Изобретение относится к детектирующим устройствам для регистрации ионизирующих излучений. В способе сборки сцинтилляционного детектора, включающем нанесение полиорганосилоксанового каучука на выходное окно детектора и выходной торец сцинтиллятора, установку сцинтиллятора в контейнер, формирование элемента оптической связи и светоотражающей оболочки, герметизацию, проведение указанных ог ераций в условиях инертной атмосферы, после сопряжения сцинтиллятора с выходным окном производят в указанных условиях нагрев сборки до 220-250°С со скоростью 2-2,5 град/мин 1, выдержку при указанной температуре 16- 120 мин с последующим охлаждением. 2 табл

Изобретение относится к детектирующим устройствам для регистрации ионизирующих излучений и может найти широкое применение при изготовлении высокотемпературных сцинт1 лляционных детекторов.

Известен способ изготовления сцинтилляционного детектора, включающий чане- сение органосилоксанового каучука на выходное окно и сцинтиллятор, установку щелочно-галлоидного сцинтиллятора в контейнер, формирование элемента оптической связи, формирование светоотражающей оболочки, герметизацию. При этом производится предварительная сушка всех комплектующих деталей, узлов, оснастки, материалов в условиях замкнутого объема (бокса) путем применения сильного влаго- поглотителя.

Указанный способ нашел широкое применение при сборке детекторов, работоспособных в широком интервале температур (от

-60 до 140°С). Однако при работе на верхнем пределе температур и в области близких к нему температур происходит резкое, зачастую необратимое, ухудшение сцинтил- ляционных параметров изделий, причем за очень короткие времена работы.

Известен способ изготовления сцинтилляционного детектора, включающий установку сцинтиллятора в корпус контейнера, формирование светоотражающей оболочки, герметизацию. Обработку сцинтиллятора (его прогрев и охлаждение) перед устано- вокй в корпус, а также все операции прочо- дят в условиях инертной атмосферы.

Указанный способ позволяет изготавливать детекторы ионизирующих излучений, работоспособные в широком интераале температур (от -60 до 200°С).

Однако известный способ не лишен недостатков. Прогревом сцинтиллятора удается избавиться от содержания остаточных

VI

03 СО

4 СЛ 00

соединений на поверхности сцинтиллятора, десорбирующихся с нее при последующих прогревах при эксплуатации в замкнутый объем детектора. Хорошо известно, что для улучшения сцинтилляционных характеристик формируют элемент оптической связи между сцинтиллятором и выходным окном детектора. В качестве элементов оптической связи находят применение различные модификации органосилоксановых каучу- ков. В процессе нагрева в замкнутом объеме они подвергаются деструкции с выделением летучих соединений. Поэтому прогрев сцинтиллятора в условиях инертной атмосферы (либо вакуума) несколько понижает содержание остаточных летучих соединений, в частности воды, внутри объема детектора, но, как показали проведенные исследования, не устраняет их полностью.

Целью изобретения является пЧэвыше- ние термопрочности сцинтилляционного детектора без необратимого изменения сцинтилляционных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сборки сцинтилляционного детектора, включающем нанесение полиоргано- силоксанового каучука на выходное окно детектора и выходной торец сцинтиллятора, установку сцинтиллятора в контейнер, формирование элемента оптической связи и светоотражающей оболочки, герметизацию, проведение указанных операций в условиях инертной атмосферы, согласно изобретению, после сопряжения сцинтиллятора с выходным окном производят в указанных условиях нагрев сборки до температуры 220-250°С со скоростью 2-2,5 град/мин , выдержку при указанной температуре 10-120 мин с последующим охлаждением.

При нагреве сцинтилляторы имеют определенные изменения сцинтилляционных характеристик. При этом циклы нагрев - охлаждение не приводят к их ухудшению, измененному в меньшую сторону. Однако в упакованном виде циклы прогрева приводят к тому, что уход характеристик необратим, т.е. при охлаждении, например, кривая зависимости световыхода от температуры не вернется к исходному значению, а будет проходит значительно ниже. При этом подобные ухудшения будут происходит от цикла к циклу.

В основу способа положены экспериментально установленные результаты понижения выделения летучих соединений после указанных режимов обработки внутрь объема детектора из элемента оптической связи.

В результате экспериментов по термодесорбции веществ и летучих соединений из навесок полиорганосилоксановых каучу- ков установлено, что в интервале темпера5 тур 100-150°С наблюдаются резкие всплески интенсивности пиков с массами от 2 до 514, которые уменьшаются по мере нагрева до 200-250°С. Скорость нагрева обусловлена двумя факторами: во-первых,

0 не позволяет резко отвердевать элементу оптической связи и как бы фиксировать в себе пузыри остаточных газов, т.е. весь объем элемента имеет возможность равномерно избавиться от летучих соединений, а

5 во-вторых, найденные скорости нагрева не приводят к растрескиванию сцинтиллятора. Нагрев со скоростями меньше 2 град/мин нецелесообразен, так как резко удлиняет время сборки детектора.

0 Времена удаления летучих соединений обусловлены формой и размерами элемента оптической связи. Так, для навески менее 0,01 г (детектор 10 мм) требуемое время 10 мин, а для навески 3 г - 120 мин.

5 Кроме того, проведение указанных операций приводит к увеличению адгезии между поверхностью сцинтиллятора и элементом оптической связи,

Исключение операции прогрева при

0 сборке детектора в процессе формирования Элемента оптической связи во время эксплуатации при температуре больше 150°С приводит к видимым в нем изменениям: помутнению и возникновению дымки

5 внутри объема.

Проводить нагрев до более высоких температур нельзя, так как это приводит к деструкции элемента оптической связи. При повторных прогревах, после цикла

0 охлаждения сборки, интенсивности пиков в несколько раз слабее, что не приводит к появлению налета на сцйнтилляторе в процессе эксплуатации на верхнем пределе рабочих температур.

5 Предлагаемый способ включает загрузку материалов и комплектующих в бокс; удаление газообразных компонентов, реагирующих со сцинтиллятором, создание в боксе инертной атмосферы; обработку

0 сцинтиллятора; нанесение полиорганоси- локсанового каучука на выходное окно с внутренней стороны и выходной торец сцинтиллятора; сочленение сцинтиллятора с выходным окном; помещение сборки в не5 го и прогрев ее; охлаждение сборки; формирование светоотражающей оболочки; укрепление амортизаторов и выходного окна; герметизацию.

На всех этапах, кроме трех последующих, осуществляется контроль атмосферы,

при прогреве и охлаждении - контроль температуры, при прогреве - хронометраж.

Проводился прогрев при 200°С в течение 10 ч сборки кристалл - выходное окно с элементом оптической связи (ЭОС) из пол- идиметилсилоксана с платиносодержащим катализатором и отвердителем из гидроси- локсанового олигомера в детекторе со сцин- тиллятором Nal (TI) размером 18x160 мм, который переупаковывали после каждого прогрева, последовательно изменяя температуру удаления летучих в ЭОС (см. табл.1). Прогрев ЭОС проводили в течение 20 мин.

Также проводились эксперименты по прогреву при 200°С в течение 10 ч аналогия- ного детектора, у которого по заявляемому способу при 235°С предварительно удалялись летучие соединения из ЭОС изменением времени прогрева (см, табл.2) и также проводились последовательные переупа- ковки.

Во всех экспериментах нагрев проводился со скоростью 2-2,5 град/мин, так как меньшие скорости прогрева нецелесообразны из-за удлинения процесса сборки, а большие скорости приводят к растрескиванию сцинтиллятора

Были изготовлены шесть сцинтилляцион- ных детекторов на основе поликристаллов Nal (TI) размером сцинтиллятора 18x160 мм с элементом оптической связи, выполненным из полидиметилсилоксана с платиносодержащим катализатором и отвердителем из гидридсилоксанового олигомера. Три из

них обработаны по предлагаемому способу, а три упакованы без прогрева.

После испытаний ча термовоздействие в течение 10 ч при температуре 200°С све- товыход детекторов, изготовленных без прогрева элемента оптической связи, ухудшился необратимо на 30%, а световыход детекторов, изготовленных по предлагаемому способу, остался практически без изменений.

Из вышеуказанного ясно, что предлагаемый способ позволит повысить термопрочность сцинтилляционного детектора за счет удаления летучих соединений из контейнера в процессе сборки.

Формула изобретения

Способ сборки сцинтилляционного детектора, включающий нанесение полиорга- носилоксанового каучука на выходное окно детектора и выходной торец сцинтиллятора, установку сцинтиллятора в контейнер, формирование элемента оптической связи и светоотражающей оболочки, герметизацию, проведение указанных операций в условиях инертной атмосферы, отличающийся тем, что, с целью повышения термопрочности сцинтилляционного детектора без необратимого изменения сцинтилляционных характеристик, после сопряжения сцинтиллятора с выходным окном производят в указанных условиях нагрев сборки до 220-250°С со скоростью 2-2,5 град/мин 1, выдержку при указанной температуре 10-120 мин с последующим охлаждением,

Таблица 1