Спосіб відбору паратерфенілу для пластмасових сцинтиляторів

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения посредством сцинтилляционного детектора и может быть использовано для отбора сырья при получении пластмассового сцинтиллятора большого размера. Известно, что стандартный пластмассовый сцинтиллятор (ПС) на основе винилароматических полимеров, получаемый нагревом раствора люминесцирующи х добавок в мономере с последующей полимеризацией, включает в качестве первичной добавки паратерфенил (РТ) и в качестве смесителя спектра 1,4-бис-(5фенилоксазолил-2)бензол (РОРОР). Известно, что паратерфенил серийных партий содержит ряд примесей, отрицательно влияющих на сцинтилляционные характеристики получаемых пластмассовых заготовок и изготовляемых из них сцинтилляционных детекторов. В работе [1] описан ряд методов отбора паратерфенила как первичной люминесцирующей добавки, используемой в процессе получения сцинтилляционной заготовки. Такими методами являются: определение точки плавления порошка РТ (211,5-2 13°С), определение светового выхода сцинтилляции в растворе толуола (пригодность определяется при измеренном световом выходе не менее 100 % к эталону [2], измерение интенсивности люминесценции в максимуме излучения порошка паратерфенила (390 ± 5 нм). Разбраковка партий паратерфенила серийного выпуска указанными способами позволяет получать лучшие образцы ПС стандартного состава 2 % РТ и 0,02-0,006 % (РОРОР) с эффективным показателем ослабления света сцинтилляции (ЭПОС) равным 0,006 см'1 и световым выходом 1,06 условных единиц светового выхода (уесв) [2]. Эффективная длина ослабления света в образце размером 50х50х12 см с паратерфенилом, отобранным вышеописанным способом, равна 130 см (для аналогичного образца, в котором использовали не разбракованный РТ, эффективная длина ослабления в среднем равна 71 см). Следует отметить, что все предложенные в [1] способе отбраковки партий РТ являются косвенными по отношению к условиям распространения в образце света сцинтилляций. Известен также способ отбраковки РТ по измерению его светопропускания в толуоле при повышенной температуре. Способ состоит и в том, что готовят насыщенный раствор РТ при 90-95°С и при этой же температуре измеряют его светопропускание в спектральном диапазоне 370-400 нм, т.е. в области излучения паратерфенила. Добавка считается пригодной, если светопропускание на длинах волн 370, 380, 390, 400 нм равно или выше 55; 60; 75; 82 % соответственно [3]. Этот критерий отбора партий РТ позволяет повысить прозрачность и световой выход полученного сцинтиллятора в среднем на 15 %, т.е. для сцинтиллятора гарантируется эффективная длина ослабления 150 см и световой выход 1,2 уесв относительно данных работы [1]. Описанный способ отбора РТ, как наиболее близкий по технической сущности, выбран в качестве прототипа. Недостатком способа-прототипа, как и вышеописанных аналогов, является отсутствие информации о качестве используемого паратерфенила применительно к поглощению излучения сцинтилляций, что не позволяет гарантировать получение ПС с лучшими сцинтилляционными показателями и больших размеров. Задачей изобретения является разработка способа отбора паратерфенила, обеспечивающего получение ПС с более высокой прозрачностью и, следовательно, больших размеров. Для этого готовят насыщенный раствор паратерфенила в бензоле, толуоле или диоксане, регистрируют величину светопропускания приготовленного раствора относительно чистого растворителя на длине волны 410 нм, 420 нм или 470 нм соответственно для каждого растворителя, затем рассчитывают коэффициент светопропускания Т на 1 %-ный раствор. Коэффициент ослабления рассчитывают по формуле: K=1/d ln 1/Т где d - длина оптического пути. Партия паратерфенила считается пригодной, если величина К попадает в интервал 0,0016-0,0028 см -1. Предложенный способ позволяет более достоверно определить вклад паратерфенила в общее поглощение сцинтиллятора в спектральной области его излучения. В связи с этим можно отбирать паратерфенил так, чтобы сцинтиллятор обладал сцинтилляционными характеристиками (эффективная длина ослабления света и сцинтилляционная эффективность), позволяющими получить детектор заданного размера. Положительный эффект достигается только в указанном интервале значений К. Использование в качестве первичной добавки паратерфенила с К > 0,0028 см -1 не дает возможности получить сцинтилляторы более высокой прозрачности, чем по прототипу. Если в процессе полимеризации используется паратерфенил с К < 0,0016 см -1, выигрыш в прозрачности отсутствуе т, сцинтилляционная эффективность изделия падает. Пример 1. 2,1 г паратерфенила растворяют в 300 мл толуола при комнатной температуре и измеряют светопропускание раствора в слое d = 100 см относительно слоя толуола той же толщины (толщина слоя в общем случае определяется чувстви тельностью применяемой регистрирующей аппаратуры) на длине волны 420 нм. Измеренное значение светопропускания Т = 85 %, рассчитанный коэффициент ослабления света на 1 %-ный раствор К = 1/100 In 1/082 = 0,0020 см-1. Анализируемая партия паратерфенила считается годной для получения крупногабаритных сцинтилляционных заготовок. Выходные данные полученного сцинтиллятора размером 500х500х150 мм; сцинтилляционная эффективность 116,8 %, ЭПОС = 0,0036 см -1, Іэф = 278 см. Пример 2. 2,0 г паратерфенила растворяют в 300 мл диоксане и измеряют светопропускание в слое d = 100 см относительно слоя диоксана той же толщины на длине волны 470 нм. Измеренное значение светопропускания равно 90 %. Коэффициент ослабления света рассчитан как и в примере 1. Он равен 0,0016 см 1 . Анализируемая партия считается годной. Выходные данные полученного сцинтиллятора размером 1500х200х200 мм: сцинтилляционная эффективность 109,7; ЭПОС = 0,0033 см -1; Іэф = 302. Пример 3. 2,2 г паратерфенила растворяют в 300 мл бензола и измеряют светопропускание раствора в слое d=100 см относительно слоя бензола той же толщины на длине волны 410 нм. Величина измеренного светопропускания равна 86,5 %, коэффициент ослабления света в пересчете на 1 %-раствор равен 0,0017 см -1. Анализируемая партия паратерфенила считается годной. Выходные данные полученного сцинтиллятора размером 1500х200х200 мм после обработки: сцинтилляционная эффективность 116,2 %; ЭПОС = 0,004 см -1; Іэф =250 см. Пример 4. 2,1 г паратерфенила растворяют в 300 мл толуола и измеряют светопропускание раствора в слое d=100 см относительно слоя толуола той же толщины на длине волны 420 нм. Измеренное значение светопропускания 80 %. Коэффициент ослабления света в пересчете на 1 % раствора равен 0,0028 см -1. Анализируемая партия считается годной. Выходные данные полученного сцинтиллятора размером 500х500х150 мм; сцинтилляционная эффективность 117,5 %; ЭПОС = 0,004 см -1; Іэф =250 см. Пример 5. 2,1 г паратерфенила растворяют в 300 мл толуола и измеряют светопропускание раствора в слое d=100 см на длине волны 400 нм. Измеренное значение светопропускания 56 %, К=0,0072 см -1. Выходные данные полученного сцинтиллятора размером 500х500х150 мм: сцинтилляционная эффективность 115,2 %, ЭПОС = 0,0071 см -1, Іэф =141 см. Партия паратерфенила не может обеспечить удовлетворительной прозрачности для образцов длиной свыше 1,5 м. Пример 6. 2,1 г паратерфенила растворяют в 300 мл толуола и измеряют светопропускание раствора в слое d=100 см относительно слоя толуола той же толщины на длине волны 480 нм. Измеренное значение светопропускания Т=100 %. Коэффициент ослабления света в пределах чувствительности регистрирующей аппаратуры равен 0 см -1. Выходные данные полученного сцинтиллятора размером 1500х200х200 мм: сцинтилляционная эффективность 99,5 %; ЭПОС=0,0038 см-1; Іэф =303 см. Анализируемая партия не обеспечивает достаточной сцинтилляционной эффективности образца. Ниже в таблице приведено сравнение пластмассовых сцинтилляторов, полученных с использованием паратерфенила, отобранного по настоящему способу и способу-прототипу. Таким образом, настоящий способ позволяет отбирать паратерфенил, который гарантирует получение монолитных блоков ПС до 3 м длиной высокого качества.