Сцинтиляційний детектор іонізуючих випромінювань та спосіб його одержання

1. Сцинтилляционный детектор ионизирующих излучений содержащий прозрач ную твердую подложку с нанесенной на нее пленкой из сциитилляционного материала на основе органического молекулярного вещества, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве органического молекулярного вещества использован паратерфенил, содержащий 1,4-дифенилбутадиен~1.3 при следующем соотношении компонентов, мол %, дифенил бутадиен 10-10 паратерфенил остальное 2. Способ получения сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений, включающий термическое испарение в вакууме органических сцинтилляторов на подложку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что паратерфенил смешивают с 1,4-дифенилбутадиеном-1,3, затем осаждают его в вакууме 1,3 10 -6,6 10~3 Па при температуре испарителя 353-363 К на подложку с температурой 313-323 К Изобретение относится к технологии изготовления сцинтилляционных детекторов, предназначенных для регистрации ионизирующих излучений при наличии фонового излучения Известен детектор в виде тонкой пленки стильбена[1], которая нанесена на поверхность световода - подложки методом термического испарения в вакууме Осаждение велось при вакууме (1 3 - 3 9) 10 Па и температуре испарителя 373^423 К на прогретую подложку Недостатком этого сцинтилляционного материала и способа получения детектора на его основе является то что использование в качестве сырья при напылении стильбена не позволяет получить детектор с высоким световым выходом при регистрации бета-излучения из-за низкой конверсионной эффективности этого сцинтилляционного материала. Известен детектор на основе пленки антрацена [2], изготовленный напылением антрацена на прозрачную для света сцинтилляций подложку при температуре Т = 300 К, в вакууме 6,6 10 А Па. Детекторы на основе пленок антрацена, имея более высокий (в ~ 1 5 раза) световой выход чем детекторы на основе пленок стильбе на, применялись для регистрации бета-излучения при наличии у-фонэ Недостатком этого сцинтилляционного материала и способа получения детектора на его основе является то, что при использо С > сл о 5443 вании антрацена в качестве сырья и указанных выше технологических параметров получения пленок, детекторы на их основе имеют недостаточно высокий световой выход, отсутствует возможность получения бо- 5 лее толстых пленок с удовлетворительным световым выходом, наблюдается ухудшение светового выхода антрацена со временем из-за старения под воздействием фотохимического окисления. 10 Наиболее близким техническим решением к предполагаемому является решение [2]. Задачей изобретения является создание сцинтилляционного детектора ионизи- 15 рующих излучений и разработка способа получения этого детектора, обеспечивающих увеличение светового выхода детектора при сохранении избирательной способности, что выражается в малой чувст- 20 вительности к фоновому излучению. Указанная задача решается тем, что в сцинтилляционном детекторе ионизирующих излучений, содержащем прозрачную твердую подложку с нанесенной на нее 25 пленкой из органического молекулярного вещества, согласно изобретению, в качестве органического молекулярного вещества использован паратерфенил, содержащий •?,4-дифенилбутадиен-1,3 при следующем 30 соотношении компонентов, мол.%: Дифенилбутадиен 10—10'1 Паратерфенил Остальное. В способе получения сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений на 35 основе сцинтилляционного материала, включающем термическое испарение в вакууме органических сцинтилляторов на подложку, согласно изобретению, в качестве сцинтилляционного материала используют 40 паратерфенил, который смешивают с 1,4дифенилбутадиеном-1,3 при следующем соотношении компонентов, моль.%: Дифенилбутадиен 10^-1 О*1, Паратерфенил Остальное, 45 затем осаждают его в вакууме 1,3*10~2— 6,610" Па при температуре испарителя 353-363 К на подложку с температурой 313323 К. Экспериментально подобранная концен- 50 трация активатора в паратерфениле IQ^-IO'11 моль.% является оптимальной для детекторов на основе поликристаллических пленок паратерфенила. Увеличение концентрации активатора более 10"1 моль.% 55 приводит к полимеризации дифенилбутадиена в расплаве и, как следствие, к ухудшению светового выхода детектора. Уменьшение концентрации активатора меньше 10" моль.% приводит к спаду кон версионной эффективности сцинтилляционного материала, что приводит к снижению светового выхода детектора на его основе. Степень вакуума 1.3'10"-6,6'Ю" Па обеспечивает необходимый механизм испарения и получения осажденного слоя с высокими сцинтилляционными характеристиками. Более низкое значение степени вакуума меньше 1,3 10 Па приводит к ухудшению чистоты осаждаемого слоя, появлению дополнительных примесей, а это ухудшает световой выход детектора. Использование степени вакуума выше б.б" 10"3 Па нецелесообразно в связи с тем, что проведение процесса осаждения при более высоком вакууме не приводит к увеличению светового выхода. Прогрев подложки до 313-323 К обеспечивает равномерность светового выхода осажденного слоя и улучшение адгезии этого слоя и подложки. Температура ниже 313 К не обеспечивает необходимого механизма роста пленки паратерфенила из-за недостаточной диффузии осажденных частиц, что приводит к неравномерности светового выхода. Низкая температура подложки не обеспечивает также необходимую адгезию пленки и подложки. Температура более 323 К приводит к реиспарению паратерфенила с подложки и нарушению процесса осаждения. Используемая температура испарителя 353-363 К является оптимальной для испаряемого сырья с учетом других физико-технологических параметров напыления. Температура испарителя ниже 353 К не обеспечивает необходимую скорость испарения и механизм роста пленок для получения пленок с требуемым световым выходом. Температура испарителя выше 363 К приводит к взрывному характеру испарения, к разбрасыванию из испарителя, в виде лодочки, сырья и его нерациональному использованию. Заявляемый способ включает в себя следующие операции; 1. Подготавливают сырье. 2. Помещают сырье а испаритель. 3. Производят откачку вакуумной системы. 4. Прогревают подложку. 5. Осуществляют нагрев испарителя. 6. Производят осаждение пленки на подложку. Пример конкретного выполнения Было изготовлено два детектора по техническому решению, соответствующему аналогу, для чего на прогретую до 323 К подложку в виде диска из стекла К-8 осаж 5443 г) исследование зависимости светового дался в вакууме 2.6 10f Па стильбен при выхода пленки паратерфенипа от степени температуре испарителя AQ3°K Размеры вакуума при концентрации активатора 10 2 детекторов; диск из стекл ч - диаметр 20 мм, моль %. при температуре подложки 320 К и толщина 2 мм, пленка етильбечз - диамет5 при температуре испарителя 360 К (фиг.З). ром 15 мм, толщиной 10-15 м ш , Исследования показали, что оптимальТаких же размеров изготовлены три деными являются следующие физико-технотектора по способу, соответствующему прологические параметры тотипу и предлагаемому решению. - температура подложки - 313-323 К; В соответствии с техническим решени- температура испарителя - 353-363 К: ем, соответствующем прототипу, на под- 10 - концентрация активатора - 10" -10 ложку при температуре 300°К в вакууме моль %; 6,6 10"4 Па наносится сцинтиллятор антра- степень вакуума 1,3 1О'2-6,6 Ю"3 Па. цен. В таблице приведены значения светоПо предлагаемому решению проведено: 15 вого выхода для образцов, полученных при использовании технического решения, соа) исследование зависимости светового ответствующего аналогу, прототипу и предвыхода от температуры подложки - световолагаемому решению да при концентрации активатора 10 моль.%, в вакууме 3 10~3 Па, при температуСветовой выход детекторов, изготовре испарителя 360 К (фиг. 1 а); 20 ленных по способу аналога, прототипа и по б) исследование зависимости светового предлагаемому способу определялся при выхода от температуры испарителя при конвозбуждении сцинтилляций конверсионныцентрации активатора 10' моль.%, в вакууме ми электронами энергий 18 кэВ. Измерения 3 10 Па при температуре подложки 320 К производились в соответствии с ГОСТ (фиг. 16); 25 17039.0-79-ГОСТ 17038 7-79. Таким образом, предлагаемое решение в) исследование зависимости светового по сравнению с аналогом обеспечивает увевыхода от концентрации активатора при личение светового выхода в среднем на получении пленок в вакууме 3 10 Па, при 166%, по сравнению с прототипом - на температуре испарителя 3G0 К и температуре подложки 320 К (фиг.2); 30 116%. Параметр / / / Сцинтилляционный детектор и способ его получения Техн. решение по аналогу Техн. решение по прототипу Техн. решение по предлагаемому решен. 1 / образца Световой выход отн едн.,% Среднее значение 2 3 4 5 6 7 8 100 108 153 167 171 272 256 282 104 164 П р и м е ч а н и е световой выход образца № 1 принят за 100%. 270 5443 V О f 200 (00 300 д20 340 360 3S0 5DD 200 10 ~э /ОJ /О С мо/ц % 5443 ъоо . 75 ІЛ 200 о_ У p ./ Фс/г. 5 Упорядник Ю.Видай Замовлення 608 Техред М.Моргентал Коректор М.Ткач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиГв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна. 101 crrr