Сцинтиблок

 

СЩНТИБЛОК, содержащий корпус с размещенными в нем сцинтиллятором , оптически соединенным с фотоумножителем , и частично окружающим сцинтиллятор эластичньт отражателем из низкомолекулярного ка:учука, рас-положенным в пространстве мржду корпусом и сцинтиллятЬром с фотоумножителем , отличающий с я тем, TITO,, с целью повышения чувствительности и долговечности устройства, отражатель выполнен из низкомолеку ,лярного привитого полистиролполисильксанового каучука стйросила. (Л ф

l "

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLlHAfIHGTH×ÅCHÈÕ

РЕСПУБЛИК

le 4 С Oi Т 1/202

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3521369/18-25 г (22) 13. 12. 82 .(46) 07.04.88. Бюл. 9 13 (71) Институт геохимии и аналитической химии нм.В.И.Вернадского (72) Ю.А.Сурков, Л.Р.Диамент, .

О.П.Соборнов и E.Ý.Егорова (53) 539. 1.073 (088.8) (56) Сурков Ю.А. Гаммаспектрометрия в космических исследованиях, Атомиздат, 1977, с.58,59.

Авторское свидетельство СССР

В 41-9162, кл. G 01 T 1/202, 1970..

„„SU,„, 1102359

1 (54) (57) СЦИНТИБЛОК, содержащий корпус с размещенными в нем сцинтиллятором, оптически соединенным с фотоумножителем, и частично окружающим сцинтиллятор эластичным отражателем из ниэкомолекулярного каучука, расположенным в пространстве между корпусом и сцинтиллятбром с фотоумножителем, отличающийся тем, / что,, с целью повышения чувствительности и долговечности устройства, отражатель выполнен из низкомолеку . ,лярного привитого полистиролполисилбксанового каучука стИроСила.

d 7

1102359

Изобретение относится к области ядерной спектроскопии, точнее к измерительным устройствам, используемым в гаммаспектрометрах, предназначенных для исследования космического гамма- излучения, гаммакаротажа, гамма- дефектоскопии и др.

Известны сцинтиблоки, содержащие корпус с размещенным в нем сцинтилляционным кристаллом из иодистого натрия или иодистого цезия, активированных таллием. Кристалл, соединенный с фотоэлектронным умножителем с помощью клея, окружен отражателем, в качестве которого исполь.зована порошкообразная окись магния или двуокись алюминия. Недостатками этих устройств является низкая стойкость к виброударным нагрузкам, так как порошок является плохим амортизатором; низкая влагозащита кристалла, так как порошок не обладает герметизирующими свойствами; снижение чувствительности с течением времени за счет ухудшения прозрачности кристалла из-за.проникновения порошка в периферийные зоны клеевого соединения. Растворение поверхностного слоя кристаллов под действием влаги приводит к снижению коэффциента отражения светового потока от поверхности кристалла и снижению чувствительности устройства.

Наиболее близким к заявляемому является сцинтиблок, содержащий корпус с размещенным в нем сцинтилля тором, оптически соединенным с фотоумножителем и частично окружающим сцинтиллятор эластичным отражателем из низкомолекулярного.каучука, расположенным в пространстве между корпусом и сцинтиллятором с фотоумножителем.

Детектор выполнен из кристаллов иодистого натрия или иодистого цезия, \ активированных таллием.

Отражатель выполнен заливкой определенного количества пеногерметика силпена в глухой цилиндрический корпус, в котором размещены детектор и фотоэлектронный умножитель.

Недостатки этого устройства, связанные с выполнением отражателя из пеногерметика силпена на основе низко молекулярно го кремн ийорганическо ro каучука СКТН. с окисью цинка, вызваны следующими причинами.

25

55 тиллятора. Образовавшиеся на поверхности сцинтиллятора соли снижают адгезию к нему отражателя, в результате чего образуются микрозазоры и капиллярные каналы, по которым проникает влага и разрушает поверхность сцинтиллятора. В результате дополкительно снижается спектральный коэффициент отражения светового потока, и сокращается срок службы сцинтиллятора, а следовательно и всего устройства. Нестабильность конечного продукта из-за неравномерного распределения порофора в массе герметика, взаимодействия порофора с другими компонентами резиновой компоэиции— каучука СКТН при температурах, меньших 30 С, может привести к ее недовулканизации, которая снижает физикомеханические и светотехнические характеристики отражателя. Кроме того, для получения белого цвета герметика силпена в прозрачный каучук СКТН добавляют наполнитель — окись цинка в виде порошка, что приводит к увеличению вязкости герметика. Учитывая малую жизнестойкость силпена и неСилпен является пеногерметиком, т. е. при отверждении в е го массе образуются поры, а поры, образовавшиеся на границе отражателя с детектором, увеличивают потери светового потока за счет внутреннего отражения его,в полостях пор. Малая жизнестойкость "силпена" (1-3 мин.) приводит к неравномерному отвержденню и образованию сгустков и комков в массе и уменьшению адгезии его g сцинтиллятору, что также снижает светотехнические характеристики. Малая прочность материала, обусловленная строением каучука СКТН (предел прочности

0,1-0,2 МПа), приводит к образованию микротрещин при воздействии больших виброударных нагрузок, а так как по указанным капиллярным трещинам к кристаллу детектора может проникать влага, уменьшается долговечность устройства.

Оптимальный режим отверждения

"силпена" составляет 35-40 С, однако при температурах свьые 30 С наблюдается .интенсивное выделение газов в результате разложения порофорагерметика. Выделяющиеся при этом газы, в частности аммиак и кислород, воздейс/ твуют на металлические поверхности корпуса, а также на поверхности сцин1102359 большие зазоры между корпусом и детектором, это еще больше усугубляет его недостатки. В результате спектральный коэффициент отражения силпена составляет 85Х относительно окиси магния, которая до настоящего времени по светотехническим характеристикам является лучшим материалом для отражателя.

Целью изобретения является повышение чувствительности и долговечности устройства путем снижения потерь светового потока в зоне соединения отражателя со сцинтиллятором и защиты сцинтиллятора от внешних воздействий.

Поставленная цель достигается тем, что. в предлагаемом сцинтиблоке, .содержащем корпус с размещенными в

20 нем сцинтиллятором, оптически соединенным с фотоумножителем, и частично окружающим сцинтиллятор эластичным отражателем из низкомолекулярного каучука, расположенньм в пространстве между корпусом и сцинтиллятором с фотоуМножителем, отражатель выполнен,из низкомолекулярного привитого полистиролполисилоксанового каучука .СТИРОСИЛА. 30

На чертеже изображен сцинтиблок в разрезе.

Пфедлагаемое сцинтилляционное измерительное устройство содержит корпус 1 с крышкой 2 из материала, ней- З5 трального к исследуемому излучению, в котором размещены сцннтиллятор 3, фотоэлектронный умножитель 4, эластичный отражатель 5, частично окру-жающий сцинтиллятор 3. Сцинтиллятор 40 оптически соединен с фотоэлектронным умножителем 4 с помощью кремнийорганического клея по поверхности 6. На поверхности 6 сцинтиллятора 3, контактирующей.с фотоэлектронным умно- фб жителем 4, отражатель 5 отсутствует.

Сцинтиллятор представляет собой кристалл иодистого натрия или иодистого цезия,активированный таллием. Эти кристаллы легко pGcTBopHMbI в воде 50 .а .кристаллы иодистого натрия подвержены воздействию даже атмосферной влаги. Растворение пограничных зон кристаллЬв, а также .окисление таллия снижает как сцинтилляционный эффект, так и уменьшает отражение от поверх-. ности кристалла светового потока, возбужденного в кристалле принятым гамма-излучением. Для улучшения герметизации кристалла, т. е. для исклочения проникновения кислорода и вла- ги на поверхность кристалла, эластичный отражатель 5 выполнен из герметизирующего светоотражающего материала, залитого в зазор между внутренними поверхностями 7 корпуса 1 и крышки 2 и внешними поверхностями 8 сцинтиллятора 3.

В наиболее удаленной от сцинтиллятора 3 части корпуса 1, со стороны фотоэлектронного умножителя 4, выполнено заливочное отверстие 9, через которое заливается герметик под небольшим избыточным давлением. В крьппке 2 выполнено отверстие 1, для выпуска излишка герметика после заполнения всей внутренней полости устройства; при этом внутренняя поверхность 7 крышки может быть выполнена конической,.причем отверстие 10 расположено в вершине конуса. Для повышения механической защиты сцинтиллятора 3 и фотоэлектронного умножителя

4 они окружены эластичным материалом отражателя 5; при этом в корпусе 1 размещен технологический упор 11, поддерживающий сцинтиллятор 3 и фотоумножитель 4 с необходимым зазором относительно корпуса 1. После полимеризации герметизирующего материала технологический упор. удаляется. Отверстие, образовавшееся после удаления технологического упора, заполняется герметизирующим материалом.

Герметизирующий светоотражающий материал отражателя выбран из группы низкомолекулярных привитых яолистиролполисилоксановых каучукдв СТИРОСИЛ, отвержденный при температуре не более о

25 С; этот материал обладает. следующими свойствами: устойчивостью к длительному воздействию оптического и гамма-излучений, малой химической активностью и хорошей адгезией (8—

9 кг/см ) по отношению к сцинтиллятору и конструкционным материалам устройства, высокими эластичными характеристиками (не менее 20%), низкой вязкостью (не более 100 Пуаз при о

25 С), стойкостью к длительному,воздействию воды, низкой теплопроводностью, небольшой усадкой, однородностью материала, отсутствием порофора и каких- либо выделений газов, токсичных для конструкционных материалов устройства (следовательно, отсутствием пор в отражателе) ° длитель1102359

Редактор Н.Сильнягина

Заказ 3368

Корректор В.Бутяга

Подписное

ТехРед М.Дидык

Тираж 522

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул, Проектная, 4 ной жизнеспособностью (до 2 ч), оптимальным режимом отверждения — от

15 до 25 С, большой прочностью (предел прочности 3,5 МПа), отсутствием

5 каких- либо наполнителей, так как белый цвет отвержденного материала определяется собетвенным белым цветом каучука.

Было установлено, что спектральный коэффициент отражения стиросила, отвержденного при температуре не выше 25 С, относительно окиси магния составляет 99-1027.. Низкая вязкость каучука в сочетании с его большей жизнеспособностью позволяет удалять пузырьки воздуха, захваченные в процессе заливки, и выводить их через отверстие 10 в крышке 2.

Сцинтиблок работает следующим

20 образом.

При регистрации сцинтиллятором

3 гамма- излучения в сцинтилляторе возбуждается световой поток, распространяющийся равномерно во все сто- 26 роны. Поток отражается на границах сцинтиллятора 3 от отражателя 5 и регистрируется фотоэлектронным умножитйлен 4. При воздействии на устройство виброударных нагрузок, а

30 также повьпепной влажности или воды эласти пый отражатель 5 амортизирует механические нагрузки и герметизирует сцинтиллятор 3 от действия влаги.

По сравнению с базовым объектом, 35 в качестве которого выбран прототип, предлагаемое устройство имеет сле.дующие преимущества.

"Э

Повышены эксплуатационные характеристики за счет увеличения чувствительности и долговечности устройства снижением потерь светового потока в зоне соединения отражателя с детектором и защитой детектора от внеш-. них воздействий.

Это обеспечено тем, что: герметизирующий материал отражателя из каучука СТИРОСИЛ, имеющего хорошую ад-: гезию-к,кристаллу, залит в зазор между корпусом и кристаллом детектора, где одновременно происходит и его отверждение при температуре, меньшей о

25 С, В результате в зоне соединения отражателя с сцинтиллятором не образуется полостей или капиллярных каналов, по которым влага могла бы проникать к поверхности детектора.Повышена чувствительность устройства за счет увеличения íà 15Х спектрального. коэффициента отражения отражателя, отсутствия пор на поверхности отражателя, контактирующей с сцинтиллятором, хорошей адгезией отражателя к сцинтиллятору, низкой вязкости вредных газовых выделений из каучука в процессе его отверждения,. полного заполнения без зазоров всех шероховатостей поверхности детектора каучуком белого цвета.

Повышена долговечность устройства за счет хорошей адгезии отражателя к детектору, большой прочности отверж" денного каучука, стойкости отражателя к длительному воздействию влаги.