Спосіб виготовлення сцинтиляційного детектора

v J UUи R СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН Г51П G 01 Т, 1/202 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ПЧНТ СССР (21) 4828390/25 (22) 23.05.90 (71) Научно-производственное объединение "Монокристаллреактив" (72) Б.В.Гринев, В.Л.Янкелевич, Ю.Б.Полторацкий и О.В.Тучин (53) 621.387.424 (088.8) (56) ТУ 6-09-26-650-88, 1988. Патент ФРГ ff 3733397, кл. G 01 Т 1/20, 1986. (5*0 СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЦИНТИЛЛЯЦИОИНОГО ДЕТЕКТОРА (57) Изобретение относится к детектирующим устройствам для регистрации ионизирующих излучений и может при 2 меняться при изготовлении высокотемпературных сцинтиллнционных детекторов. Цель изобретения - повышение термопрочмости детектора. Цель достигается тем, что до установки а корпус в условиях инертной атмосферы производят нагрев сцинтиллятора до 330-350°С, выдержку при указанной температуре 5~Ю мин с последующим охлаждением. Способ позволяет повысить термопрочнос'ть сцинтилляциоиного детектора за счет снижения содержания остаточной воды и повысить верхнюю границу рабочих температур. 2 и л . , 1 табл. Изобретение относится к детектирующим устройствам для регистрации ионизирующих излучений и может найти широкое применение при изготовлении высокотемпературных сцинтилляционных детекторов. Известен способ изготовления сцинтилляиионного детектора, включающий установку щелочногаллоидного сцинтиллятора в контейнер, формирование светоотражающей оболочки, герметизацию. При этом проводится предварительная сушка всех комплектующих деталей, узлов, оснастки, материалов в условиях замкнутого объема (бокса) путем применения сильного влагопоглотителя (фосфорного ангидрида) , Указанный способ нашел широкое применение при сборке детекторов, работоспособных в широком интервале температур от 60 до Й 0 с 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) (ПРОТОТИП) , включающий установку щелочногалоидного сцинтиллятора в контейнер, формирование светоотражающей юболочки, герметизацию. При этом асе операции сборки исполняются в закрытой системе, содержащей атмосферу, не реагирующую со сцинтиллятороч при 150-200°С. Указанный способ позволяет и з г о тавливать детекторы ионизирующих излучений, работоспособные в интервале температур от - 60 до 200°С. 46-91 If Г СО 1699271 Однако известный способ не лишен недостатков. Нами были проведены исследования по термодесообции веществ с поверхности гигроскопичных шелочногалоидных еиинтилляторов в зависимости от вида и условий обработки поверхности. На фиг Л представлены характерные кривые десорбции Н^О из кристаллов to Nal(TX) и Csl(Na), Проведенные эксперименты установили, что независимо от вида обработки, наблюдается два характерных пика на кривых десорбции при темпе- 15 ратурах /u150*C J и л-330 р С, Эксперименты проводились как в условиях. вакуума, так и инертной атмосферы (аргон). Известно, что Н^О и Hal образуют 20 различные фазы при разных температурах: до 2^1,5К образуется устойчивый кристаллогидрат Nal* 5Н*гР» до 259 ( 5К стабильна система Nal • 5HgO + + Nal • 2Н,20, до 3*НК стабилен крис- 25 таллогидрат Nal • 2НаО. Таким образом, просто сборкой детектора в условиях инертной атмосферы удается несколько понизить содержание остаточной олаги в готовом 30 изделии, т . е . несколько увеличить термопрочность, но полностью избежать отсутствия воды не удается и после нескольких термоциклов на предельных значениях высоких температур 35 характеристики изделий необратимым образом ухудшаются, так как поверхности и в объеме кристалле при таком способе сборки всегда присутствует остаточная вода, ито определено условиями предварительной обработки и 40 ростом кристаллов. при экспериментально установленной Температуре, Условиями роста щелочногалоидного кристалла и последующей обработкой допускаются взаимодействия с воздухом при получении сцинтиллятора на какой-либо из стадий технологического процесса до начала изготовления' детектора. Этого достаточно, чтобы вода попала на поверхность и в объемный приповерхностный слой кристалла. Любая последующая обработка поверхности приводит к снижению содержания остаточной воды на поверхности, но не удаляют ее полиостью. Это и проявляется при изготовлении термостабильных детекторов. Так как наиболее распространенные сцинтилляторы Nal(Te),^CsI(Na) из-за гигроскопич-о ности работают в замкнутом объеме, то наличие остаточной воды, в том числе и связанной, сказывается на термопрочности детекторов, изготовленных на их основе. При нагреве, например, натрия йодистого, после температуры л-1 50"С активно начинается десорбция Н^О с поверхности и осаждение на светоотражающую оболочку, что приводит к резкому необ- ' ратимому изменению в сцинтилляционных характеристиках детекторов, хотя известно, что сам по себе сцинтиллятор "(NaKTe)) работоспособен до более высоких температур. Нагрев следует проводить именно до указанных температур, т . к . нагрев до меньших температур даже с д л и тельной временной выдержкой не очищает поверхность от воды. На фиг.2 показано, что после проЦель изобретения - повышение тергрева при температуре^200°С в течемопрочрости сцинтилляционного детекние 2 ч не обезвоживается полностью тора. поверхность и только более высокие 45 Поставленная цель достигается тем, температуры (**3501С) освобождаются что в способе изготовления сциктилот связанной воды. ляционного детектора, включающего у с Бремена выдержки определены из тановку сцинтиллятора в корпус конэкспериментов. Более 5-Ю мин нагрев тейнера, формирование светоотражаюнецелесообразен, так как от не прищей оболочки, герметизацию в услови- 50 водит к дополнительному очищению поях инертной атмосферы до установки верхности. сцинтиллятора в корпус проводят его Нагрев менее 5 мин технологичеснагрев в указанных условиях до 330 ки"трудно осуществим Стребует соз35О°С, выдержку при этой температуре^' дания специального теплоотвода) и з 5 ~ 10 мин и охлаждение, за инерционности всех нагревательных В основу способа положен эксперисистем. ментально установленный факт - макНами установлено, что при повторсимальное очищение поверхности ЩГК пр ных прогревах после цикла охлаждения 169927 сцинтиллятора, выделения Н.О массы в объем камеры не наблюдается. Из вышеизложенного ясно, что указанная операция способа изготовления является неотъемлемой частью процесса сборки изделия, и обработка сцинтиллятора путем нагрева должна проводиться в той же камере сборки, в которой поддерживается инерт10 ная атмосфера, так как любые операции, связанные с дополнительным перемещением отожженного сцинтиллятора либо приведут к попаданию влаги в камеру и на поверхность кристалла, либо потребуется значительное усложнение технологии и оборудования, дополнительные затраты (форкамеры, боксы, печи), для обезвоживания. Предлагаемый способ включает загрузку материалов и комплектующих в бокс, удаление газообразных компонентов, реагирующих со сцинтиллятором создание в боксе инертной атмосферы, помещение сцинтиллятора в печь и !5 прогрев его, охлаждение сцинтиллятора, обработка поверхности сциитиллятора, установка сцинтиллятора в контейнер, формирование светоотражающей оболочки, укрепление входного окна и 30 герметизация. На всех этапах, кроме двух последних, осуществляется контроль атмосферы, при прогреве и охлаждении-контроль температуры. Были изготовлены шесть сцинтилля- 35 циониых детекторов, размеры сцинтиллятора диаметр 18 V-160 мм: согласно предлагаемому способу 3 шт. и способупрототипу 3 шт. (см. таблицу). 40 После прогрева в течение 6 ч при 200 С световыход детекторов, иэго товленных по прототипу, ухудшился необратимым образом на IS"30%, а световыход детекторов у изготовленных по прецлагаемому способу, остался без изменений (в пределах погрешности и з мерений) .Из вышеизложенного ясно, что предлагаемый способ позволяет повысить термопрочность сцинтилллционного д е тектора за счет снижения содержания остаточной воды. — * — — * — Световыход после испытаний, в УЕСВ Световыход до испытаний, в У ЕС В 1,6 2 1,8 1,6 1,7 2,1 ' Ф о р м у л а 1,55 2,1 1,8 1,2 1.* 1,3 и з о б р е т е н и я Способ изготовления сцинтилляционного детектора, включающий установку сцинтиллятора в корпус контейнера, формирование светоотражающей оболочк и , герметизацию в условиях инертной атмосферы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения термопрочности, до установки в корпус производят в указанных условиях нагрев сцинтиллятора до 330-350°С, выдержку при этой температуре 5-Ю мин с последующим охлаждением. s * І 1699271 Редактор Г.Мозжечковэ Составитель Б.Гриі-ев Техред М.Дидык Корректор Н»Ревскзл Заказ ^ЗЗО/ДСП Тираж • Подписное 8Н-1ИПИ Госудаэственчого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35» Раушская нэб., д. Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, у л . Гагарина,101