Жидкостной сцинтилляционный счетчик

 

ЖИДКОСТНЫЙ С1ЩНТИЛЛЯЦИОННЫ11 СЧЕТЧИК, содержащий контейнер дня жидкого сцинтилля.торя и фотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражающей для света, отличающийся тем, что, с цeJtью повышения эффективности светособирания, внутренняя поверхность контейнера дополнительно покрыта пленкой из прозрачного крсмнийорганического компаунда.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1140585 А 1

Ц1)5 С 01 Т 1/204

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3557389/2$ (22) 25.02.83 (46) 30.04.92, Бюл. Р 16 (72) В.И.Рыкалин, А.И.Горин, А,И.Иаптабар и K.И.Симановская (53). 621,387.44(088.8) (56) Балдин Б.H..и др. Координатные детекторы на жидких сцинтилляторах.

11репринт ОИЯИ Р13-10241, Дубна, 1976.

L.R.Su1ak, Proceeding of Coloriюейег workshop. Batavia Lllinois,, 1975 ° р. 155.

Изобретение относится к области зкспериментапьной ядерной физики и может использоваться в любой области техники, s которой применяются жидкостные спинтющяционные счетчики и жидкостные световоды.

Известны жидкостные сцинтилляционные счетчики, включающие в себя заполненный жидким сцинтиллятовом контейнер иэ прозрачных материалов, заключенный для прочности в металлический или пластмассовый корпус, и фотоумножители, "просматривающие" объем контейнера через прозрачные окна. Светособирание в таких счетчиках осуществляется эа счет полного внутреннего отражения света на границе контейнер — воздушный промежуток между внешней границей прозрачного контейнера и корпусом счетчика, а также эа счет эеркапьного или диффузного отражения на внутренней поверхности корпуса счетчика.

2 аб (54) (57) ЖИДКОСТНЫЙ СЦИНТИЛЛЯ1ЯОННЬП!

СЧЕТЧИК, содержащий контейнер для жидкого сцинтиллятора и Аотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражающей для света, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности светособирания, внутренняя псверхность контейнера дополнительно покрыта пленкой из прозрачного кремнийорганического компаунда.

Прозрачные контейнеры изготавливаются из стекла (стеклянные трубы, склеенные из стеклянных пластин контейнеры других AopM), а также из полиэтиленовых или лавсановьм пленок с клееными или сварными соединениями.

В первом случае сложность изготовления крупногабаритных труб или контейнеров других форм из стекла и хрупкость стекла существенно ограничивает применение таких счетчиков. Во втором » существенным недостатком является малая прочность сварных или клееных пленочных контейнеров. При больших объемах (часто десятки и сотни литров) такие контейнеры с большей вероятностью могут разрушаться либо давать течи, что приводит к выходу счетчиков из строя. Использование же таких достаточно прочных, прозрачных и легкосоединяемых материалов, как органическое стекло, как правило, невозможно из-эа их растворимости или

1140585 набухания в большинстве жидких сцинтилляторов, Кроме того, прн протяженных размерах счетчиков с контейнерами из оргстекла, лавсановых и полиэтиленовых пленок эффективность светособирания оказывается недостаточной из-за невысокого оптического качества внешней поверхности контейнеров.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является жидкостной сцинтилляционный счетиик, содержащий контейнер для жидкого сцинтиллятора и фотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражающей для света.

На внутреннюю поверхность контейнера нанесено покрытие из фторопласта.

Счетчик представляет собой адронный калориметр с использованием жидкого сцинтиллятора на основе минерального масла (бОЖ) и 1 4 4-триметилбензола (35%) со сцинтилляционными < добавками (5X). Для повышения эффек тивности светосбора с несколькими (10) отражениями от стенок контейнера изготовлено внутреннее покрытие, обеспечивающее условия полного внутреннего отражения. Коэффициент прелрмления сцинтиллятора и, = 1,4.7, поэтому используют фторопластовую пленку (и = 1,35) толщиной около 0,025 мм„

Пленку с одной стороны покрывают в вакууме алюминием (для улучшения условий поглощения и переизлучения света при малых 10 мм толщинах сцинтиллятора). На слой алюминия на» носят слой адгезива для приклеивания. к стенкам контейнера. Длина поглоще,ния света 1 р по графикам, приведенным в работе, составляет 1,7 м для контейнера диаметром 80 мм и длиной

3,4 м.

Подобные счетчики в случае протяженных размеров (длина счетчика 1 существенно больше характерных размеров поперечного сечения r, т.е, 1 > 20-30 r) имеют низкую эффективность светособирания. Это связано с малой прозрачностью фторопласта и, следовательно, относительно малой величиной коэффициента полного внутреннего отражения, что обусловлено поликристаллической структурой фторопласта. Следует отметить также сложность подготонки и приклейки фторопластовой пшенки, Целью изобретения является повышение эффективности светособирания сцинтилляционных детекторов счетчиков.

Цель достигается тем, что в жидкостном сцинтилляционном счетчике, содержащем контейнер для жидкого сцинтиллятора и фотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет нрозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражаюшей для света, внутренняя поверхность контейнера счетчика дополнительно покрыта пленкой из прозрачного кремнийорганического компаунда типа Т,ТЧ, имеющего коэффициент преломления п 1,4 и обеспечивающего значительно более высокое значение коэффициента полного внутреннего отражения, чем в случае используемых фторопластовых покрытий. Зеркальную отражающую поверхность формируют в процессе ,нанесения кремнийорганического ком паунда на внутреннюю поверхность ! контейнера за счет сил поверхност.ного натяжения B тонкой пленке. Вы( сокая прозрачность пленки иэ кремнийорганического компаунда позволяет одновременно использогать светособирание как за счет полного внутреннего отражения на границе сцинтнлляторпленка из кремнийорганического компаунда, так и за счет зеркального или диффузного отражения на внутренней поверхности контейнера.

На фиг. 1 изображено сечение жидкостного сцинтилляционного счетчика.

Счетчик имеет контейнер 1, на внутренней поверхности которого нанесена пленка иэ кремнийорганического ком45 паунда 2. Контейнер заполнен жидким сцинтиллятором 3, в торце корпуса имеется окно для выхода света 4, имеющее оптический контакт с фотоумножителем 5.

Пример практической реализации.

Внутреннюю поверхность контейнера

1 счетчика, представляющего собой фторопластовую трубку диаметром 5 мм, покрывают пленкой прозрачного кремнийорганического компаунда 2 с помощью известного способа термической полимеризации. Компаунд на внутреннюю поверхность корпуса наносится, например, путем перемещения столба не5 114058 отвержденного компаунда, заполняющего часть корпуса, с помощью полированного металлического шарика или стержня с диаметром на О, 1-0,3 мм меньшим, чем внутренний диаметр корпуса. Длина затухания сцинти ляци излучения в сцинтилпяционном счетчике, состоящем иэ фторопластовой трубки с кремнийорганическим покрытием (и = 1,4),р заполненном раствором 3 г/и 2,5-дифенилоксазола + 0,1 г/л 1,3 дифенил3 стирки-пираэолином в (-метипнафталине (пс = 1,61), составляет 1

1,5 м, В то-же время длина затухания света в аналогичном счетчике, но без кремнийорганического покрытия составляет 1О = 0.5 м.

Следует отметить, что жидкостные сцинтилляционные счетчики с использованием отражающего покрытия иэ кремнийорганического компаунда дают заметный выигрыш в светособиранич на ФЭУ

5 при условии, что светособирание в исходном счетчике без покрытия из кремнийорганического компаунда определяется потерями на отражение света от стенок контейнера, а не поглощением излучения самим сцинтиллятором.

Аналогичные результаты были получе30 ны в случае использования эластичной трубки d = 5 мм из пописилоксана и алюминиевой трубки d = 5 мм с внутренними поверхностями, покрытыми кремнийорганическим компаундом. 35

Кремнийорганический компаунд обладает высокой адгезией к металлам и большинству пластмасс, благодаря чему

5 б на этих материалах легко образуются достаточно прочные оптически совершенные пленки из кремнийорганического компаунда. Это позволяет изготавливать жидкостные сцинтилляционные счетчики и жидкостные световоды с прочными жесткими и гибкими корпусами — контейнерами иэ широкого набора материалов.

Изобретение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными решениями: получение существенно более высокого светособирания по сравнению со случаем жидкостных счетчиков с внутренним фтороппастовым покрытием как эа счет более эффективного полного внутреннего отражения, так и за счет одновременного использования зеркального или диффузного отражения; простоту технологического процесса нанесения кремнийорганического покрыться на внутренние поверхности корпусов — контейнеров счетчиков, изготовленных иэ разных металлов и пластмасс, что позволяет создавать жидкостные световоды и счетчики самых различных размеров и форм; воэможность изготовления гибких сцинтилляционных счетчиков и световодов, что особенно важно дпя создания технологически простых конструкций сцинтиппяционных годоскопов со сцинтипляторами, имеющими поперечные размеры меньшие, чем у фотоумножителей, или в случае использования в годоскопах таких многоканальных фотоприемников, как ЭОП, годоскопические ФЭУ и т.п.

1 140585

Редактор О.Иркоэа Техред Л.Олийнык Корректор С Лекмар

ЮВВ ВФююВФюЮ «ю

Заказ 2313 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета по изобретениям и открытиям нри ГЕНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35 ° Рауиекая наб., д. 4/5

-Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Узиород, уп, Гагарина, >Q)