Спосіб складання сцинтиляційного детектора

Изобретение относится к детектирующим устройствам для регистрации ионизирующих излучений и может найти широкое применение при изготовлении высокотемпературных сцинтилляционных детекторов. Известен способ изготовления сцинтилляционного детектора [1], включающий нанесение 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 комплектующи х деталей, узлов, оснастки, материалов в условия х замкнутого объема (бокса) путем применения сильного влагопоглотигеля. Указанный способ нашел широкое применение при сборке детекторов, работоспособных в широком интервале температур от -60°С до 140°С. Однако при работе на верхнем пределе температур и в области близких к нему температур происходит резкое, зачастую необратимое, ухудшение сцинтилляционных параметров изделий, причем за очень короткие времена работы. Известен способ изготовления сцинтилляционного детектора [2], выбранный в качестве прототипа, включающий установку сцинтиллятора в корпус контейнера, формирование светоотражающей оболочки, герметизацию. Обработку сцинтиллятора (его прогрев и охлаждение) перед установкой в корпус, а также все операции проводят в условиях инертной атмосферы. Указанный способ позволяет изготавливать детекторы ионизирующи х излучений, работоспособные в широком интервале температур от -60°С до 200°С. Однако известный способ не лишен недостатков. Прогревом сцинтиллятора удается избавиться от содержания остаточных соединений на поверхности сцинтиллятора, десорбирующихся с нее при последующи х прогревах при эксплуатации в замкнутый обьем детектора. 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 каучуков. В процессе нагрева в замкнутом объеме они подвергаются деструкции с выделением летучи х 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. Задачей изобретения является разработка способа сборки сцинтилляционного детектора, обеспечивающего повышение термопрочности детектора без необратимого изменения сцинтилляционных характеристик за счет введения операции нагрева сборки. Поставленная задача решается тем, что 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 операций в условиях инертной атмосферы, согласно изобретению, после сопряжения сцинтиллятора с выходным окном производят в указанных условия х нагрев сборки до температуры 220-250°С со скоростью 2-2,5 град/мин-1, выдержку при указанной температуре 10-120 минут 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 указанном 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 проходить значительно ниже. При этом подобные ухудшения будут проходить от цикла к циклу. В основу способа положены экспериментально установленные результаты понижения выделения летучи х соединений после указанных режимов обработки внутрь объема детектора из элемента оптической связи. В результате экспериментов по термодесорбции веществ и летучи х соединений из навесок полиорганосилоксановых каучуков нами было установлено, что в интервале температур 100°С-150°С наблюдаются резкие всплески интенсивности пиков с массами от 2 до 514, которые уменьшаются по мере нагрева до температуры 200-250°С. Скорость нагрева обусловлена двумя факторами: во-первых, 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 летучи х соединений, а во вторых, найденные скорости нагрева не приводят к растрескиванию сцинтиллятора. Нагрев со скоростями меньше 2 град/мин нецелесообразен, т.к. резко удлиняет время сборки детектора. Время удаления летучих соединений обусловлены формой и размерами элемента оптической связи. Так для навески менее 0,01 г (детектор 10 мм) требуемое время 10 минут, а для навески 3 г - 120 минут. Кроме того, проведение указанных операций приводит к увеличению адгезии между поверхностью сцинтиллятора и элементом оптической связи. Исключение операции прогрева при сборке детектора во время формирования элемента оптической связи во время эксплуатации при температуре больше 150°С приводит к видимым в нем изменениям: помутнению и возникновению как бы "дымки" внутри объема. Проводить нагрев до более высоких температур нельзя, т.к. это приводит к деструкции элемента оптической связи. При повторных прогревах, после цикла охлаждения сборки, интенсивности пиков в несколько раз слабее, что не приводит к появлению налета на сцинтилляторе в процессе эксплуатации на верхнем пределе рабочих температур. Предлагаемый способ включает следующую последовательность операций: - загрузку материалов и комплектующи х в бокс; - удаление газообразных компонентов, реагирующи х со сцинтиллятором, создание в боксе инертной атмосферы; - обработка сцинтиллятора; - нанесение полиорганосилоксанопого каучука на выходное окно с внутренней стороны и выходной торец сцинтиллягора; - сочленение сцинтиллятора с выходным окном; - помещение сборки в него и пригрев ее; - охлаждение сборки: - формирование светоотражающей оболочки; - укрепление амортизаторов и выходного окна; --герметизация. На всех этапах, кроме трех последующих, осуществляется контроль атмосферы, при прогреве и охлаждения - контроль температуры, при прогреве - хронометраж. Проводился прогрев при 200°С в течение 10 часов сборки кристалл - выходное окно с элементом оптической связи (ЭОС) из полидиметилсилоксана с платиносодер-жащим катализатором и отвердителем из гидросилоксанового олигомера в детекторе со сцинтиллятором NaJ(TI) размером O 18х160 мм, который / переупаковывали после каждого прогрева, последовательно изменяя температуру удаления летучи х в ЭОС (табл.1). Прогрев ЭОС проводили в течение 20 мин. Также проводились эксперименты по прогреву при 200°С в течение 10 часов аналогичного детектора, у которого по заявляемому способу при 235°С предварительно удалялись летучие соединения из ЭОС изменением времени прогрева (табл.2) и также проводились последовательные переупаковки. Во всех экспериментах нагрев проводился со скоростью 2-2,5 град/мин, і к. использование меньших скоростей прогрева нецелесообразно из-за удлинения процесса сборки, а большие скорости приводят к растрескиванию сцинтиллятора. Были изготовлены шесть сцинилляционных детекторов, на основе поликристаллов NaJ(TI) размером сцинтилляторэ O 18х160 мм с элементом оптической связи, выполненными из полидиметилсилоксана с / платиносодержащим катализатором и отвердителем из гидридсилоксанового олигомера. Три из них обработаны согласно предлагаемого способа, а три - упакованы без прогрева. После испытаний на термовоздействие в течение 10 часов при температуре 200°С световыход детекторов, изготовленных без прогрева элемента оптический связи, ухудшился необратимым образом на 30%, а световыход детекторов, изготовленных по предлагаемому способу, остался практически без изменений. Из вышеуказанного ясно, что предлагаемый способ позволит повысить термопрочность сцитилляционного детектора за счет удаления летучи х соединений из контейнера в процессе сборки.