Спосіб виготовлення сцинтиляторів на основі лужногалоїдних кристалів, зокрема активованих монокристалів йодиду літію

Спосіб виготовлення сцинтиляторів на основі лужногалоїдних кристалів, зокрема активованих монокристалів йодиду літію, що включає шліфування торцевих поверхонь заготівки кристалу аб C2 1 3 80507 4 кту приводить до ускладнення процесу ки виникаючі при абразивній шліфовці порушення виготовлення, ризику руйнування кристалів і обприповерхневого шару монокристалів (у тому чисмеження умов експлуатації сцинтиляторів через лі пружні напруги) не знімаються і подальшим попричину, зазначеної при розгляданні першого аналіруванням, яке лише загладжуючи рельєф і замулогу. ровуючи зерна попереднього абразиву, стабілізує Відомий спосіб виготовлення сцинтиляторів на ці порушення. При цьому загладжування рельєфу основі лужногалоїдних кристалів NaІ:Tl [Заявка унаслідок утворення пластифікованого шару Укр, №200503655 від 18.04.05 г., G01T1/20], що (склоподібний шар Бальбі), що володіє властивосвключає шліфування торцевих поверхонь заготівтями, які гасять радіолюмінесценцію, обумовлює ки кристалу абразивним порошком карбіду кремдодаткове погіршення характеристик сцинтилятонію (розмір зерна 63мкм) у змочувальній рідині, що ру. Використовування силіконового клею як оптичмістить суміш олігодіметилсилоксану ПМС-5 й оліного контакту для зчленування заготівки кристалу годіетилсилоксану ПЕС-3 у кількості 5-20 % від її з вихідним вікном створює ряд труднощів. Для маси, видалення відходів шліфування шляхом забезпечення адгезії клей вибирають з достатньо промивання кристалу у тетраетоксісилані, обробку високою в'язкістю, Відповідно, для розм'якшення поверхні з боку вхідного вікна абразивним матеріклею його підігрівають до температури 30-50°С. У алом з високою відбиваючою здатністю (наприрезультаті процес виготовлення сцинтилятору клад, оксидом алюмінію з розміром зерна 63мкм), ускладнюється і виникає небезпека руйнування оптичне зчленування заготівки кристалу з вихідкристалу із-за різкого нагріву його поверхні при ним вікном з використанням кремнійорганічної контакті з нагрітим клеєм. Крім того, використовукомпозиції, що вулканізується при кімнатній темвання цього матеріалу обмежує експлуатаційні пературі по реакції поліприєднання кремнійорганіможливості сцинтилятору, оскільки силіконовий чним гелем СУРЕЛ СЛ-1, і упакування у корпус. клей працездатний тільки у інтервалі температур При цьому вказану кремнійорганічну композицію від -15 до +40°С. використовують у рідкому стані до початку й гелеВідомий спосіб виготовлення сцинтиляторів на утворення. Відомий спосіб забезпечує поліпшення основі монокристалів йодиду літію, активованого сцинтиляційних й експлуатаційних характеристик європієм [Пат. РФ № 1609315, МПК G01Т1/20], що сцинтиляторів на основі кристалів йодиду цезію і включає шліфування торцевих поверхонь кристанатрію у порівнянні з попередніми аналогами за лу абразивним матеріалом з розміром зерна рахунок поліпшення якості поверхні. Застосування 14...40мкм (шліфувальною водостійкою шкуркою тетраетоксісилану для очищення відшліфованих КМЗМ40, КМЗМ14, або електрокорундовими поповерхонь дозволяє досягти поліпшення оптичних рошками), оптичне зчленування заготівки кристалу властивостей поверхні за рахунок більш повнішого з вихідним вікном за допомогою силіконового клею видалення відходів шліфування - зруйнованих та упакування у корпуси сцинтиляторів. частинок сцинтилятору і залишкової кремнійоргаУ порівнянні з першим аналогом, спосіб забезнічної рідини. Шліфування поверхні з боку вихіднопечує краще енергетичне розділення за рахунок го й вхідного вікна абразивом у складі із кремнійополіпшення відбиваючої властивості поверхонь у рганічною рідиною приводять до створення сцинтиляторів. глибокого рельєфного шару, що підвищує ефектиНедоліками способу є те, що він забезпечує вність світлозбирання сцинтиляторів великої плоотримання сцинтиляторів, що мають відносно нещі у формі пластин (з малим відношенням висоти високі характеристики і стійкість у процесі експлудо діаметру). Подальша обробка промитої поверхатації. Це обумовлено наступним. Технологічний ні сцинтилятору абразивним порошком, що волопроцес виготовлення високо гігроскопічних крисдіє високою відбиваючою здатністю, дозволяє поталів LiІ:Eu здійснюють в умовах інертної атмосліпшити сцинтиляційні характеристики за рахунок фери, або атмосфері сухого повітря. У цих умовах поліпшення її оптичних властивостей. Викорискристали осушують і на їх поверхні утворюється тання кремнійорганічних композицій, що вулканігідролізна плівка. Відомо що механічною обробкою зуються по реакції поліприєднання для оптичного можна знизити зміст зв'язаної води на поверхні і в зчленування сцинтилятору з вихідним вікном, заприповерхневому шарі, проте повністю видалити її безпечує підвищення їх надійності. Це обумовлено не вдається. Наявність залишкової вологи створює тим, що вулканізати зазначених композицій волоумови для гідролізу матеріалу (особливо під вплидіють високою деструктивною стійкістю у системі вом світла), що супроводжується утворенням кондетектору з обмеженим доступом повітря у інтерденсату йоду і деградацією функціональних паравалі температур від -55 до +200°С. метрів. У процесі експлуатації детекторів при дії Проте зазначений спосіб не придатний для випідвищених температур відбувається десорбція готовлення сцинтиляторів на основі кристалів йовологи, що приводить до погіршення світловідбидиду літію через їх хімічну взаємодію з тетраетокваючих властивостей поверхні і прилеглого до неї сісиланом і ПЕС-3, про що свідчить поява жовтосвітловідбиваючого матеріалу. Крім того, зазначекоричневого забарвлення поверхні кристалу LiІ:Eu, ний спосіб обробки поверхні вихідного вікна сцинщо приводить до різкого погіршення параметрів тилятору приводить до значного ступеня шорсткосцинтилятору за рахунок погіршення прозорості сті, що знижує ефективність світлозбирання і матеріалу. Крім того, зазначений спосіб обробки приводить до погіршення сцинтиляційних характеповерхні вихідного вікна сцинтилятору приводить ристик сцинтилятору. Цей ефект особливо яскраво до значного ступеня шорсткості, що знижує ефеквиражений для сцинтиляторів з відношенням витивність світлозбирання й приводить до погіршенсоти до діаметру, близьким до 1 і більше. Викориня сцинтиляційних характеристик сцинтиляторів з стовування силіконового клею як оптичного конта 5 80507 6 ня приводить до погіршення оптичної прозорості і відношенням висоти до діаметра, близьким до 1 і нейтралізує процес вулканізації композиції, що більше. знижує надійність оптичного зчленування сцинтиУ всіх наведених аналогах бічну поверхню облятору з вихідним вікном і, відповідно, його ексробляють абразивним матеріалом (наприклад, плуатаційні параметри. Вищевикладене, на думку оксидом алюмінію з розміром зерна 63мкм) до авторів, обумовлено наступною обставиною, У отримання однорідної матової поверхні. початковий період вулканізації разом з реакцією По кількості загальних ознак за прототип нами поліприєднання: ~О-Si-CH=CH2+His~→O-Siвибраний останній з аналогів. CH2CH2-Si можливо протікання побічних реакцій. В основу запропонованого винаходу поставЗокрема, у присутності кисню повітря, можливо лене завдання розробки способу виготовлення протікання реакцій, у яких можуть брати участь сцинтиляторів на основі лужногалоїдних кристалів, функціональні групи зшиваючого агента: зокрема, активованих монокристалів йодиду літію, 2SіH+О2→2SiOH, 2SiOH→SiOSi+H2O. При цьому що забезпечує одержання високих сцинтиляційних слідові кількості води, що виділяється, можуть і експлуатаційних параметрів. Рішення поставлевзаємодіяти з кристалом йодиду літію з утворенної задачі забезпечується тим, що у способі вигоням гідрооксидних, оксигідрооксидних груп і вільтовлення сцинтилятору на основі лужногалоїдних ного йоду, що приводить до погіршення прозорості кристалів, зокрема, активованих монокристалів композиції і нейтралізації процесу вулканізації. йодиду літію, що включає шліфування торцевих Витримка приготовленої кремнійорганічної компоповерхонь заготівки кристалу абразивним порошзиції перед її використанням до появи ознак гелеуком у змочувальній рідині, видалення відходів творення дозволяє виключити можливість впливу шліфування шляхом промивання кристалів кремна сцинтилятор йодиду літію кисневмісних продукнійорганічною рідиною, обробку торцевої поверхні тів протікання побічних реакцій на початковій стаз боку вхідного вікна порошком з високою відбидії вулканізації, створити умови для запобігання ваючою здатністю, з розміром зерна 63мкм, оптигідролізу йодиду літію і вулканізації композиції. чне зчленування сцинтилятору з вихідним вікном з Оцінка початку гелеутворення кремнійорганічної використанням кремнійорганічної композиції, що композиції визначається експериментально по вулканізується при кімнатній температурі по реакзміні її текучості - коли текучість приготовленої ції поліприєднання і упакування сцинтилятора у композиції помітно зменшується, але при цьому корпус, згідно винаходу, як змочувальну й промиввона ще не затверділа і володіє рухливістю. Звину кремнійорганічну рідину використовують гексачайно, після початку гелеутворення клейової комметилдісилазан, полірування поверхні заготівки позиції, незважаючи на те, що вона має певну русцинтилятору з боку вихідного вікна проводять хливість, її не рекомендують використовувати порошком LiF з розміром частинок 3...5мкм, а кре[Ковальчук А.М. Технология склеивания. - Лесная мнійорганічну композицію перед оптичним зчленупромышленность . 1972. С. 69]. Відмінною рисою ванням витримують у сухій атмосфері до початку кристалів йодидів літію від інших лужногалоїдних гелеутворення. кристалів є те, що при нанесенні на їх поверхню Використання у якості активної промивної рікремнійорганічної композиції у початковий період дини гексаметилдісилазану дозволяє не тільки гелеутворення, в'язкість останньої зменшується, очистити поверхню кристалів від слідів абразивновона краще змочує поверхню кристалу, що сприяє го матеріалу, але і зменшити вміст залишкової її більш повному контакту з поверхнею, а отже вологи у приповерхневих шарах, що зменшує віропідвищенню міцності оптичного зчленування. гідність гідролізу і збільшує прозорість матеріалу. Приклади реалізації способу: Враховуючи, що взаємодія теплових нейтронів з Приклад 1 кристалом відбувається у досить тонкому поверхЗапропонований спосіб був перевірений у деневому шарі поліпшення якості обробленої повертекторах на основі монокристалів LiІ:Eu, з розміхні сцинтилятору дозволяє підвищити його сцинрами Ø10х12 мм. Відповідно до запропонованого тиляційні характеристики. Для полірування у способу, торцеві грані поверхні шліфували порошпроцесі експерименту використовувалися різні ком електрокорунду з розміром зерна 28мкм у абразивні порошки з розміром зерна 3...5мкм: складі з гексаметилдісилазаном (ГМДС). ВідшліАl2О3, ТіО2, ZnO, LiF. Кращі результати досягнуті фовані поверхні промивалися ГМДС. Поверхня при використанні LiF. Полірування промитої повесцинтиляторів з боку вихідного вікна оброблялася рхні сцинтилятору з боку вихідного вікна порошком порошком LiF з розміром частинок абразиву 5мкм, LiF з розміром частинок 3...5мкм забезпечує піда інші - порошком оксиду алюмінію з розміром зервищення оптичної чистоти, що покращує умови на 63мкм до утворення однорідної матової поверпередачі світла з сцинтилятору і дозволяє додатхні. Готують кремнійорганічну композицію СУРЕЛ ково поліпшити його сцинтиляційні характеристиСЛ-1 і витримують її до початку гелеутворення ки. Діапазон розміру абразивного порошку, що протягом 4-х годин. Наносять дозовану кількість заявляється, вибраний у процесі проведення екскомпозиції на відполірований торець сцинтилятопериментів. Збільшення розміру полірувального ру, зчленують з вихідним вікном і здійснюють упапорошку >5мкм знижує оптичну чистоту відполірокування сцинтилятору. Вимірюють сцинтиляційні ваної поверхні, а зменшення розміру зерна абрахарактеристики виготовлених сцинтиляторів на зиву