Воздухоэквивалентный пластмассовый сцинтиллятор

 

Изобретение относится к сцинтилляционным материалам с повышенным эффективным атомным номером Z_эфф и может быть использовано для изготовления детекторов, воздухо- и тканеэквивалентных, для дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения в интервале энергии 20 - 3000 кэВ. Цель изобретения - повышение светового выхода, улучшение энергетической характеристики и исключение запасания светосуммы - послесвечения воздухоэквивалентного пластмассового сцинтиллятора (ВПС). ВПС содержит следующие компоненты, мас. % : органический люминофор-активатор 1 - 3, органический люминофор-смеситель спектра 0,05 - 2,0; однофосфат стронция, активированный европием, в качестве вещества, повышающего эффективный атомный номер сцинтиллятора до Z_эфф воздуха или ткани, и полимерную основу на основе полистирола или его метилпроизводных гомологов, или их смесей. ВПС имеет световой выход 125 - 145% относительно прототипа, энергетическая характеристика - "ход с жесткостью" снижается до 6 - 8% , не имеет послесвечения. 1 з. п. ф-лы. 1 табл.

Изобртение относится к сцинтилляционым материалам с повышенным эффективным атомным номером (Z_эфф) и может быть использовано для изготовления детекторов, воздухо- и тканеэквивалентных, для дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения в широком интервале энергии порядка 20-3000 кэВ, а также для регистрации низкоэнергетического ионизирующего излучения в пределах 20-150 кэВ. Целью изобретения является повышение светового выхода, улучшение энергетической характеристики и исключение запасания светосуммы - послесвечения воздухоэквивалентного пластмассового сцинтиллятора (ВПС). Сущность изобретения состоит в том, что ВПС, состоящий из полимерной основы, представляющей собой полистирол или его метилпроизводные гомологи - поливинилтолуол, поливинилксилол или их смеси, содержит органический люминофор - активатор, именуемый также, как первичная люминесцирующая добавка, в качестве которой применяется, например, п-терфенил (ТР) или 2,5-дифенилоксазол (РРО), или 2-фенил-5-(4-бифенил)оксадиазол-1,3 (РВД), или 2-(1-нафтил)-5-фенилоксазол (МРО). Данный ВПС содержит, кроме того, органический люминофор - смеситель спектра, именуемый также как вторичная люминесцирующая добавка из группы соединений: 1,4-ди-2-(5-фенилоксазолил)бензол (РОРОР), тетрафенилбутадиен (ТРБ); 1,3,5- Δ² -трифенилпиродолил (ТРΔ² ). В качестве вещества, повышающего эффективный атомный номер сцинтиллятора до Z_эфф воздуха или ткани, ВПС содержит ортофосфат стронция, активированный европием типа РС-424. ВПС данного состава получают путем термической блочной радикальной полимеризации исходных мономеров или их смесей в атмосфере азота при 140-170^оС с последующей механической обработкой блок-заготовки до получения детекторов требуемых размеров. В качестве мономеров используются стирол, винилтолуол, винилксилол и их смеси. Характеристики ВПС. Величина светового выхода, отнесенная к единице мощности дозы при облучении потоком <N>gamma<N> -лучей. Энергетическая характеристика или "ход с жесткостью" считается наилучшей, когда относительная эффективность детектора не зависит от энергии гамма-излучения в широком диапазоне, т. е. "ход с жесткостью" минимален. П р и м е р. В ампулу из термостойкого стекла загружают 2 мас. % ТР, 0,1 мас. % РОРОР, 0,5 мас. % ортофосфата стронция Sr₃(PO₄)₂: Eu и заливают 97,4% свежеперегнанного стирола, содержимое ампулы продувают азотом в течение 5 мин. Затем ампулы запаивают и помещают в термостат с теплоносителем при 120^оС. После растворения добавок температуру повышают до 160^оС. Периодически необходимо содержимое ампулы перемешивать во избежание оседания ортофосфата стронция. При 160^оС производят выдержку в течение 72 ч. Для снятия напряжений, развивающихся в блоке, проводят отжиг по 5^оС в час до 80^оС. При этой температуре ампулы разбивают и помещают в термостат для самоохлаждения до комнатной температуры. Затем образцы освобождают от остатков стекла, подвергают механической обработке (шлифовке, полировке). Выходные данные полученного образца диаметром 40 мм и высотой 20 мм. Относительный световой выход составляет 0,3 у. е. с. в. , т. е. 125% по отношению к прототипу. Энергетическая характеристика для области энергий 20-3000 кэВ составляет 9% , что на 9% лучше, чем у прототипа. В таблице представлены характеристики ВПС для его составов по изобретению в сравнении с прототипом и базовыми образцами ВПС. Как видно из таблицы (образцы 2-6), воздухоэквивалентные детекторы предложенного состава по световому выходу и энергетическим характеристикам превосходят серийно выпускаемые детекторы СДП-12 (базовый образец). Более высокий световой выход предложенных сцинтилляторов (на 25-40% ) позволяет повысить чувствительность сцинтилляционных дозиметров на их основе. Снижение энергетической характеристики до 6-8% позволяет повысить точность измерения поглощенной дозы в широком диапазоне энергий (200-3000 кэВ). Важным преимуществом предложенных сцинтилляторов является отсутствие послесвечения, что исключает необходимость производить выдержку между измерениями для излучения запасенной светосуммы до исчезновения фосфоресценции. Это обстоятельство позволяет значительно (в 5 раз), сократить время измерения поглощенной дозы и делает применимыми их для измерения доз в импульсном режиме. Процесс получения воздухоэквивалентных ПС предложенного состава является более технологичным и позволяет увеличить выход готовых изделий на 10% . Полученные воздухоэквивалентные сцинтилляторы визуально более прозрачные, чем по прототипу. (56) Брюнин С. Г. и Русин П. П. Физические основы дозиметрии, М. : изд-во Стандартов, 1984, с. 78. Авторское свидетельство СССР N 522740, кл. С 09 К 9/02, 1973. Арсаев М. И. и др. Дисперсные воздухоэквивалентные сцинтилляторы на основе сцинтиллирующих пластмасс с добавками ZnS(Ag). Информационный бюллетень СНИИПа, 1968, N 11, с. 8-14.

Формула изобретения

1. ВОЗДУХОЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТИЛЛЯТОР, включающий органические люминофоры - активатор и смеситель спектра, вещество, повышающее эффективный атомный номер сцинтиллятора, и полимерную основу, отличающийся тем, что, с целью повышения светового выхода, улучшения энергетической характеристики и исключения запасания светосуммы - послесвечения, он содержит в качестве вещества, повышающего эффективный атомный номер (Z_эфф) до Z_эфф воздуха или ткани, ортофосфат стронция, активированный европием Sr(PO₄)₂ : Eu, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Органический люминофор-активатор 1 - 3 Органический люминофор-смеситель спектра 0,05 - 0,2 Ортофосфат стронция, активированный европием 0,5 - 0,8 Полимерная основа Остальное 2. Сцинтиллятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит в качестве полимерной основы полистирол или его метилпроизводные гомологи, или их смеси.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---