Пластмасовий сцинтилятор

ЯЛЛ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ OICJ N" СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН (5Р4Г G 01 Т 1/203 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГТИЯМ ПРИ ПЧНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) (22) (72) И.Б. В.Э, (53) 4257692/40-25 08.06.87 ' * • t Г.П. Волосюк, О.А. Гундер, Петрова, Л.В. Серцова, Н.С. Ген, Леман и Ю.П. Дормидонтов 621.387.46 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР » 818287, кл. G 01 Т 1/203, 1978. Авторское свидетельство СССР М 1095789, кл. G 01 Т 1/203, 1982. » (54) ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТШ1ЛЯТОР (57) Изобретение относится к детекторам ионизирующих излучений на основе пластмассовых сцинтилляторов (ПС) и может быть использовано в приборах для регистрации ниэкоэнергетического фотонного излучения с энергией 20 200 кэВ, Целью изобретения является повышение эффективности регистрации I низкоэнергетического (20-200 кэВ) ионизирунщего излучения. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве металлосодержащих соединений,, включенных в пластмассовый сцинтиллятор, использованы алкиральные соединения олова или свинца с содержанием до 30 мас.%. Преимуществом предлагаемого П является его С высокий световой выход при большой концентрации металлосодержащего соединения. Это позволит достичь хорошего разрешения сцинцилляторов и расширить область их использования для а спектрометрических целей* 1 табл. 1 Изобретение относится к технике измерения ионизирукщих излучений с помощью пластмассовых сцинтилляторов (ПС) с повышенным средним атомным номером и может быть использовано в экспериментальных установках и приборах для регистрации низкоэнергетического фотонного излучения (20200 кэВ). Целью изобретения является повы-1 шение эффективности регистрации низ-^ коэнергетического (20-200 кэВ) ионизирующего излучения„ улучшение санитарно-гигиенических условий труда и техники безопасности в процессе изготовления ПС, теплостойкости и оптической прозрачности. Сущность изобретения заключается в том, что Е качестве металлосодержащих соединений, включенных в 9-89 ппастмассовый сцинтиллятор, использованы алкиральные соединения олова или свинца с содержанием до 30 мас.%. В качестве основы могут быть использованы мономеры: стирол, винилтолуол, винилксилол и их смеси с метилмет акрил ат ом, В качестве первичной люминесцирующей добавки может быть использована любая добавка, применяемая в пластмассовых сцинтилляторах: п-терфенил (ТР) или 2,5-дифенилоксаэол>(РРО) , или 2-фенил-5-(4-бифенилоксадиазол1,3 (РВД)» или 2-(1-нафтил)-5-фенилоксазол (o(NPO) и др. В качестве вторичной люминесцирующей добавки может быть использован любой сместитель спектра, применяемый для этих целей: 1,4-ди-2-(5-фенилоксазолил)-бензол (РОРОР) или 1464706 тетрафенилбутадиен (ТРБ) или 1,3,5известному ПС; температура стекловай^-трифенилпиразолин ЇТРЙ 1 )» „ ния 100% к эталону и 110% к и з в е с т ПС предлагаемого состава можно ному ПС, получить термической радикальной П р и м е р З . В ампулу из термо5 полимеризацией указанных мономеров стойкого стекла загружают 1,5% РВД, или их смесей с метилметакрилатом 0,05% ТР &г , 5,0% дифенилдиметилолов атмосфере азота при 125-170°С с в а , 60% стирола и 28,45% ММА, Далее последующей механической обработкой процесс осуществляют, как в примере блок-яаготовки либо из расплава ме- 10 1. тодами э к с т р у з и и , литья под давлениВыходные данные полученного о б ем, пресс-литья. разца диаметром 40 мм, высотой 20 мм; П р и м е р 1, В ампулу иа термоотносительный световой выход составстойкого стекла в исходный состав ляет 85% от эталона и 95% по отношезагружают 2% ТР, 0,2% РОРОР, 15% 15 нию к известному ПС; поглощение гамтрифенилметилолова и заливают 82,8% ма-квантов с энергией 60 кэВ составсвежеперегнанного стирола. Ампулы ляет 250% по отношению к эталону продувают азотом в течение 5 мин. и 150% по отношению к известному Затем ампулы запаивают и помещают в ПС; температура стеклования с о с т а в термостат с теплоносителем' при t = 20 ляет 102% ио отношению к эталону и - 125°С. После растворения добавок столько же к известному ПС, температуру повьяпают до 160°С и выП р и м е р 4. В ампулу из термодерживают при этой температуре в т е стойкого стекла загружают 2% ai NPO, чение 72 ч . Для снятия напряжений, 2% РОРОР и 20% триметилфенилолова 'развивающихся в блоке, проводят о т 25 и заливают 50% винилтолуола''и 27,8% жиг по 5 С С в 1 ч до 80 с С. Ампулы ММА. разбивают и полученные образцы помеВыходные данные полученного образщают в термостат для самоохлаждения ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: до комнатной температуры. Затем оботносительный световой выход составразцы освобождают от остатков с т е к 30 ляет 95% от эталона и 105% от и з л а , подвергают механической обработвестного ПС; поглощение гамма-кванке (шлифовке, полировке), , тов с энергией 60 кзВ составляет Выходные данные полученного образ285% по отношению к эталону и 170% / ца диаметром 40 мм и высотой' 40 мм: по отношению к известному ПС; темпеотносительный световой выход составратура стеклования составляет 95% л я е т 85% по отношению к эталону и 3 5 по отношению к эталону и 105% по от95% по отношению к известному ПС; ношению к известному ПС, поглощение гамма-квантов с энергией П р и м е р 5, В ампулу из термо60 кэВ составляет 250% по отношению , стойкого стекла загружают 1,5% РВД, ЇР эталону и 150% по отношению к и з 40 0 , 1 ^ РОРОР и 30% триметилфенилсвинвестному ПС; температура стекловаца и заливают 68,4% свежеперегнанноние, характеризующая теплостойкость, го винилксипола. составляет 100% по отношению к э т а Выходные данные полученного облону, П0% по отношению к известноразца диаметром 40 мм, высотой 40 мм! му ПС. 45 относительный световой выход составП р и м е р 2 , В ампулу из термоляет 80% от эталона и 90% от и з в е с т стойкого стекла загружают 2% ТР, ного ПС; поглощение гамма-квантов 0,2% РОРОР, 3% трифенилметилолова с энергией 60 кэВ составляет 240% и 94,8% свежеперегнанного стирола. от эталона и 160% от известного ПС; Далее процесс осуществляют, как в 50 температура стеклования составляет примере 1. 150% от эталона и 170% по отношению к известному ПС. Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм, высотой 40 мм: П р и м е р 6, В ампулу из т е р относительный световой выход составмостойкого стекла загружают 1,5% ляет 80% по отношению к эталону и г 55 РВД» 0,1% РОРОР и 15% дифенилдиметил1 90% от известного ПС, эффективность свинца и запивают 83,4% винилксилола . поглощения гамма-квантов с энергией Выходные данные полученного образ60 кэВ составляет 100% по отношению ца диаметром 40 мм, высотой 40 мм: к эталону и 120% по отношению к .. относительный световой выход с о с т а в - . 5 1464706 от эталона и 90% от известВ таблице приведены сравнительные ляет 80% данные известного ЛС, базового объекного ЛС;,поглощение гамма-квантов с та н предлагаемого ПС, энергией 60 кэВ, составляет 250% Как видно из таблицы П предлагаеС по отношению к эталону и 150% по отмого состава при сохранении высокого ношению к известному ПС; температура светового выхода, прозрачности и стеклования составляет 145% по отнотеплостойкости обладают по сравнению шению к эталону и 165% по отношению с прототипом более эффективным поглок известному ПС. П р и м е р 7 . В ампулу из термо- 10 щением гамма-квантов с энергией 60 кэВ. стойкого стекла'загружают 3% ТР# 0,1 2 Увеличение поглощения низкоэнерTPJ f 20% дифенилдиметилолова и залигетического фотонного излучения при вают 77,9% свбжеперегнанного винилсохранении высокого светового выхода толуола» Выходные данные полученного образ- 15 существенно (в 1,5 раза) повышает ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: эффективность регистрации гамма-кванотносительный световой выход составлятов низких энергий, что значительно ет 100% по отношению к эталону и расширяет область применения детекто110% по отношению к известному ПС; ров гамма- и рентгеновского излуче-* поглощение гамма-квантов с энергией 20 ния, используемых в ядерных и косми60 кэВ составляет 270% по отношению ческих исследованиях. Высокая прозк эталону и 160% по отношению к израчность дает возможность изготавливестному ПС; температура стеклования вать детекторы различных размеров и составляет 110% по отношению к эталосложной конфигурации. Высокий светену и 125% по отношению к известному 25 вой выход в сочетании с высокой эфПС. фективностью регистрации даст возможП р и м е р е . В ампулу из термоность уменьшить габариты сцинтиллястойкого стекла загружают 2% ТР, 0,5% тора, что позволяет снизить их стоиТРВ, 15% триметилфенилолова и заливамость. ют 82,5% свежеперегнанного винил30 Преимуществом предлагаемогй сцинксилола. тиллятора является его высокий свеВыходные данные полученного образтовой выход при большой концентрации ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: металлосодержащего соединения. Это относительный световой выход составпозволит достичь хорошего разрешения ляет 11% по отношению к эталону и 35 сцинтилляторов и расширить область 110% по отношению к известному ПС; их использования для спектрометричесПоглощение гамма-квантов с энергией ких целей. 60 кэВ составляет 270% по отношению Меньшая летучесть предлагаемых к эталону и 160% по отношению к изметаллосодержащих соединений позвовестному ПС; температура стеклова40 ляет снизить токсичность вредных ния составляет 110% по отношению к выбросов, паров, выделяющихся при эталону и 125% по отношению к иявестполучении П и особеннопри формироС ному TIC. вании П из расплава. Это улучшит С П р и м е р 9. В ампулу из термосанитарно-гигиенические условия труа стойкого стекла загружают 2% ТР, 45 Д ПРИ получении ПС, 0,2% РОРОР, 35% трифенилметилолова ПС предлагаемого состава найдут и заливают 62,8% стирола. широкое применение в различных областях науки и техники, особенно для Выходные данные полученного образконтроля малых уровней загрязнения ца диаметром 40 мм и высотой 40 мм: 50 радионуклидами воздуха и вод окружаотносительный световой выход 70% ющей среды в районах атомных электпо отношению к эталону и 77% по отростанций. ношению к известному ПС; поглощение гамма-квантов с энергией 60 кэВ соси з о б р е т е н и я тавляет 250% по отношению к эталону • 55 Ф о р м у л а и 150% по"отношению к известному Пластмассовый сцинтиллятор на осПС; температура стеклования составнове винилароматических полимеров ляет 100% по отношению к эталону и или сополимеров винилароматических известному ПС. 1464706 формулы мономеров с метилметакрилатом, вклкг Нз>щ- (Г Ч Н 5 ) П Sn или чающий лгоминесцирующие добавки и (СН 3 ) № - (С ё Н,) РЬ, где m - 1-3; п=3-1, при следующем соотношении комметаллосодержащее соединение, о т понентов, мас.%: л и ч а ю щ и й с я тем, что, с Первичная люминесцицелью повышения эффективности рерукяцая добавка 1,5-3,0 гистрации ионизирующего излучения Вторичная люминесс энергией от 20 до 200 кэВ, оптичесцирующая добавка 0^05-0,5 кой прозрачности и теплостойкости Металлосодержащее сцинтнллятора, металлосодержащее сое-/№ соединение 5-30 динение состоит из алкиларильных Полимерная основа Остальное соединений олова или свинца общей Состав пластмассового сцинтиллятора и его размеры ПС. Световой выход % 3 2 1 Эталон (базовый объект) Стирол' + 2% ТР + 0,2% РОРОР 0 40. мм, h • 40 мм Известный Стирол + 2% ТР + 0,2% РОРОР + 15% гексабутнлоловооксида 0 40 мм, h я 20 мм 1: -" ' ' Предлагаемый То же -" Предлагаемый * ' . -|!- . Прозрачности см"' 6 30 80 0,013 .90 50 80 0,050 Стирол + 2% РО + 0,2% РОРОР + 15% трибутилоловокапроната 0 40 мм, h" я 20 мм 90 50 70 0,032 Стирол + 2% ТР, 0,2% РОРОР + 15% трифеяилметилолова 0 40 мм, h = 40 мм > 85 74 85 0,032 50 80 0,013 82 0,040 100 . Стирол + 2% ТР + 0 , 2 % РОРОР + 3% трифенилметилолова Q 40 мм, h я 40 мм 5 . Поглоще- Темпение гам- ратура ма-кван- стеклотов вания, 60 кэВ, °С % 4 5 Стирол + М А 28,4% + М + 0,05% ТРЛ 1 + 5,0% дифенилдиметилолова , Ф 40 мм, h з 20 мм 85 75 Винилтолуол + М А 17,8% + М + 2%