Пластмассовый сцинтиллятор Советский патент 1984 года по МПК G01T1/203 

vj

ел

о

30 ел Изобретение относится к измереник ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов с высоким временным разрешением. Известны пластмассовые сцинтилляторы, обладающие малой длительностью сцинтилляционного импульса, в том числе с длите:льностью окопо 1 не l Малая длительность импульса дости гается за счет быстрого переноса энергии возбуждения от полимерной основы к излучающей свет добавке и малой длительностью возбужденного состояния молекул добавки () . Вели чина светового выхода сцинтиллятоpa (С) зависит от эффективности пере носа энергии возбуждения к добавке II от квантового выхода флуоресценции добавки.. Ближайшим к предлагаемому по технической сущности и характеристикам является пластмассовый сцинтиллятор, состоящий из полимерной основы и люминесцирующей добавки, причем в качестве люминесцирукяцей добавки использован 4, 4 -дибром-2, 5, 2 5 -тетраметил-п-квинквифенил в количестве 3-4% от веса основы 2 . Э-сот сцинтиллятор при высоте и диамет,ре 30ММ имеет длительность сцинтилляционного импульса по полувысоте 1,1 НС и световой выход С усл. ед. по ГОСТ 17038-71 (70% от величины светового выхода Стандартного сдинтштлятора на основе полистрфола с добавками п-терфеНИЛа и РОРОР). Длительность сцинтилляционного импульса указанного сцинтиллятора сравнительно велика, что ограничивает возможности его применения в сцинтилляционных детекторах с высоким временным разрешением. Целью изобретения является умень шение ширины сцинтиляционного импупъса при сохранении высокого свето вого выхода. Поставленйая цель достигается тем что в качестве люминесцирующей добав ки применен 4 4-дибром-2 , 2, , з-тетраметил-п-квинквифенил в сочетании с п-терфенилом или 2,5-дифенилоксадиазолом-1,3,4 при следующем соотношении ингредиентов, мае. %: Терфенил3-4 или 2,5-дифенилоксадиазол-1,3,4 4-7 4, 45-Дибром-2 , 2,5,5 -тетра- i метил-п-квинквифенил 2-5 Полимерная основа Остальное 4 45-Дибром-2,% 5 I, 2, 5 -тетраметил-п-квинквифенил (Вгл Мех Ph) имеет высокий квантовый выход света и малое время жизни возбужденного состояния молекул. Промежуточную люминес пирующую доб.явку вводят в состав сцинтиллятора для снижения времени переноса энергии возбуждения от основы на. излучающую добавку. Она должна иметь достаточную, растворимость в исходном мономере, большой коэффициент поглощения света В области излучения основы и спектр .испускания в области сильного поглощения излучающей добавки. Из выпускаемых отечественной промьшшенностью люминесцирующих соединений перечисленным условия удовлетворяет п-терфенил (Ph-j) и 2,5-дифенилоксадиазол-1,3-4 (PPD), широко использующиеся в сцинтйлляционной технике. Для определения оптимальных концентраций люминесцирующих добавок изготовляют сцинтилляторы на основе полистирола с разным содержанием перечисленных соединений. Сцинтилляторы изготавляют способом термической полимеризации в герметически закрытых сосудах с обратным холодильником. Стирол и сосуд освобождают от кислорода длительной продувкой отщенным азотом. Принят следующий режим полимеризации: 2 ч при 145 С подъем температуры до 200°С за 1 ч, 15 ч при 200°С. После этого полимеризат медленно охлаждают и подвергают механической обработке. Результаты измерения светового выхода и длительности импульса (f) образцов диаметром 16 мм и высотой 10 мм приведены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТИЛЛЯТОР, состоящий из полимерной основы и люминесцирующей добавки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения ширины сцинтилляционного импульса при сохранении высокого светового выхода, в качестве люминёсцярукяцей добавки применен 4, дибром-2, 2 , 5, 5 -тетраметилп-квинквифенил в сочетании с п-терфенилом или 2,5-дифенилоксадиазблом1,3 4 при следуняцем соотношении ингредиентов, мае. %: п-терфенил3-4 или 2,5-дифенилоксадиазол-1,3,44-7 4, 4 -Дибром-2 ,2, 5, 5 -тетраметилп-квинквифенил 2-5 Полимерная основа Остальное

Значение t 0,85 не можно получить при содержании промежуточной добавки 3% или более и содержании Бг2 Ме . С увеличением концентраций добавок t уменьшается.

Оптимальное содержание промежуточной добавки составляет 4% для Ph и 7% для PPD. Предельное значение t при экстрополяции к высоким концентрациям промежуточной добавки получается равным 0,66-0,58 не.

Однако из-за ограниченной растворимости не удается получить достаточно однородного сдинтиллятора при содержании Вг2 Me 4 Ph более 5%.

Таким образом, содержание ингредиентов должно быть в следующих соотношениях, мае. %:

Терфенил . 3-4 или 2,5 дифенилоксадиазол-1,3,4 4-7 4 , 45-Дибром-2, 5, 2, 5 -тетраметилп-квинквифенил 2-5 Полимерная основа Остальное Для испытания предлагаемого сдинтиллятора большего объема были изготовлены образцы диаметром и высотой 25 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, предлагаемый сцинтиллятор на основе полистирола имеет световой выход от 0,23 до 0,26 усл. ед. и длительность сцинтилляционного импульса на полувысоте

Таблица2 от 0,74 до 0,84 не. Малое время сцинтилляции при сравнительно высоком световом выходе существенно расширяет область возможного применения предлагаемого сцинтиллятора.