Спосіб одержання світловідбивного покриття поверхні детектора ядерних випромінювань

Даний винахід відноситься до області радіометрії багатокомпонентних середовищ і може бути використаний при радіологічному контролі різнозабарвлених продуктів харчування та об'єктів природного середовища з малою концентрацією радіонуклідів. Відомі способи одержання поверхневого покриття для сцинтиляторів (детекторів): фарбування білою емаллю, хімічна модифікація поверхні [1-3]. Недоліками фарбування поверхні білою емаллю є невисоке світловідбиття - 45-50%. Основним недоліком хімічної модифікації поверхні сцинтилятора шляхом травлення [4] є легке забруднення шорсткої поверхні і складність її очищення, що не дозволяє багаторазове використання детектора. Найбільш близьким до винаходу за сукупністю ознак є спосіб одержання поверхневого покриття сцинтиляційного детектора синтетичним папером TYVEK [4]. Використання паперу TYVEK як світловідбивача не забезпечує вологостійкість покриття в умовах дослідження об'єктів природного середовища і знижує ефективність реєстрації бета-випромінювання в інтервалі енергій 1314-2274кеВ. В основу винаходу поставлена задача створення способу одержання поверхневого покриття детектора ядерних випромінювань, який шляхом використання плівки забезпечив би високу ефективність реєстрації бетавипромінювання в зазначеному інтервалі енергій в умовах високої вологості, або при радіаційному контролі водних середовищ. Поставлена задача вирішується тим, що покриття поверхні детектора здійснюється плівкою, виготовленою з композиції, яка містить білий пігмент, наповнювач, плівкоутворюючий полімер, пластифікатор, поверхневоактивну речовину. Плівку одержують будь-яким відомим способом, наприклад: поливом, розпиленням, намазуванням на основу рідкої суміші, яка містить крім заявлених компонентів розчинник для розчинення плівкоутворюючого полімеру. Використання плівки на основі плівкоутворюючого полімеру, білого пігменту, наповнювача, пластифікатору та поверхнево-активної речовини як поверхневого покриття детектора ядерних випромінювань забезпечує високу ефективність реєстрації бета-випромінювання в інтервалі енергій 1314-2274кеВ, яка не знижується в умовах високої вологості (100%), або при дослідженні водних середовищ. Плівку виготовляли з композиції, яка містить (мас. %): білий пігмент 20-36; наповнювач 12-24; плівкоутворюючий полімер 24-40; пластифікатор 6-10; поверхнево-активна речовина 4-10. Як білий пігмент використовують двооксид титану (ТіO 2), або оксид цинку (ZnO); як наповнювач використовують оксид магнію (MgO), або сульфат барію (BaSO4); як плівкоутворюючий полімер використовують полівінілбутираль (ПВБ), або полівінілформальетилаль (ПВФЕ); як пластифікатор - дибутилфталат (ДБФ), або трибутилфосфа т (ТБФ); як (ПАР) - алкілбензилдиметиламонійхлорид (АБДМАХ). Приклад 1 8,0г (32 мас.%) полівінілбутиралю поміщують в плоскодонну колбу, заливаючи 100мл спиртової суміші (бутанол/етанол=3/2) і залишають на ніч для набухання. Наступного дня колбу з полівінілбутиралем поміщують у водяну баню і нагрівають при температурі 70-80°С при постійному перемішуванні до повного розчинення полімеру. Розчин охолоджують до температури 20-22°С. Окремо у фарфорову ступку (або диспергатор УЗДН-20) вносять 7,5г (30 мас.%) пігменту ТіO 2, 5,5г (22 мас.%) наповнювача MgO, 2,0 (8 мас.%) ПАР - АБДМАХ і поступово при ретельному розтиранні товкачиком - 20мл спиртового розчину полівінілбутиралю. Старанно протягом півгодини розтирають суміш. До перетертої суміші додають 2,0г (8 мас.%) пластифікатора дибутилфталата і знову розтирають суміш, поступово додаючи залишок спиртового розчину (80мл) полівінілбутиралю. Протягом півгодини перетирають суміш до повної однорідності. Контролюють якість розтирання, або диспергування пігменту та наповнювача в композиції наявністю, або відсутністю агрегованих частинок при нанесенні суміші на скло та висушуванні при кімнатній (20°С) температурі. Решту композицій для виготовлення плівки готують аналогічно. В таблиці 1 наведені склади композицій для виготовлення плівки по заявленому винаходу. Використання більшої, ніж заявлено кількості пігменту та наповнювача призводить до седиментаційної нестійкості системи, при менший їх кількості - зменшується світло відбиття плівки. Використання більшої кількості ПАР недоцільно через погіршення висихання плівки, менша кількість ПАР призводить до злипання частинок пігменту та наповнювача. Більша кількість пластифікатора погіршує висихання плівки, а менша - призводить до її руйнування. Замежові значення кількості плівкоутворюючого полімеру негативно впливають на якість плівки та її рівномірність. З одержаних розчинів композицій шляхом поливу на основу виготовляють плівку і сушать її спочатку при кімнатній температурі одну годину, а потім - у сушильній шафі при 40°С до повного випаровування розчинника (до досягнення постійної ваги основи з плівкою). Висушену плівку знімають з основи, наносять на поверхню детектора і визначають ефективність реєстрації бета-випромінювання в інтервалі енергій 1314-2274кеВ. Для порівняння одержаних результатів з результатами по прототипу на поверхню детектора наносять папір TYVEK, в тих же умовах визначають ефективність реєстрації бета-випромінювання. Для оцінки ефективності реєстрації бета-випромінювання після водопоглинання діють таким чином: плівку та зразок порівняння (папір TYVEK) занурюють у воду і витримують 2 години. Цього часу достатньо через те, що дослідження об'єктів природного середовища триває не більше однієї години. Після цього плівку та папір TYVEK висушують фільтр увальним папером, наносять на поверхню детектора і визначають ефективність реєстрації бета-випромінювання. Ефективність реєстрації бета-випромінювання в інтервалі енергій 1314-2274кеВ визначали за допомогою пристрою для вимірювання питомої (об'ємної) активності бета-радіонуклідів [5]. Одержані результати наведені в таблиці 2. В табл. 2 за 100%-ву ефективність реєстрації бета-випромінювання приймали результат, отриманий за допомогою детектора, вкритого плівкою складу 1. Ефективність реєстрації бета-випромінювання детектором, вкритим плівкою складу 2-8 наведені відносно зразка 1. Проведені в тих же умовах дослідження з прототипом (синтетичний папір TYVEK) показали, що ефективність реєстрації бета-випромінювання детектором, вкритим папером TYVEK (прототип), після водопоглинання менше на 20,4%, ніж до водопоглинання. В результаті дослідної перевірки ефективності реєстрації бета-випромінювання детектором, вкритим розробленою плівкою, встановлено, що покриття поверхні детектора плівкою забезпечує високу ефективність реєстрації бета-випромінювання в умовах високої вологості та при радіаційному контролі водних середовищ. Перелік посилань: 1. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика / Под ред. Р. Ламбурта. С-Пб.: Химия, 1991. 2. Соломенко М.Г., Шредер В.Л., Кривошей В.Н. Справочник. Тара из полимерных материалов. М.: Химия, 1990. 3. Битюков С.И., Семенов В.К, Яблоков А.П. // ПТЭ, 1989. №4, с.58. 4. Дурум А.А., Кочетков В.И., Макеев В.В., Маяцкий В.А. и др. Исследование светоотражающих покрытий сцинтилляционных счетчиков со спектросмещающими волокнами. // ПТЭ, 1999, №5, с.51. 5. Бражій О.М., Неплюєв В.М., Применко Г.І., Седов Ю.О., Тараканов В.К. Пристрій для вимірювання питомої (об'ємної) активності бета-радіонуклідів. Патент України №48516А. Таблиця 1 Склад композицій для виготовлення плівки № п/п 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Пігмент (г; мас.%) TiO2 2 7,5; 30 5,0; 20 8,0; 32 ZnO 3 8,0; 32 9,0; 36 9,0; 36 7,0; 28 6,0; 24 Наповнювач (г; мас.%) MgO BaSO4 4 5 5,5; 22 6,0; 24 4,0; 16 5,0; 20 3,0; 12 5,5; 22 5,0; 20 6,0; 24 Плівкоутворюючий полімер (г; мас. %) ПВБ ПВФЕ 6 7 8,0; 32 9,5; 38 9,0; 36 9,5; 38 8,5; 34 6,0; 24 9,5; 38 10,0; 40 Пластифікатор (г; мас.%) ДБФ ТБФ 8 9 2,0; 8 2,0; 8 2,0; 8 1,5; 6 2,5; 10 2,0; 8 2,5; 10 1,5; 6 ПАР (г; мас.%) АБДМАХ 10 2,0; 8 2,5; 10 2,0; 8 1,0; 4 2,0; 8 2,5; 10 1,0; 4 1,5; 6 Таблиця 2 Ефективність реєстрації бета-випромінювання детектором, вкритим плівкою, до і після водопоглинання Плівка складу згідно прикладу 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Ефективність реєстрації (%) До водопоглинання Після водопоглинання 2 3 100,0 100,0 99,5 99,5 99,8 99,2 82,0 81,8 91,0 90,5 93,3 93,3 99,6 99,6 98,8 98,8