Спосіб одержання світловідбивного покриття на поверхні виробів з полімерних сцинтиляційних матеріалів

1. Спосіб одержання світловідбивного покриття на поверхні виробів з полімерних сцинтиляційних матеріалів, який включає знежирення й обробку поверхні виробу з наступним сушінням на повітрі, який відрізняється тим, що обробку поверхні проводять сумішшю розчинника й осаджувача в співвідношенні 1:(1-2,5) протягом 25-35 сек., після чого виріб промивають в осаджувачі протягом 60-120 сек. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розчинниками є ароматичні і хлоровані вуглеводні, складні ефіри, кетони, діоксан, а осаджувачами є нижчі одноатомні спирти й аліфатичні вуглеводні. Винахід відноситься до сцинтиляційної техніки і може бути використаний в експериментах з ядерної фізики, фізики високих енергій ' космічних промінів, а також у приладобудуванні для детектування іонізуючих випромінювань. В даний час техніка реєстрації іонізуючих випромінювань висуває підвищені вимоги до створення високоякісних полімерних сцинтиляційним матеріалів з максимальним світловим виходом. Одним зі шляхів підвищення світлового виходу сцинтиляційного детектора є застосування світловідбиваючих покрить, що забезпечують ефективний збір світла у сцинтиляторах. Відомий спосіб одержання світловідбиваючого покриття на поверхні виробів з полімерних сцинтиляційних матеріалів із шорсткістю Ra=0,020,03 мкм шляхом ручного огортання сцинтилятора синтетичним папером "TYVEK". [TYPE 1073D TYVEK, DuPont Fibers. Chestnut Run Plasa. P.O Box 80705. Wilmington, DEI 980, USA]. Папір "TYVEK" обумовлює багаторазове відбивання світла назад у сцинтилятор, завдяки чому збільшується збір світла, а отже, і його світловий вихід. Обміряний нами світловий вихід сцинтилятора, обгорненого папером "TYVEK", складає 144% у порівнянні зі сцинтилятором, обгорненим чорним папером, світловий вихід якого прийнятий за 100%. Відсутність адгезії обумовлена нещільним приляганням паперу "TYVEK" до поверхні сцинтилятора. Недоліком даного способу є не технологічність, яка викликана незручністю обгортання виробів складної конфігурації, дорожнечею паперу "TYVEK". Відомий спосіб одержання світловідбиваючого покриття на поверхні виробів з полістирольних сцинтиляційних матеріалів, що включає знежирення шорсткуватої поверхні з Ra = 0,03-0,06 мкм етиловим спиртом з наступним нанесенням білої емалі. [Технологический процесс изготовления детектора Д50, 1976, п/я Р-6496]. Емаль наноситься методом розпилення 10-15 шарів з інтервалами сушки кожного шару 600-900 сек. на повітрі. Тривалість сушки отриманого покриття на повітрі не менше 10 годин. Обміряний нами світловий вихід такого сцинтилятора складає 131%, адгезія 3.5 бали. Недоліком даного способу є тривалість процесу, викликана кількаразовим розпиленням емалі. Крім того, з часом покриття може (19) UA (11) 77544 (13) C2 (21) 20041210828 (22) 27.12.2004 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. № 12, 2006 р. (72) Сенчишин Віталій Георгійович, Гриньов Борис Вікторович, Тицька Валентина Дмитріївна, Лебедев Валентин Миколайович, Мельничук Сергій Вікторович (73) ІНСТИТУТ СЦИНТИЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НАН УКРАЇНИ (56) SU 1139270, 15.01.1994 SU 1725648, 28.02.1994 RU 1722158, 15.06.1994 US 4713198, 15.12.1987 US 4396528, 02.08.1983 3 77544 4 відшаровуватися, в результаті чого світловий чому виключається відшарування і розтріскування вихід знижується. з часом, на відміну від аналогів і прототипу, Відомий спосіб одержання світловідбиваючого адгезія складає 1 бал. покриття на поверхні виробів з полістирольних Як показали наші експерименти: сцинтиляційних матеріалів із шорсткістю Ra = - обробка виробів у суміші розчинника й осад0,03-0,06 мкм, що включає знежирення й одночасжувача менше 25 сек. приводить до одержання не травлення окисляючим розчином, з наступним напівпрозорого покриття недостатньої товщини нанесенням лакофарбового покриття. [В.П. Лебедля повного відбивання світла усередину сцинтидев, Р.Э. Калдма, В.Л. Авраменко. Справочник по лятора; противокоррозионным лакокрасочным покрытиям. - обробка виробів більше 35 сек. приводить до Харьков, Изд-во "Прапор", 1988, с. 110, 118]. появи набряклого шару, здатного до розривів і Знежирення і травлення поверхні перед наневідшарування, що не дозволяє одержати сенням лакофарбового покриття здійснюють прорівномірне покриття, що відбиває; тягом 600 - 1200 сек. при кімнатній температурі якщо порушується співвідношення окисляючим розчином наступного складу (мас. %): компонентів у бік зменшення розчинника і - кислота сірчана 5-52 збільшення осаджувача до 0,5:3,0, то - перманганат калію 0,5-2 світловідбиваюче покриття практично не - нітрат магнію 0,5-1 утворюється через недостатнє розчинення - вода 20-80. поверхні виробу; У результаті одержують шорсткувату поверхякщо порушується співвідношення ню з Ra=0,09-0,1 мкм, що забезпечує більш міцне компонентів у би збільшення розчинника і змензчеплення полімеру з лакофарбовим покриттям. шення осаджувача до 1.5:0,5, то це відбувається Обміряний нами світловий вихід сцинтилятора осадження поверхневих шарів полімеру і покриття складає 132%. адгезія З бали. не утворюється; Недоліками даного способу є: складна - промивання обробленої поверхні менше 60 технологія одержання покриття, прискорене сек. є недостатнім для видалення розчинника з старіння полімеру у часі і поява жовтизни в поверхні виробу і не дозволяє одержати якісне покритті, в результаті чого світловий вихід покриття, що відбиває, а збільшення часу промизнижується. вання більше 120 сек. не приводить до подальМетою цього винаходу є розробка простого шою поліпшення якості покриття. способу одержання світловідбиваючого покриття У таблиці наведений світловий вихід на поверхні виробів з полімерних сцинтиляційних полімерних сцинтиляційних виробів і характериматеріалів, що забезпечує підвищення їхнього стики отриманих покрить при різних значеннях світлового виходу за рахунок збільшення параметрів, що заявляються, а також характерисвітлозбирання. стики покриття, отриманого за способомЯк прототип нами обраний останній з аналогів. прототипом. Поставлена мета досягається тим, що в Спосіб проводять таким чином: вироби з способі одержання світловідбиваючого покриття полімерних сцинтиляційних матеріалів після на поверхні виробів з полімериних сцинтиляційних механічної обробки із шорсткістю Ra = 0,02-0,03 матеріалів, що включає знежирення й обробку мкм, знежирюють водним розчином етилового поверхи виробу з наступною сушкою на повітрі, спирту в співвідношенні 60:40 протягом ЗО сек. відповідно до винаходу, обробка поверхні провопри кімнатній температурі, поміщають у контейнер, дять сумішшю розчинника й осаджувача в проникний для суміші, потім обробляють у суміші співвідношенні 1:(1-2,5) протягом 25-35 сек., після розчинника й осаджувача в співвідношенні 1:(1чого виріб промивають в осаджувані на протязі 602,5) при кімнатній температурі протягом 25-35 сек., 120 сек. після чого промивають осаджувачем не менше 60Як розчинники використовують ароматичні і 120 сек., висушують на повітрі протягом 3-5 годин, хлоровані вуглеводи;. складні ефіри, кетони, потім одну сторону полірують для з'єднання з фодіоксан; осаджувачами є нижчі одноатомні спирт й тоелектронним помножувачем (ФЕП). аліфатичні вуглеводні. Світловідбиваюче покриття можна одержати Обробка в суміші розчинника й осаджувача на поверхні полімерного сцинтиляційного виробу приводить до одночасно; о розчинення поверхнерізних розмірів і конфігурації. вого шару полімеру та його осадження, в Світловий вихід вимірюють за ДСТ 17038.3-79 результаті чого на поверхні виробу утворюється (Детектори іонізуючих випромінювань, білий пористий шар полімеру товщиною 75-90 сцинтиляційні. Метод визначення світлового вихомкм. що має внутрішню неоднорідну структуру й ду детектора по анодному струмі фотоелектронноодночасно е дифузним світловідбиваючим покритго помножувача). Адгезію поверхневого шару до тям. виробу визначають за ДСТ 15140-78 (Методи виОтримана таким чином хімічно модифікована значення адгезії). поверхня забезпечує е4)ективне світловідбивання Збудження сцинтиляцій проводили бетаі. отже, високий коефіцієнт свіглозбирання за раджерелом вісмут 207 з енергією електронів 975 хунок дифузного розсіювання сцинтиляційного кеВ. світла, в результаті чого світловий вихід Приклад 1 збільшується і складає 146-161 %. Сцинтиляційний виріб з полістиролу у вигляді Світловідбиваюче покриття є єдиним цілим з паралелепіпеда після механічної обробки із полімерним сцинтиляційним виробом, завдяки шорсткістю Ra = 0,02-0,03 мкм знежирюють вод 5 77544 6 ним розчином етилового спирту протягом 30 сек. Світловий вихід сцинтилятора складає 148%, при кімнатній температурі, поміщають у контейнер, адгезія 1 бал. проникний для суміші, потім обробляють в суміші Приклад 5 толуолу і ізопропилового спирту в співвідношенні Сцинтиляційний виріб з полівінілтолуола у 1:2,0 при кімнатній температурі і витримують провигляді квадрата після механічної обробки із тягом 30 сек. Після чого виріб промивають в шорсткістю Ra = 0,02-0,03 мкм знежирюють водізопроп иловому спирті при кімнатній температурі ним розчином етилового спирту протягом 30 сек. протягом 100 сек. і висушують на повітрі. при кімнатній температурі, поміщають у контейнер, На поверхні полістирольного сцинтилятора проникний для суміші, потім обробляють в суміші утворюється білий пористий шар товщиною 80 циклогексану і гексану в співвідношенні 1:2,5 при мкм. кімнатній температурі і витримують протягом 35 Світловий вихід сцинтилятора складає 152%, сек. Після чого виріб промивають в гексані при адгезія 1 бал. кімнатній температурі протягом 90 сек. і висушуПриклад 2 ють на повітрі. Сцинтиляційний виріб з полістиролу у вигляді На поверхні полівінілтолуольного сцинтилятоквадрата після механічної обробки із шорсткістю ра утворюється білий пористий шар товщиною 90 Ra = 0,02-0,03 мкм знежирюють водним розчином мкм. етилового спирту протягом 30 сек. при кімнатній Світловий вихід сцинтилятора складає 161%, температурі, поміщають у контейнер, проникний адгезія 1 бал. для суміші, потім обробляють в суміші хлорбензоПриклад 6 лу і гептану в співвідношенні 1:2,5 при кімнатній Сцинтиляційний виріб з полівінілтолуола у температурі і витримують протягом 35 сек. Після вигляді квадрата після механічної обробки із чого виріб промивають в гептані при кімнатній шорсткістю Ra = 0,02-0,03 мкм знежирюють і обтемпературі протягом 60 сек. і висушують на робляють аналогічно прикладу 2. Обробку повітрі. поверхні полівінілтолуольного сцинтилятора проНа поверхні полістирольного сциптилятора водять сумішшю ацетону і пропилового спирту, утворюється білий пористий шар товщиною 90 осадження - пропиловим спиртом. мкм. На поверхні полівінілтолуольного сцинтилятоСвітловий вихід сцинтилятора складає 154%, ра утворюється білий пористий шар товщиною 80 адгезія 1 бал. мкм. Приклад 3 Світловий вихід сцинтилятора складає 157%, Сцинтиляційний виріб з поліметилметакрилату адгезія 1 бал. у вигляді квадрата після механічної обробки із Одну зі сторін сцинтилятора після одержання шорсткістю Ra = 0,02-0,03 мкм знежирюють водсвітловідбиваючого покриття додатково полірують ним розчином етилового спирту протягом 30 сек. для з'єднання з ФЕП. при кімнатній температурі, поміщають у контейнер, Як випливає з таблиці, рішення задачі проникний для суміші, потім обробляють в суміші забезпечується тільки в межах параметрів, що хлороформу і гептану в співвідношенні 1:2,5 при заявляються, наданих для полістирольних кімнатній температурі і витримують протягом 25 сцинтиляторів (приклади 1-3), при виході за сек. Після чого виріб промивають в гептані при граничні значення не вдається одержати покриття, кімнатній температурі протягом 60 сек. і висушущо відбиває, яке забезпечує максимальний ють на повітрі. світловий вихід сцинтилятора. Приклад 7 На поверхні поліметилметакрилатного сцинпідтверджує той факт, що промивання осаджуватилятора утворюється білий пористий шар товщичем більш 120 сек. практично не поліпшує ною 75 мкм. світловий вихід. Світловий вихід сцинтилятора складає 146%, Утворення пористого світловідбиваючого поадгезія 1 бал. криття на поверхні полімерного сцинтиляційного Приклад 4 виробу забезпечує ефективне світловідбивання і Сцинтиляційний виріб з поліметилметакрилату максимальне світлозбирання, завдяки чому велиу вигляді паралелепіпеда після механічної обробчина світлового виходу збільшується в 1,1 - 1,2 ки із шорсткістю Ra = 02-0,03 мкм знежирюють і рази в порівнянні з прототипом. обробляють аналогічно прикладу 2. Обробку Спосіб є високотехнологічним, простим у поверхні поліметилметакрилатного сцинтилятора реалізації і скорочує час одержання проводять сумішшю етилацетату та амілового світловідбиваючого покриття в 5-6 разів у спирту, осадження - аміловим спиртом. порівнянні з прототипом. На поверхні поліметилметакрилатного сцинтилятора утворюється білий пористий шар товщиною 80 мкм. Таблиця № приклада 1 2 Сполука обробки: розчинник/ /осаджувач, об'ємні частини 1:1,0 1:2,0 Час обробки. сек. Час промивання, сек. Товщина покриття, мкм Світловий вихід, УЕСВ Адгезія, бали 25 30 120 100 75 80 150 152 1 1 7 77544 8 3 1-2 5 35 60 4 1:2,5 20 120 5 1:2,5 40 120 6 7 1:2,5 1:2,5 35 35 50 140 8 0,5:3,0 35 120 9 1,5:0,5 35 120 10 прототип 90 Напівпрозоре покриття Нерівномірне покриття 50 90 Практично немає покриття Практично немає покриття 200 154 1 Продовження табл. 110 2,5 100 3,5 130 154 1 1 90 2,5 85 2.5 132 3 Примітка: Світловий вихід виробів з полімерних сцинтиляційних матеріалів вимірюють стосовно сцинтилятора, обгорненого чорним папером, світловий вихід якого прийнятий за 100%. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601