Спосіб виготовлення лужно-галоїдних сцинтиляторів

Предлагаемое техническое решение относится к технологии изготовления сцин-тилляционных детекторов ионизирующего излучения и имеет целью улучшение сцин-тилляционных параметров детектора, главным образом иодида натрия большого диаметра от 312 до 500мм и малой толщины от 6 до 12,5 мм, используемого, например, в медицинских диагностических гамма-камерах. Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является способ [1]. Задачей изобретения является разработка способа изготовления щелочногалоидных сцинтилляторов, обеспечивающего улучшение сцинтилляционных характеристик. Решение задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления щелочногалоидных сцинтилляторов, включающем шлифовку и последующую обработку поверхности оксидом алюминия, согласно изобретению, шлифовк у производят составом, содержащим этиловый эфир ортокремневой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: удаляют отходы шлифо вания указанной жидкостью, а последующую обработку оксидом алюминия осуществляют втиранием его в поверхность сцинтиллятора. Известно, что при постадийной обработке основные нарушения внутренней части поверхностного слоя обрабатываемой поверхности (в том числе, упругие напряжения) возникают на стадиях шлифовки крупнозернистыми абразивами, а последующая обработка на стадиях полировки лишь заглаживает рельеф, сохраняя упругие напряжения и замуровывает зерна предыдущего абразива, если не предусмотрены меры для их полного удаления. При этом заглаживание рельефа происходит вследствие образования пластифицированного слоя (т.н. "стеклообразный слой Бэльби"), обладающего гасящими свойствами по отношению к радиолюминесценции. Поэтому применение этилового эфира ортокремневой кислоты при шлифовке в качестве смачивающей жидкости позволяет создать более благоприятные условия работы абразива из-за расклинивающего действия жидкости, улучшить качества поверхности за счет снижения сил внешнего трения. Способность этилового эфира ортокремневой кислоты только слегка подрастворять щелочногалоидные кристаллы независимо от кристаллографической ориентировки позволяет уменьшить упругие напряжения уже на стадии шлифовки, сгладить границы блоков, оказывающих влияние на процессы рассеивания и отражения света. Соотношение 30-60 мас.% этилового эфира ортокремневой кислоты в составе для шлифовки сцинтилляторов выбрано в процессе проведения экспериметальных работ. Уменьшение менее 30 мас.% эфира в составе приводит к ухудшению качества поверхности сцинтиллятора при шлифовке за счет увеличения сил трения и возрастания упругих напряжений. Увеличение более 60 мас.% эфира в составе приводит к ухудшению качества поверхности сцинтиллятора при шлифовке за счет сглаживания рельефного слоя, Использование этилового эфира ортокремневой кислоты для удаления отходов шлифования позволяет достичь дополнительного улучшения оптических свойств поверхности за счет более полного удаления отходов шлифования дополнительного уменьшения упругих напряжений в рельефном слое за счет его частичного растворения. При этом из-за низкой растворимости щелочногалоидных кристаллов не происходит заполирование рельефного слоя и не возникает дополнительного рельефа на границах блоков с различной кристаллографической решеткой. Отсутствие тонкого пластинофицированного слоя на поверхности повышает ее чувствительность к регистрации низкоэнергетического гамма-излучения. Дальнейшая обработка сцинтиллятора более мелкозернистым абразивным оксидом алюминия ~ 10-20 мкм путем его втирания в шлифованную и промытую поверхность сцинтиллятора позволяет улучшить сцинтилляционные характеристики детектора за счет более равномерного распределения зерен оксида алюминия, выступающи х в качестве светоотражающих центров. В конечном итоге такой способ изготовления сцинтиллятора позволяет получить более равномерную эмиссию света сцинтиляций с обработанной поверхности и повысить эффективность регистрации ионизирующего излучения. Таким образом, отличительные признаки предлагаемого способа обеспечивают достижение поставленной цели -улучшение сцинтилляционных характеристик детектора. Способ изготовления щелочногалоидных сцинтилляторов включает: шлифовк у торцевых поверхностей сцинтиллятора с использованием в качестве смачивающей жидкости этилового эфира ортокремневой кислоты; удаление отходов шлифования эфиром ортокремневой кислоты путем вымывания; обработку поверхности оксидом алюминия более мелкой зернистости путем втирания его в поверхность сцинтиллятора. Примеры реализации способа. Πример 1. На нитяной пиле отрезали от були пластину, которую затем обрабатывали на станке поцилиндрической и торцевым поверхностям до размеров 312x6 мм. Сцинтиллятор изготавливали в соответствии с предлагаемым изобретением. Шлифовали на стеклянном диске составом, содержащим карбид кремния №5, с размером зерна 63 мкм - 55 мас.% и этиловый эфир ортокремневой кислоты (тетраэтокси-силиан C8H20SiО4 ТУ С-09-3687-79) - 45 мас.% до получения однородной матовой поверхности, Затем поверхность пластины промывалась тетраэтоксисилианом. После чего поверхность пластины при помощи щетки втирался порошок оксида алюминия, имеющего размер зерна 14 мкм. Излишки порошка удалялись щеткой. Изготовленный таким образом сцинтиллятор оптически сочленялся с выходным окном детектора и упаковывали в корпус. После измерения сцинтилляционных характеристик, детектор распаковывался, сцинтиллятор извлекали из корпуса и затем перешлифовывали составами при различных соотношениях абразива и смачивающей жидкости. Сцинтилляционные параметры сцинтиллятора, отшлифованного составами, содержащими различное соотношение компонентов, приведены в табл.1. Как видно из табл. 1, только при соотношении компонентов, соответствующем заявляемым обеспечивается достижение поставленной цели. Выход за граничные значения (примеры 1,5) приводит к ухудшению сцинтилляционных характеристик. Πример 2, На нитяной пиле от були монокристалла Nal(TI) отрезалась пластина, которая затем обрабатывалась по цилиндрической и торцевым поверхностям до размеров Æ41·3±9 мм. Сцинтиллятор изготавливали в соответствии с предлагаемым изобретением. Пластину шлифовали на стеклянном диске шлифовальным составом, содержащим оксид алюминия с размером зерна 80 мкм - 55 мас.% и этиловый эфир ортокремневой - кислоты - 45 мас.% до получения однородной матовой поверхности. Затем вся поверхность пластины тщательно вымывалась тетраэтаксисилианом. После чего в поверхность сцинтиллятора щеткой втирался порошок оксида алюминия, имеющего размер абразивного зерна 20 мкм. Излишки порошка с поверхности удалялись щеткой. Изготовленный таким образом сцинтиллятор оптически сочленялся с выходным окном детектора и упаковывался в него. Затем измеряли сцинтилляционные характеристики детектора. Измерение распределения энергетического разрешения по площади выходного окна детектора осуществлялось путем соосного и последовательного перемещения фотоумножителя, установленного на выходном окне, и коллиматора, установленного на входном окне детектора, от центра детектора и его периферии. Расстояние между соседними точками измерений не превышало 100 мм, т.е. двух диаметров ФЭУ. Результаты измерений приведены в таблице. После измерения сцинтилляционных характеристик, сцинтиллятор извлекался из корпуса детектора и сцинтиллятор изготавливался в соответствии с прототипом. Шлифование проводилось на стеклянном диске оксидом алюминия, с размером зерна 80 мкм до получения матовой поверхности. Излишки оксида алюминия убирали щеткой. После шлифовки на поверхности сцинтиллятора проявился блок, диаметром 40 мм. Изготовленный таким образом сцинтиллятор оптически сочленялся с выходным окном детектора и упаковывался в корпус. Измерение распределения энергетического разрешения по площади выходного окна осуществлялось аналогично сцинтиллятору, изготовленному в соответствии с предлагаемым изобретением, с использованием одного и того же ФЭУ. Результаты измерений сцинтилляционных характеристик детектора приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, энергетическое разрешение сцинтиллятора, изготовленного в соответствие с предлагаемым способом, на 7% лучше по сравнению со сцинтиллятором, изготовленным по прототипу. Πример 3. На нитяной пиле отрезали от були пластину, которую затем обрабатывали на станке по цилиндрической и торцевым поверхностям до размеров Æ312 χ 6 мм. Сцинтиллятор изготавливали в соответствии с предлагаемым изобретением. Шлифовали на стеклянном диске составом, содержащим карбид кремния с размером зерна 63 мкм - 60 мас.% и тетраэтоксисилан - 40 мас.% до получения однородной матовой поверхности. Затем вся поверхность пластины промывалась тетраэтоксисиланом. После чего в поверхность пластины при помощи щетки втирался порошок оксида алюминия, имеющего размер зерна 14 мкм. Излишки порошка удалялись щеткой. Изготовленный таким образом сцинтиллятор оптически сочленялся с выходным окном детектораи упаковывался в корпус. Измерение распределения энергетического разрешения по площади выходного окна детектора проводили путем соосного и последовательного перемещения фотоумножителя, установленного.на выходном окне и коллиматора, установленного на входном окне детектора от центра к его периферии. Результаты измерений приведены в табл. 3. После измерения сцинтилляционных характеристик, сцинтиллятор извлекался из корпуса детектора и изготавливался в соответствие с прототипом. Шлифование проводилось на стеклянном диске оксидом алюминия с размером зерна 63 мкм до получения однородной матовой поверхности. Излишки оксида алюминия убирали щеткой. Изготовленный таким образом сцинтиллятор оптически сочленяли с выходным окном детектора и упаковывали его в корпус. Измерение сцинтилляционных характеристик проводили аналогично сцинтиллятору, изготовленному в соответствии с предлагаемым изобретением. Результаты измерений приведены в табл. 3. Как видно из табл. 3, энергетическое разрешение Ran.cp сцинтиллятора, изготовленного в соответствии с предлагаемым способом, на 9% лучше по сравнению со сцинтиллятором, изготовленным по прототипу, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает улучшение сцинтилляционных характеристик; улучшение качества поверхности за счет более однородного и равномерного светораспределения.