Рідкий сцинтилятор

Рідкий сцинтилятор, що вміщує первинну основу - вазелінову олію, вторинну основу, активатор - 2,5-дифенілоксазол (РРО) і змішувач спектру - 1,4-біс(5-фенілоксазоліл-2)-бензол (РОРОР), який відрізняється тим, що вторинною основою є дифенілметан при співвідношенні компонентів, мас. %: дифенілметан 10-12 РРО 0,4-0,5 РОРОР 0,1-0,2 вазелінова олія решта. (19) (21) a201015434 (22) 20.12.2010 (24) 10.11.2011 (46) 10.11.2011, Бюл.№ 21, 2011 р. (72) ЖМУРІН ПЕТРО МИКОЛАЙОВИЧ, БЕДРИК ОЛЕКСАНДРА ІВАНІВНА, ГРИНЬОВ БОРИС ВИКТОРОВИЧ, ВЕЛЬМОЖНА ОЛЕНА СЕРГІЇВНА (73) ІНСТИТУТ СЦИНТИЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) UA 90603 C2, 11.05.2010 SU 172331, 29.07.1965 RU 2078355 C1, 27.04.1997 US 7294286 B2, 13.11.2007 3 толуол, активатор - РРО та зміщувач спектру - 1,4біс-(4-метил-5-фенілоксазол-2-іл)-бензол (DMPOPOP), при відповідному складі компонентів, мас. %: толуол 5,0 нафталін 4,0 РРО 1,0 DMPOPOP 0,01 вазелінова олія решта. Максимум люмінесценції такого складу PC знаходиться в області 430 нм, сцинтиляційна ефективність є 103 % по відношенню до еталона РС-1. Використання очищеної вазелінової олії, додання толуолу до складу PC. введення змішувача спектру - DMPOPOP забезпечує підвищення сцинтиляційної ефективності. Але такий склад має невисоку стабільність, що обумовлюється високою летючістю толуолу. Крім того, толуол має дуже низьку температуру спалаху - 4,4 °С, що знижує пожежонебезпечність PC. Ці недоліки обмежують можливість використання такого PC в великих об'ємах. Відомий рідкий сцинтилятор [А.С. СРСР 172331, C09K, 11/06], що вміщує первинну основу вазелінову олію, вторинну основу - нафталін або -метилнафталін, активатор 2,5-дифенілоксазол (РРО) і зміщувач спектру 1,4-біс-(5-феніл-2оксазоліл)-бензол (РОРОР), при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: 10,0 нафталін (або метилнафталін) РРО 0,5 РОРОР 0,01 вазелінова олія решта. PC зазначеного складу є пожежно безпечним, тому що температура кипіння вазелінової олії 360 °С, а температура спалаху - 180 °С. Вазелінова олія є нетоксичним матеріалом, що виробляється промисловістю як тоннажний продукт та застосовується в медицині. Недоліками PC є низька сцинтиляційна ефективність - 45-55 % по відношенню до еталону РС1, що, вірогідно, обумовлено низькою здатністю вазелінової олії утримувати -метилнафталін та слабкою взаємодією -метилнафталіну з люмінесцентною домішкою, що ускладнює перехід енергії з вторинного розчинника до люмінесцентної домішки. Використання такого складу PC у великих об'ємах малоефективно, тому що цей PC має дуже низьку сцинтиляційну ефективність. Як прототип за кількістю загальних ознак нами прийнятий останній із наведених аналогів. В основу винаходу поставлено задачу створення рідкого сцинтилятору, який з урахуванням його призначення для роботи у великих обсягах, мав би підвищену сцинтиляційну ефективність при збереженні високої пожежонебезпечності, був би малотоксичним, доступним, стабільним та хімічно інертним. Розв'язання цієї задачі забезпечується тим, що в рідкому сцинтиляторі, який вміщує первинну основу - вазелінову олію, вторинну основу, активатор 2,5-дифенілоксазол (РРО) і змішувач спектру 1,4-біс-(5-феніл-2-оксазоліл)-бензол (РОРОР), згідно з винаходом, як вторинна основа є дифені 96544 4 лметан (ДФМ) при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: дифенілметан 10-12 РРО 0,4-0,5 РОРОР 0,01-0,02 вазелінова олія решта. Дифенілметан має високу температуру кипіння - 264 °С. Використовується як розчинник в лакофарбовій промисловості та як віддушка при виробництві мила, тому що має слабкий цитрусовий запах. Спектральні характеристики дифенілметану аналогічні характеристикам бензолу, в спектрах поглинання дотримується адитивність, тобто ізольовані, не взаємодіючи між собою хромофори в молекулі поглинають енергію незалежно, але спектр поглинання молекули в цілому складається із спектрів для окремих фрагментів, що і відображується на ефекті передачі енергії, що неочікувано відобразилося на сцинтиляційній інтенсивності, яка в випадку використання дифенілметану, підвищується, майже вдвічі, з 45-55 % по прототипу до 82 % у складі, що заявляється. Крім того, за рахунок використання вазелінової олії та дифенілметану PC є хімічно інертним. Як показали експерименти, використання вторинної основи у кількості, що перевищує верхні значення даної заявки, недоцільно, тому, що не приводить до підвищення результату (таблиця, склади 7, 8, 9). Приготування PC з кількістю вторинної основи, що є нижчою, ніж нижні значення заявки теж недоцільно, тому що це також не приводить до підвищення результату (таблиця, склади 4, 5, 6). У таблиці наведено порівняльні дані сцинтилятора, що заявляється, та прототипу. Приклад 1. У ємність помішують 100 г (10 мас. %) дифенілметану, розчинюють у ньому 4,0 г (0,4 мас. %) РРО та 0,10 г (0,01 мас. %) РОРОР. До отриманого таким чином розчину додають 895,99 г (89,599 мас. %) вазелінової олії. Масу ретельно перемішують, і, таким чином отримують PC. Спектри люмінесценції сцинтилятора вимірювали як і у прототипі, на установці, що складається з дзеркального монохроматора ЗМР-3, приймача оптичного випромінювання ФЕУ-18, мікроамперметра М-95. Фотолюмінісценцію збуджували лампою СВДШ-500, з спектру якої кварцовим монохроматором виділяли світло з довжиною хвилі 313 нм. Максимум люмінесценції сцинтилятора дорівнює 420 нм. Сцинтиляційну ефективність, як і у прототипі, визначали по середньому фототоку ФЕУ-13А при 137 дії на сцинтилятор радіоактивним джерелом Cs відносно еталонного розчину (0,4 мас. % птерфенілу і 0,01 мас. % РОРОР в толуолі, PC-1). Сцинтиляційна ефективність дорівнює 81 % в порівнянні з РС-1. Приклад 2. Аналогічно одержують сцинтилятор з 120 г (12,0 мас. %) дифенілметану, 5 г (0,5 мас. %) РРО, 0,20 г (0,02 мас. %) РОРОР та 874,98 г (87,498 мас. %) вазелінової олії. Максимум люмінесценції такого складу дорівнює 420 нм. 5 96544 Сцинтиляційна ефективність є 82 % в порівнянні з еталоном. Ці, та інші приклади наведені у таблиці. Як видно з таблиці, вихід за граничні значення параметрів, які є предметом заявки (склали 4-6, 79), приводять до зниження сцинтиляційної ефективності. Застосування доступної, нетоксичної та вогнебезпечної вазелінової олії в сукупності з дифенілметаном, який раніше не використовувався в сци 6 нтиляційній техніці, та люмінесцентними домішками - РРО і РОРОР дає можливість підвищити сцинтиляційну ефективність майже у 2 рази, що дуже важливо при роботі з великими обсягами сцинтилятора. Слід зазначити, що склад, який заявляється впродовж 1,5 років зберігає свої якості, тобто є прозорим і має незмінні сцинтиляційні параметри, також, цей PC є досить хімічно інертним, що може бути корисним при його застосуванні. Таблиця 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ваз. олія 89,59 87,49 88,49 96,59 93,69 90,59 84,59 82,17 80,37 10 89,49 Вміст компонентів, мас. % ДФМ РРО РОРОР 10,00 0,40 0,01 12,00 0,50 0,02 11,00 0,50 0,01 3,00 0,40 0,01 6,00 0,30 0,01 9,00 0,40 0,01 15,00 0,30 0,01 17,00 0,80* 0,03 19,00 0,6 0,03 Прототип 10 (нафт.) 0,5 0,01  макс., нм люмінесценції 420 420 420 420 420 420 420 420 420 Сцинт. ефективн., % 420 45-55 81 82 82 39 50 68 71 70 72 * - не розчинюється Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601