Жидкостный сцинтилляционный счетчик элементарных частиц Советский патент 1982 года по МПК G01T1/204 

. Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к сцинтилляционным счетчикам для регистрации и аплитудного анализа элементарных частиц высоких энергий.

Известны жидкостные сцинтилляционйые счетчики в виде металлических герметизированных контейнеров, заполненных жидким растворителем со сцинтиллирующими добавками, с отражателями света из пленочных материалов, в том числе работающими на принципе полного внутреннего отражения и расположенными на внутренних стенках контейнера, и с иллюминатором для вывода света к преобразователям световой энергии в электрические импульсы (фотоэлектронным умножителям).

Кроме того, очень.хорошими светоотражающими свойствами обладает проз,рачная полиэтилентерефталатная пленка при использовании эффекта полного внутреннего отражения света от границы между поверхностью пленки и воздухом 1. Полиэтилентерефталатная, пленка химически инертна и обладает высокой оптической прозрачностью.

Известен также жидкостный сцинтилляционный счетчик,, представляюпщй собой параллелепипедообразный пустотелый металлический контейнер, разделенный непрозрачными перегородками на секции, каждая из которых с двух

торцовых сторон имеет прозрачные

(стеклянные иллюминаторы с. фотоэлектронными умножителями. Внутренние поверхности контейнера и перегородки оклеены фторопластовой пленкой .

для улучшения светоотраЖения (путем полного внутреннего отражения), а .остальные поверхности покрыты краской на основе эпоксидных смол 2 .

Основными недостатками известного жидкостного сциЕ тилляционного счетчика являются конструктивные и технологические трудности, связанные с герметизацией объема контейнера и : его иллюминаторов, с обеспечением высокой оптической -И химической чистоты жидкого сцинтиллятора, а.также неудовлетворительный светосброс счетчика вследствие невысокой светоотражающей способности фторопластовой пленки и большого диффузионного рассеивания света от ее. поверхности. Особенно трудно обеспечить необхогдимую чистоту сцинтиллятора - мельчайшие количества загрязнений, оставшихся в щелях конструкции в процессе изготовления счетчика, способны существенно ухудшить свойства сцинтил лятора. Цель изобретения - упростить ко струкцию, увеличить оптическую проз рачность и световыход жидкостного сцинтиллятора. Поставленная цель достигается тем, что в счетчик введена оптическ прозрачная оболочка, выполненная в виде четырехугольного мешка из прозрачной полиэтилентерефталатной .пленки, сваренной внахлестку, запол ненная сцинтиллятором и свободно за Ценная внутрь контейнера, внутренние продольные стенки которого покрыты светопоглощаюадим шероховатым м териалом, углы оболочки срезаны и обжаты в плоскости, перпендикулярно к продолыюй оси счетчика, сварены или проклеены изнутри термоплас-тичной смолой таким образом, что оболочка имеет возможность принять форму параллелепипеда, сопряженного с внутренней поверхностью кон-, тейнера, Для упрочнения оболочки участки ее, ослабленные сварочными швами, склееныснаружи липкой лентой на ос нове прозрачной полиэтилентерефталатной пленки. Для обеспечения заполнения и опо рожнения счетчика жидким сцинтиллятором в противоположных торцовых ре рах контейнера имеются щели, через которые плоскообжатые углы оболочки выпущены наружу контейнера и закрыт светонепроницаемыми колпаками. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый счетчик, продольный разрез на фиг. 2 - то же, поперечный разрез. Счетчик состоит из металлическо контейнера 1, покрытого изнутри све топоглощающим шероховатым материалом 2 (оклеенного черной бумагой). Торцы контейнера заглушены фланцами 3 с прозрачными для прохождения света иллюминаторами 4, к которым прижаты фотоэлектронные умножители Внутрь контейнера вложена оболочка из оптически прозрачной полиэтилен терефталатной пленки, заполненная жидким сцинтиллятором 7, под дейст вием гидростатического давления -ко торого оболочка 6 прижата к стенка контейнера. Так как полиэтилентерефталатна пленка при высоких оптических свойствах имеет довольно низкие сварочные качества г то- сварочные швы fвыполняемые ультразвуковым способом) сделаны внахлестку и оклеены снаружи липкой односторонней лентой на основе полиэтилентерефталатной пленки, а углы оболочки плоско обжаты и проварены или проклеены изнутри инертной термопластичной смолой (на чертежах область проклейки показана точками). Обжатые углы выпущены наружу контейнера через его щепи в верхних и нижних торцовых рёбрах и закрыты светоизоляционными .колпаками 8. При сборке .счетчика из верхних углов оболочки 6 оставляют незагерметизированным, через него заполняют внутреннюю полость счетчика жидким сцинтиллятором 7, после чего этот угол заваривают (заклеивают) и закрывают светозащитные колпаки 8. В полностью собранном и залитом сцинтиллятором счетчике между внутренней шероховатой поверхностью контейнера и гладкой упругой поверхностью пленки всегда остается тонкая воздушная прослойка. Благодаря этой прослойке сбор света, выделившегося в сцинтилляторе при прохождении элементарной частицы, на фотоумнохсители происходит за счет эффекта полного внутреннего отражения на границе пленка - воздух. Известно, что для лучей света, падающих на поверхность под углом, большим угла полного внутреннего отражения, коэффициент отражения практически равен 1. Это обеспечивает хорошую однородность .светосбора по всей длине счетчика. Предлагаемое техническое решение, т.е. герметичная оптически прозрачная оболочка, заполненная жидким сцинтиллятором, достаточно просто позволяет обойти одну из самых сложных конструктивных задач жидкостного сцинтилляционного счетчика, а именно: уплотнение стыков между деталями счетчика - корпусом, фланцами, иллюминатором. Применение резины -для уплотнений исключается, ибо даже следы серы и фосфора безнадежно отравляют жидкий сцинтиллятор, а другие достаточно эластичные химически чистые нейтральные к нефтепродуктам материалы в настоящее время авторам неизвестны, или отечественной промышленностью не изготовляются. Предлагаемое техническое решение снимает и основную технологическую трудность обеспечение химической чистоты жидкого сцинтиллятора, ибо сцинтиллятор контактирует только с поверхностью пленки, поступающей на сварку практически стерильной. Обеспечить химическую чистоту на участке сварки оболочки, вес которой не превышает 0,5-1 кг, - достаточно простая для производства задача. Проведенные авторами испытания жидкостного сцинтилляционного счетчика размерами см показали высокие характеристики его физических параметров и хорошую герметизацию оболочки.