Органический сцинтиллятор

 

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений с помощью органического сцинтиллятора Целью изобретения является увеличение сцинтилляционной эффективности и повышение прозрачности сцинтиллятора Цель достигается использованием в качестве смесителя спектра соединении У общей формулы где «,-нзс( «Ll Л«Г в количества ния коется и и ель теля улы где 0,01 - 0,06 мас.% при содержание активатора s,0 - 2,0 мас%. Предлагаемый сцинтиллятор имеет сцинтилляционную эффективность на 15 - 30% выше, чем у известного, а эффективная длина ослабления света выше ча 20 - 40%, что позволяет изготавливать установки с большой площадью сзгистрации. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сн=сн — ©вЂ”

R -= э

R--H C

4 3 в количестве где

М

М

4ь

<Р

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4491 902/25 (22) 30.0838 (46} 30.12.93 Бюл. Иа 4?-48 (72) Волков ВЛ„ Шершуков В.M.; Сенчишин ВГ„лях

ВВ„Корнеева О.Г. (54) ОРГАНИЧЕСКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР (57) Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений с помощью органического сцинтиллятора Целью изобретения является увеличение сцинтипляционной эффективности и повышение прозрачности сцинтиллятора Цель достигается использованием в качестве смесителя спектра соединений общей формулы й

Н С з

001 — 0,06 мас% при содержании активатора 1,0-2,0 мас%. Предлагаемый сцинтилпятор имеет сцинтилпяционную эффективность на 15 — 30% выше, чем у известного, а зффективнап длина ослабления света выше на 20 — 40%, что позволяет изготавливать установки с большой площадью регистрации. 1 табл.

1581046 сорн .sîñ1 где Й1 - НзСО щ 20

4 -Ин-ив цц сосх—

25 си=он-©= (Ш) Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений с помощью органических сцинтилляторов и может быть использовано для исследований широких атмосферных ливней, вариаций космического излучения, нейтринной физики, гамма-лучевой астрономии, т.е, в областях, где требуются установки и телескопы с большой площадью регистрации, Целью изобретения является увеличеwe сцинтилляциойной эффективности и повышение прозрачности сцинтиллятора.

В качестве добавки, смещающей спектр люминесценции сцинтиллятора. соединения общей формулы

I в

О

2 р

01) Rg я (! \/) н,с при следующем соотношении KQMfloHBHTos, мас.%: .Добавка, смещающая спектр люминесценции 0,01-0,06

An ивирующая добавка . 1.0-2,00

Органический растворитель Остальное

В качестве основы могут быть использованы органические растворители - уайтспирит, метилнафталин, декалин — любые растворители, применяемые в жидких сциитилляторах; а также полимеры акрилового и винил-ароматического ряда, — полистирол, полиметилметакрилат, поливинилтолуол, поливийилксилол.

В качестве активирующей добавки может быть использована любая добавка, применяемая в органических сцинтилляторах:

PT, PPO, РВД 2-(1-иафтил)-5-фенилоксазол (aNPO) и др.

Предлагаемый состas сцитиллятора позволяет зиачительноувеличитьчувствительный объем сцинтиллятора по сравнению с известными решениями за счет повышения прозрачности и сциитилляциоиной эффективности. Это позволяет повысить достоверность регистрации радиационного фона.

При содержании добавки, смещающей спектр люминесценции, менее 0,01% состав ие имеет преимущества. а при концентрации выше 0,06% усиливается самотушение света сцинтилляцией эа счет объемной реабсорбции, Увеличение концентрации активирую5 щей добавки выше 2% сдвигает край ее длииноволнового поглощения в область люминесценции вторичной добавки, увеличивая поглощение света сцинтилляцией за счет реабсорбции, уменьшение ее концент10 рации ниже 1% не обеспечивает эффективного переноса энергии к молекулам добавки, смещающей спектр люминесценции (вторичной. добавки).

Предлагаемая вторичная добавка. сме15 щающая спектр, синтезирована по следующей схеме

2 о с-нн-сн;)- „»

Пример 1. В металлическую форму загружают 0,06 мас.% вещества I и 1,5

30 мас.% PPO и заливают стиролом. Форму продувают азотом и помещают в термостат, Полимеризацию проводят при 140 С в течение 4 суток, Затем температуру снижают со скоростью 2,5 С в час до комнатной. Форму

35 разбирают, пластмассовую заготовку подвергают механической обработке до заданного размера и полируют поверхности.

Получают сцинтиллятор размерами 2000х х400 х 400 мм.

40 Вь!ходные данные полученного образца . сцинтилляционная эффективность

101,3% относительно стандартного образца, эффективная длина ослабления света иа длине волны 408 нм — 231 см.

45 Пример 2. В стеклянную ампулу загружают вещество И вЂ” 0,045 мас.% PT — 3 мас.% и заливают стиролом. Полимеризацию ведут по режиму аналогично примеру 1.

Выходные данные полученного образца

50 диаметром 40 мм и высотой 900 мм: сцинтилляциониая эффективность. 115,7%, эффективная длина ослабления 240 см на длине волны 435 им.

П р им е р 3. 0,03 мас,% вещества И! и

16,0 мас,% PPO растворяют в уайт-спирите, Сцинтилляционная эффекгивность полученной композиции 122, эффективная длина ослабления 260 см на длине волны 440 им для образца диаметром 10 мм и высотой

1000 мм, 1581046

25

ЗО д

М(СИ 2 55

10 О и 7,0% РРО растворяют в толуоле. Выходные данные образца диаметром 10 мм, высотой 1000 мм, относительная сцинтиляционная эффективность получен0 р и м е р 4. В стеклянную ампулу загружают 001 мас. вещества И, добавляют 2 мас.% PPO, 10 нафталина, заливают метилметакрилатом. Полимеризуют при

30 С в течение 72 ч. Полученный образец на основе полиметилметакрилата имеет диаметр 40 мм и высоту 140 мм. Выходные данные полученного образца: относительная сцинтилляционная эффективность

104,4%. эффективная длина ослабления света 290 см íà длине волны 425 нм, П р и.м е р 5,. В металлическую форму загружают 0,03 мас.g POPDP, 1.5мас,% PT и .заливают-стиролом. Форму помещают в термостат, продувают азотом, полимериэацию проводят, как в примере 1.

Выходные данные полученного стандартного образца размерами 2000 х 400 х х400 мм: сцинтилляционная эффективность относительно стальбена 100%, эффективная длина ослабления 50 см на длине волны

420 нм.

П р и м Е р 6. 0,06 маС.% POPOP и 1,5 мас.% PPO растворяют в декалине. Сцинтилляционная эффективность полученной композиции 100%. Эффективная длина ослабления на длине волны 416 нм 56 см.

Пример 7. 0,06 мас, вещества и

2 мас.% РВД растворяют в а-метилнафталине. Сцинтилляционная эффективность

106%. Эффективная длина ослабления на длине волны 408 нм — 280 см.

Пример 8. В металлическую форму загружают 0,08 мас, вещества и 2,5 мас. PPO и заливают стиролом. Полимеризацию проводят как в примере 1, Выходные данные получаемого образца размерами 2000 х 400 х 400 мм: сцинтилляционная эффективность 100%, эффективная длина ослабления на длине волны 408 нм — 115 см.

Пример 9. В металлическую форму загружают 0,007 мас,% вещества И вЂ” 2 мас,% РТ и заливают стиролом. Полимеризацию проводят как в прмере 1, Выходные данные полученного образца размерами

1800 х 400 х 400 мм: сцинтилляционная эффективность относительно стандартного образца 94,5, эффективная длина ослабления света на длине волны 435 нм — 245 см.

Пример 10. 0,02 мас.% вещества формулы ной композиции 110%, эффективная длина ослабления 103 см на длине волны 378 нм.

Пример 11. 0 03 мас.% вещества формулы и 1,5 мас.% PPO растворяют в стироле и заливают в металлическую форму, которую помещают в термостат. Полимеризацию ведут аналогично примеру 5. Выходные данные полученного образца размерами 2000x

x400 х 400 мм: сцинтилляционная эффективность относительно стандартного образ ца 100, эффективная длина ослабления 56 см на длине волны 420 нм.

Пример 12. 0,015 мас.% вещества формулы

Ф

N сн

O . О и 2 мас.% РВД и 10 мас,% нафталина растворяют в метилметакрирате. Полимериэацию проводят аналогично примеру 4.

Выходныеданные полученного образца на основе полиметилметакрилата диаметром 400 мм и высотой 140 мм: относительная сцинтилляционная эффективность относительно стандартного образца 112 u эффективная длина ослабления 110 см на лине волны 370 нм.

Пример I3. В стеклянную ампулу загружают 0 02 мас. вещества формулы добавляют 2 мас.% PT, заливают стиролом.

Полимериэацию ведут, как в примере 2.

Выходные данные полученного образца размерами 1800 х 400 х 400 мм; сцинтилляционная эффективность относительно стандартного образца 90,3, эффективная длина ослабления света на длине волны 435 нм — 245 см.

0 р и м е р 14. В металлическую форму загружают.0,08 мас. вещества I и 1,5%

PPO и заливают стиролом. Полимериэацию проводят, как в примере 1.

Выходные данные полученного образца размерами 2000 х 400 х 400 мм; сцинтилляционная эффективная длина ослабления на длине волны 408 нм — 115 см.

Пример 15. В металлическую форму загружают 0,007 мас.% вещества II, РТ вЂ” 2 мас.% и заливают стиролом. Полимеризацию проводят как в примере 1, Выходные данные полученного образца размерами

1581046

Наименование, состав сцинтиллятора и его Сцинтилляци- Эффективная il излучения в

pa3Mepbl онная зффек- длина ослаб- максимуме, тивность. ления, см нм

Стандартный сцинтиллятор: полистирол + 1.5% РТ + 0.02% POPOP

2000 х 400 х 400 мм

Предлагаемый сцинтиллятор:

1) полистирол + 1,5% PPO+ 0,06% вещества

2000 х 400 х 400

2) полистирол+ 2% РТ+ 0,045 вещества 11 диаметр 40 мм, высота 900 мм

3) уайт-спирит+ 10 РРО +.0,01 вещества!

И диаметр 10 мм, высота 140 мм

4) полиметилметакрилат+ 10 нафталина +

+2% РРО+ 0,01% вещества И диаметр 40 мм, высота 140 мм

5) а-метиинафталин + 2% РВД + 0,06% вещества! диаметр 10 мм, высота 140 мм

Прототип (1850 х 150 х 5 мм) Аналог иамет 40 мм. высота 200 мм

100

420

101,3

408

115,7

240

435

260

440

104,4

290

425

106

83

120

408

430 420

1800 х 400 х 400 мм: сцинтилляционная эффективность 84.5%, эффективная длина ослабления света на длине волны 435 нм — 200 см.

Пример 16. В металлическую форму загружают 0,06 мас.% вещества I и 3 мас.%

РТ и заливают стиролом. Полимеризацию проводят как в примере 1.

Выходные данные полученного образца размером 2000 х 400 х 400 мм: сцинтилляцио:ашная эффективность 115%, эффективная длина ослабления света на длине выше

408 нм — 99 см.

Пример 17. 0,06 мас. вещества I u

0,8 мас. РВД растворяют в а-метилнафталине. Сцинтилляционная эффективность

91%. Эффективная длина ослабления на длине волны 408 нм — 285 см, П р и м q р 18. В сцинтилляционную ампулу загружают 0,01 мас.% РОРОР, добавляют 2% РРО, 10% нафталина, заливают метилметакрилатом. Полимеризуют при

80 С 72ч, Полученный образец на основе полиметилметакрилата диаметром 40 MM и высотой

140 мм имеет выходные данные: относительная сцинтилляционная эффективность

100%, эффективная длина ослабления света

125 см на длине волны 420 нм.

Пример 19. В стеклянную ампулу

5 загружают 0,01 мас,% вещества 1Ч, добавляют 2 мас. PPO, 10% нафталина, заливают метилметакрилатом; Полимеризуют при

30 С в течение 72 ч. Выходные данные образца диаметром 40 мм и высотой 140 мм:

10 сцинтилляционная эффективность 104,4%, эффективная длина ослабления света 290 см на длине волны 425 нм, В таблице приведены сравнительные дан н ые известного и предлагаемого сцин15 тилляторов.

Как видно из таблицы, предлагаемый сцинтиллятор имеет сцинтилляционную эф фективность на: 15-30% (в 1,2-1,5 раза) выше, чем известный, а эффективная длина

20 ослабления света с сцинтилляторе выше на

20-40% (в 1,3-1,6 раза). (56) Физика и химия монокристаллов и сцинтилляторов. — Харьков: ВНИИ монокристаллов, 1981, с.. 184-192.

25 F. Klawon, Nuclear Instruments and

Methods, 1982, к 195, М 3, р, 483-489.

1581046

1{(5-(1-натрил)оксазолил-2)-4-(5-фен илокса зол ил-2)-бензол

Ф ормула изобретения

ОРГАНИЧЕСКИЙ СЦИНТИЛЛЯТОР, содержащий растворитель в качестве OGHOвы, активатор и смеситель спектра, отличающийся тем, что, с целью увеличения сцинтилляционной эффективности и повышения прозрачности, в качестве смесителя 10 спектра использованы соединения общей формулы

2-(2-стиролбензоксазолили)-5-фенилоксаз ол

1S в,=н,с

20 в =н

3 3

0,01 - 0,06

Составитель Е, Набатова

Техред М. Моргентал Корректор; В. ПетРаш

Редактор О. Стенина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3470

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Э

1-(5-(2,4,5-триметилфенил)оксазолил)-4-(5фенилоксаэолил-2)-бензол при следующем

1ф (4метосифенил) оксазолил-2}-4-(5-фе- соотношении. компонентов, мас. :

25 нилоксахолил-2)-бензол Активирующая люминесцентная добавка 1,0- 2,0

М Добавка смещающая спектр люминесценции

30 Основа - органический растворитель Остальное