Сцинтилляционный детектор

 

Изобретение относится к детектирующим устройавам для регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано при изготовлении сцинтиппяционных детекторов. Целью изобретения является повышение и стабилизация сцинтилляционных характеристик детектора в условиях воздействия повышенных механических и климатических нагрузок. Цель достигается тем, что в сцинтилляционном детекторе порошкообразный отражатель и амортизирующий элемент, расположенный с противоположной стороны выходного окна детектора, выполнены монолитно с промежуточным слоем из отражателя пропитанного веществом амортизирующего элемента на глубину (0,6 - 0,9) от толщины отражателя Изобретение повышает световой выход детекторов после воздействия механических и климатических нагрузок на 25%. а энергетическое разрешение на 20% по сравнению с известным техническим решением. 1 ил, 2 табл.

(19) Я2 (11)

{51) 5 СИТ1 202

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичест(их Респувлик

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4kü

«.3

° «ф

CO

Ch (21) 4229251/28 (22) 13.04.87 (46) 30.1293 Бюл. Йв 47-48 (72) Янкелевич ВЛ„Андрющенко ЛА; Гершун АС. ри) сцинтилляцианный дктааа (57) Изобретение относится к детектирующим устройствам для регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано при изготовлении сцинтиюяционных детекторов. Целью изобретения тепяется повышение и стабилизация сцинтилляционных характеристик детектора в условиях воздейcTINl повыш6нных механических и климатических нагрузок Цель достигается тем, что в сцинтилляционном детекторе порошкообразный отражатель и амортизирующий элемент, расположенный с противоположной стороны выходного окна детектора, выполнены монолитно с промежуточным споем из отражателя, пропитанного веществом амортизи- . рующего элемента на глубь(у (0,6 — 0,9) от толщины отражателя. Изобретение повышает световой выход детекторов после воздействия механических и климатических нагрузок на 25%, а энергетическое разрешение на 2096 по сравнению с известным техническим решением. 1 ил, 2 табл

1477106

Изобретение относится к сцинтилляционным детектирующим устройствам и может быть использовано при конструировании и изготовлении приборов для регистрации ионизирующих излучений, особенно в условиях высоких механических и климатических нагрузок.

Целью изобретения является повышение и стабилизация сцинтилляционных характеристик детектора в условиях воздействия повышенных механических и климатических нагрузок.

Сущность изобретения заключается в монолитном выполнении слоя отражателя и амортизирующего элемента на торце сцинтиллятора с промежуточным слоем из отражателя, пропитанного каучуком (то есть, веществом амортизирующего элемента) на глубину (0,6-0,9) толщины отражателя, что обеспечивает устойчивое положение светоотражающей оболочки сцинтиллятора .при различного рода внешних механических и климатических воздействиях, благодаря сцеплению частиц отражателя с каучуком.

Пределы глубины ApollHTKH отражателя материалом амортизирующего элемента (0,6-6,9) толщины отражателя выбраны, исходя иэ следующих условий.

Чем больше глубина пропитки, т.е. чем ближе амортизирующий элемент к сцинтиллятору. тем надежнее защита сцинтиллятора. С другой стороны для получения высоких сцинтилляционных характеристик необходимо, чтобы слой отражателя, находящийся в контакте с поверхностью сцинтиллятора оставался "сухим", так как в этом случае порошкообраэный отражатель имеет максимальный коэффициент отражения. flp» обычных в сцинтилляционных детекторах степенях уплотнения, слой окиси магния толщиной 1 0,2 мм передает механические усилия на 99,8-99,9®. То есть при толщине слоя отражателя не более 1,2 мм амортизирующий элемент воздействует на сцинтиллятор практически так же, как при непосредственном контакте.

Выбранные пределы глубины пропитки

0,6-0,9 толщины отражателя позволяют получить гарантированный слой "сухого" отражателя не более 1,2 мм для отражающих оболочек толщиной до 12 мм. При этом для небольших толщин отражателя (до 3 мм) пропитка на 0,6 толщины обеспечивает достаточную фиксацию светоотражэющей оболочки.

На чертеже приведена схема предлагаемой конструкции сцинтилляционного детектора.

Сцинтилляционный детектор содержит корпус 1, сцинтиллятор 2, оптически соединенный с выходным окном 3 и окруженный порошкообразным отражателем 4, амортиэи5 рующий элемент 5, выполненный из композиции на основе полиорганосилоксанового каучука и расположенный со стороны крышки 6, противоположной выходному окну.

Амортизирующий элемент и отражатель

10 связаны между собой промежуточным слоем 7, выполненным из отражателя, пропитанного каучуком.

Амортизирующий и промежуточный слои выполнены монолитно.

15 Принцип работы сцинтилляционного детектора основан на преобразовании проникающих через крышку 6 стенки корпуса 1 и слой отражателя 4, амортизирующий элемент 5, в сцинтиллятор 2 квантов энергии

20 ионизирующего излучения во вспышки видимого света, которые затем через прозрачное выходное окно 3 выходят на фотоэлектронный умножитель, где, в свою очередь, преобразуются в импульсы элект25 рического тока.

В табл. 1 приведены результаты измерений сцинтилляционных характеристик детекторов, изготовленных с различной толщиной промежуточного слоя.

30 Пример выполнения устройства.

Предлагаемый конструкционный элемент был проверен в детекторах нэ основе сцинтилляционных монокристаллов Cst(Na) размерами 70х200 мм.

35 Была изготовлена партия детекторов в количестве 5 шт. В качестве отражателя использовался порошкообразный порошок окиси магния.

На торце сцинтиллятора со стороны, 40 противоположной выходному оптическому окну, был засыпан и уплотнен слой порошка окиси магния толщиной 3,5 мм, который был пропитан компаундом "Виксинт ПК-68" на глубину 2,8+0,2 мм. Требуемую глубину

45 пропитки обеспечивали путем подбора композиции определенной вязкости с учетом ее жизнеспособности. Для получения пропиточногоо слоя толщиной 2,8+0,2 мм применялся каучук СКТН вязкостью 95 сек, 50 жизнеспособность которого в смеси с компаундом М 68 составлялэ 50-55 мин.

Примеры реализации устройства при других толщинэх промежуточного слоя приведены в табл. 1. Как следует из таблицы.

55 только при толщине промежуточного слоя, соответствующей предлагаемым параметрам, обеспечивается достижение поставленной цели. Выход эа граничные параметры приводит к ухудшению сцинтил1477106

Таблица 1

Параметры сцинтилляционных характеристик детекторов на основе монокристаллов Csl(Na) размерами 70х200 мм, изготовленных с различной толщиной промежуточного слоя

Детектор

ПримеPbl KO54позиции

Сцинтилляционные характеристики детектоов

Толщины промежуТОЧНОГО слоя (при толщине слоя, отражателя

d=3,5 мм), мм

После испытаний на воздействие механических и климатических нагрузок

С, УЕСВ световой выход

С, УЕСВ световой выход

Внешний вид

К энергетическоее разрешение

К энергетическое разрешение (1,7+6,2)

2,1 +0,2

9,6

1,6

10,8

1,8 расслоение отражателя без изменения

9,2

1,7

1.7

9,4 ляционных характеристик (пример 5) и снижает сцинтилляционные характеристики при воздействии повышенных механических и климатических нагрузок (пример 1).

Одновремено была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов

Csl(Na) размерами 70х200 мм, у которых амортизирующий элемент был выполнен в соответствии с известным техническим решением из композиции на основе полиорганосилоксанового каучука с добавлением

25 порошкообраэного наполнителя окиси магния. Амортизирующий элемент был выполнен в форме диска с выступами, пространство между выступами было заполнено порошкообразной окисью магния.

Все детекторы подвергались испытаниям: воздействию климатических факторов— смена температур от плюс 70 С до минус

60 С, воздействию влаги при относительной влажности воздуха(95 3) при температуре (352) С в течение 10 сут, климатических .— вибрации в диапазоне частот от 10 до 2000 Гц с ускорением 5g в течение 24 ч, воздействию одиночных ударов с ускорением 150g и многократных ударов с ускорением 15g, количество ударов 10000, Результаты испытаний приведены в табл. 2.

После воздействия механических нагрузок (вибрации) у одного из детекторов, изготовленных в соответствии с известным техническим решением, произошло разрушеwe амортизирующего элемента, просыпка отражателя в пространство между сцинтилляторем и выходным окном детектора, в результате чего световой выход детектора ухудшился на 50 . а энергетическое разрешение íà 25ф. У других детекторов, выполненных в соответствии с известным техническим решением наблюдались расслоение отражателя и нарушения оптического контакта. Все детекторы предлагаемой конст5 рукции выдержали испытания. Световой выход детекторов после испытаний в среднем на 25 выше, а энергетическое разрешение лучше на 207, чем в известном техническом решении, 10 Предлагаемое техническое решение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известным: устраняется возможность пересыпания отражателя при воздействии вибрации и механических ударов, 15 а также его расслоение в результате неодинаковых тепловых расширений элементов детектора. Таким образом, стабилизируется оптическая система детектора, что повышает устойчивость сцинтилляционных харак20 теристик при воздействии высоких механических и климатических нагрузках и повышает сцинтилляционные характеристики детекторов после воздействия механических и климатических воздействий

25 (световой выход в среднем на 25, а энергетическое разрешение на 20ф).

Важным эффектом предлагаемого технического решения является то, что благодаря пропитке отражателя веществом

30 амортизирующего элемента, увеличивается .степень воздействия последнего на сцинтиллятор, т.е. повышается надежность фиксациии сцинтиллятора в процессе воздействия механических и климатических

35 факторов. (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1102359, кл, G 01 Т 1/202, 1982, Патент США ЬЬ 4158773, 40 кл. G 01 Т 1!20, 1979.

1477106

Продолжение табл. 1

После испытаний на воздействие механических и климатических нагрузок

Сцинтилляционные характеристики детектоов

Примеры композиции

Толщины промежутОчнОГО слоя (при толщине слоя, отражателя

d--3,5 мм), мм

Детектор

С, УЕСВ световой выход

Внешний вид

С, УЕСВ световой выход

К энергетическоее разрешение (2,8й0,2) (3,15 +0,2) без изменения без изменения без изменения

9,7

9,9

1,8

1,8

10,1

1,8

9,9

1,8

1,5

11,8

11,5

1,5

3,5

Таблица 2

Параметры сцинтилляционных характеристик детекторов на основе монокристаллов Cst(Na) размерами 70х200 мм

После испытаний на воз ействие

Констоиспытаний

Сцинтилля ционные характе-. ристики

Механических наг зок рук ция детектора

Внешний вид

Внешний вид

Сцинтилляционные характеристики

Сцинтилляционные характеристики

Световой выход С

УЕСВ

Световой выход С

УЕСВ

0,8

15,9

1,7

12,1

Прототип снят с испытаний

12.6

1,5 ""

1,3

13,5

1,6

13,8

1,6

Без изменения

13,5

13,3

11.3

1,6

1,4

СветоВой выход

УЕСВ

Энергетическое разрешение, К

Разрушение амортизирующего элемента, просыпка отражателя

Расслоение отражателя

Энергетиче. ское разрешение.

Кпр нарушение оптиЧЕСКОГО контакта нарушение оптического контакта

К энергетическоее разрешеwe

Знергетическое разрешение, Кпр

1477106

Продолжение табл. 2

Конструкция детектора

После испытаний на воэ ействие

Механических наг эок о испытаний

Сцинтилляционные характеристики

СцинтилляционныР хапактеГъи стики

Сцинтилляцион- Внешные характери- ний вид стики

Внешний вид

Световой вы-ход С

УЕСВ

Световой выход С

УЕСВ

Световой выход С

УЕСВ

18 l0,4

1,8

10,6

Предлагаемаяя конструкция

1,8

10.8

1,8

9.7

9,9

1,8

9.9

1,8

10,9

1,9

1,9

10,7

1.8

Формула изобретения

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий корпус и размещенный в нем сцинтиллятор, порошкообразный отражатель, амортизирующий элемент, выполненный из полиорганосилоксанового каучука и расположенный со стороны, противоположной выходному окну, отличающийся тем, что, с целью повышения и стабилизации сцинтилляционных характеристик детектора в условиях воздействия повышенных механических и климатических нагрузок, амортизирующий элемент и слой отражателя на торце сцинтиллятора связаны между собой промежуточным слоем, выполненным иэ отражателя, пропитанного каучуком на глубину (0,6 - 0,9) d, где d - толщина отражателя, причем промежуточный слой и амортизирующий элемент выполнены монолитно, Энергетическое разрешение, Кп без изменения без изменения без изменения

Энергетическое разрешениее, Кп без изменения без изменения без изменения

Энергетическое разрешение.

Кд