Сцинтиляційний матеріал

Г 4 ***; І і 4*1 ••-' J f p. - ПОЛЬЗОБ-АНИ Я-^КЗ~ ООО..32 союз СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (І9Ї С 0 9 К 1J/03//G 01 T 1/20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ гмяттааі^гжмшівіипя8агяит№'аиД5№» (21) 3319722/23-26 (22) 07.07.81 (72; В.Д. Рыжиков, О.П. Вербицкий^ В.Б. Битерман, В.Г. Сенчишин (53) 539.074.24,3:546.221.47э48(088.8) (56) 1. Патент С А N 2559219, Ш * кл. G 01 Т 1/20, опублик. 3 9 5 1 . 2 . Патент С А № 3960756, Ш кл. G 01 Т 1/20, опублик. 1976. ( 5 4 К 5 7 ) I . СЦИНТШШЯЩЮНЬЫИ МАТЕРИАЛ для детекторов ионизирующих излучении, состоящий из кристаллов сциніишіятора и органической дисперсионной среды, о т л и ч а ю т щ и й с я е м , ч т о , с цепып расширения вида регистрируемого ионизируіощего излучения при повышении его радиационной стойкости, он содержит в качестве единаиллптора поликристаллы твердого раствора соединений А В V f с размером 0,01-1,00 мм при следующем соотношении компонентов, об. %: Поликристаллы твердого раствора соединений А В 20-90 Органическая дисперсионная среда Остальное 2 . Сцинтилляционный материал по п , 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он содержит соединения A11 BVI из группы, включающей Те, при х=10"5" -10' 2 Те у при х = Ю ~ 4 - 1 0 ~ \ Zr Se*(Al,Ag) при х=0,1-0,9 и , Ag) при х=0:1-0.9. 'С І ч&^еи СП О) 1 1075726 Изобретение относи І г я к іехнике Отличие данного и "юОротения сослюминофоров, а именно к сцин гиллятой г в тоїі, ч; о сцинтилляцпонный ционным материалам, используемым для материал для детекторов ионизируюрегистрации различного вида ионизищих излучений содержит в качестве рующих излучений в медицине, геологии 5 сцинтиллятора поликрисл лллы твердои космических исследованиях. го раствора соединений А"В v' с размером 0,01-1,00 мм при вышеуказанИзвестен неорганический сцинтилном соотношении компонентов. ляционныи материал на основе кристаллов Nal (Те), применяемый дня регистДополнительное отличие опредеt0 рации р> - и ^ -ияпученпя [lJ. ляется тем, что сцинтилляционныи Недостатком этого материала являматериал содержит соединения А* В ется то, что он не может быть испольиз вышеописанной группы. зован при регистрации нейтронов. КроПредложенный сцинтилляционныи ме того, он имеет низкую радиационматериал позволяет расширить вид ную прочность. 15 регистрируемого ионизирующего излучения за счет увеличения эффективНаиболее близким по технической ности регистрации нейтронов при посущности к данному изобретению являвышении его радиационной стойкости ется ецпптилляционныи материал для примерно на три порядка по сравнедетекторов ионизирующих излучении, состоящий из кристаллов Nal(Те) раз- 20 нию с известным сцинтилляциониым материалом. мером 1-25 мм и органической фазы, составляющей не менее 50% от общего Выбор поликристаллов твердого объема сцинтнллятора и обладающей раствора соединений А В указанного сцинтилляционными свойствами. Этот выше состава в качестве сцинтилматериал обладает высоким световым 25 лятора определяется тем, что они выходом и позволяет хорошо регист-1обладают высокой эффективностью прерировать т-излучение [2]. образования энергии ионизирующего излучения в световую при повышенной радиационной стойкости. Кроме Недостатком этого сцинтилляционного материала является низкая эф30 того, высокая плотность этих соединений и большой атомный номер вхофективность регистрации нейтронов дящих в их состав катионов обеспеи низкая радиационная стойкость, чивают хорошую эффективность регистхарактеризуемая максимально допусти2 рации нейтронов. мой дозой облучения, равной 10 рад. Целью данного изобретения являет- 35 ея расширение вида регистрируемого Концентрации активаторов - алюмисцинтилляционным материалом ионпзиния и серебра, обеспечивающие оптируюцего излучения при повышении его мальные люминесцентные свойства марадиационной стойкости. составляют 10 -10 мол.%. Поставленная цель достигается 40 описываемым сцинтилляционным матеИспользование поликристаллов тверриалом, состоящим из кристаллов сцин!l v дого раствора соединений A B 'c разтиллятора, в качестве которого он мером 0,01-1,00 мм обусловлено несодержит поликристаллы твердого раствора соединений А В из группы, 45 обходимостью достижения максимального светового выхода при воздействключающей CdS- « Д е * при х=10~ ь вии ионизирующего излучения. При 1 —А —Л этом применение в составе сцинтипля10 , ZnSe^v -І-Є^ при х= 10 -10 , ционного материала поликристаллов ZnS 1 _ K Se X(A1 ,Ag) при х=0, 1-0,9 с размером менее 0,01 мм и более и Zn ._v Cd X S (Al,Ag) при x-D,i~0 s 9, с размером 0,01-1,00 мм и органи5G 1,00 мм резко снижает световой выход . ческой дисперсионной среды при следуюдем соотношении компонентов, об.%: Предела содержания поликристалПоликристаллы тверлов твердого раствора соединений дого раствора соеди55 А1'Вv( в предложенном материале опнений А В 20-90 . - ределяются необходимостью обеспеОрганическая дисчения регистрации с по^ющыч г/дин тил-( персионная среда Остальное *Т1 л т Ч I f П Г, Д *~| *-* ** m "І ТІ Г¥ П І Л Гп " 1 II —— 1 П ' 107572b ляционногс мат ериала р а з л и ч н ы х в и дов иоіпозирующего и з л у ч е н и я с р а з н ы ми э н е р г е т и ч е с к и м и х а р а к т е р и с т и к а м и и с в я з а н ы с видом и с п о л ь з у е м ы х в качестве сцинтиллятора соединений. Содержание п о л и к р и с т а л л о в в с о с т а в е м а т е р и а л а м е н е е 20 о б . % не о б е с п е ч и в а е т эффективную р е г и с т р а ц и ю н е й т р о н о в , а содержание их б о л е е 90% з н а ч и т е л ь н о понижает ч у в е т в и т е л ь н о с т ь е г о к мягкому т - и з л у ч е нию . В качестве органической дисперсионной среды по данному и з об ре т ениіо и с п о л ь з у ю т любые п р о з р а ч н ы е п о л и меры, не о б я з а т е л ь н о обладающие сцинтилляционными с в о й с т в а м и , или сцинтилляционную п л а с т м а с с у . Поликристаллы івердых растворов с о е д и н е н и й А В Ч | и з у к а з а н н о й выше группы получают следующим о б р а з о м . Смесь с о е д и н е н и й A ' B V I , к о т о р а я может также с о д е р ж а т ь с о е д и н е н и я а к т и в а т о р о в , помещают в кварцевуіо а м п у л у , имеющую д в а п а т р у б к а в п р о типоположных торцах ампулы. Входной п а т р у б о к подсоединяют к к а м е р е с инертным г а з о м или в о д о р о д о м , н а ходящимся под д а в л е н и е м 1,05 а т м „ , выходной п а т р у б о к и м е е т выход в в о д я н о й з а т в о р . Инертный г а з или в о д о р о д заполняют объем ампулы и выделяются ч е р е з выходной п а т р у б о к , очищая ампулу о т к и с л о р о д а и а з о т а . После г-родурки ампулу помещают в п е ч ь и , не п о е р ы в а я т о к а и н е р т н о г о г а з а или в о д о р о д а , п о д о г р е в а ю т д о ІОО0-1200°С, выдерживая при э т о й температуре в течение 20-100 часов, З а т е м ампулу, находчшуюся в п е ч и , охлаждают со с к о р о с т ь ю 2 5 - І О 0 ° С в ч а с до к о м н а т н о й т е м п е р а т у р ы , Пии этом п р о и с х о д и т д о п о л н и т е л ь н а я очистк а сырья о т неконтролируемых примесей, его рекристаллизация и образов а н и е п о л и к р и с т а л л и ч е с к о й спекшейся 1 мае сь с размерами п о л и к р и с т а л л о в 0 , 0 ! - і , 0 мм. З а т е м спек размельчают до о б р а з о в а н и я з е р е н 0 , 0 1 - 1 , 0 0 мм. Для п р и г о т о в л е н и я т а к о г о порошка п р и г о д е н также бой м о н о к р и с т а л л о в т в е р д о г о р а с т в о р а с о е д и н е н и й АпЪ^ s выращенных и з р а с п л а в а „ ДЛЯ ПОЛучеНИЯ 5 *0 15 20 25 30 35 тнлляцтюнную п л а с т м а с с у н выдерживают до завершения п р о ц е с с а пскличер и з а ц и и , З а т е м п л а с т и н а ецнн'нчлпяционного м а т е р и а л а , форма ко горого с о о т в е т с т в у е т форме кюветы» подвергается механической обработке. П р и м е р 1, Смешивают 20 об./S поликристаллов твердого раствора CdSpqaTegpi с размером 0 , 0 1 мм и * 80 об , % о р г а н и ч е с к о й дисперсионной среды - э л а с т о с и л а . Приготовленную смесь п о д в е р г а ю т н и з к о т е м п е р а т у р н о й полимеризации в т е ч е н и е 10 ч . Далее исследуют эффективность .регистрации полученного ецпнтилляц и о я н о г о м а т е р и а л а различных ВЇІДОБ ионизирующего и з л у ч е н и я и е г о р а д и ационную с т о й к о с т ь , определяемую максимально допустимой д о з о й о б л у ч е ния . П р и м е р 2 , Аналогично приыеру I получают сцинтилляционный м а т е р и а л , содержащий 20 о б . % C d S ^ T e D J 1 с р а з м е р о м ч а с т и ц 0 , 1 0 мм и 90 о б Д органической дисперсионной среды, П р и м е р 3 , Аналогично примеру 1 получают сцинтилляционный м а т е р и а л , содержащий 20 о б . % п о л и к р и с т а л л о в d S 0 i g 5 Те 0 ( ( И с размером частиц 1,00' мм и 80 об.% органической дис персионной среды, П р и м е р 4. Аналої ично примеру 1 получают СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ материал, содержащий 90 об Л Сс13 О э ? Т е ^ щ с размером частиц 1,00 мм и 10 об.% органической дисперсионной среды. П р и м е р 5 . Аналогично примеру 1 п о л у ч а ю т СЦКНТИ.ПЛЧЦИОННЫЙ м . п т е р з а л , с ^0 4S ^0 СЦИНТИЛЛЯЦІЮИНОІ О материала порошок, полученный аз^ мельчением поликристаллического спека или монокристаллов соединений А В , погружают н полимер ипч сццн содержащий 50 об.% ZnSe 0 ^ Те о о з размером частиц 1,00 мм н 50 об.2 органической дисперсионной среды, П р и м е р 6, Аналогично примеру 1 получают сцинтилляцпонный материал, содержащий 50 об.% ZnS 0 1 0 Sej^eCAl A») с размером частиц 1 k 00 мм и 50 об. % органической дисперсионной среды. П р и м е р 7. Аналогично пример; 1 получают сипнтиапяциоинын материал, содержащий 50 об.% Zn(j ,oCdOlGS{Al ^-J b с размером частиц 1,00 мм и 50 об.% орга?;чческой диспеоспонной среды. В нижеследующей таблиие приведены данные по сцинтилляпионным свопствзм, а также по радиационной уетоГгчиьости материала по даніюму мзебреге 1 m-ію л,пя различных его составов в сравнении с аналогичными характеристиками 075726 Таким образом, приведенные данные показывают, что предложенный сцин1илляционный материал обеспечивает расширение вида регистрируемого пп Сцинтилляционныи материал по прототипу Содержание сцинтиллятора , оо.% излучения за счет регистрации нейтронов, а также значительное повышение радиационной стойкости по сравнению 5 с материалом-про готипом. Размер поликристаллов , мм Максимально допустимая доза облучения , Рад 50 і-30 0,01 о ния 10' 20 Вид регистрируемого излуче по данному изобретению 1 пример 1 2 пример 2 20 0,10 3 пример 3 20 1,00 10 4 призер 4 90 1,00 10 5 5 пример 5 50 1 s 00 10= 6 пример 6 50 1,00 і О5 7 пример 7 50 lp00 нейтроны 10* -" Технико-экономическая эффективного излучения, а также высокой его ность данного изобретения определя- 35 радиационной стойкостью, что делает ется дополнительной возможностью его перспективным для использования в качестве детектора ионизирующих регистрации с помощью предложенного излучений. сцинтилляционного материала неитрон Составитель Б. Божевольнов Редактор В. Шагова Техред О.Неце Корректор В. Гирняк Заказ 4724/ДСП Тираж 357 Подписное ВИИИПИ Государеівенного комитета L ССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-37, Рзушгкая наб.^ д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4