Способ обработки активированных европием монокристаллов иодида лития

 

Изобретение относится к способам изготовления сцинтилляционных детекторов для радиометрии нейтронного и γ-излучений. Целью изобретения является улучшение сцинтилляционных характеристик времени обработки. Цель достигается одностадийной матировкой торцовых и боковых поверхностей кристалла LiI(Eu) абразивным материалом с размером зерна 14 - 40 мкм. Данный способ позволяет улучшить энергетическое разряжение более чем в два раза и сократить время обработки одного детектора на 1,1 ч. 1 табл.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике и может быть использовано при изготовлении детекторов для радиометрии нейтронного и гамма-излучений. Целью изобретения является улучшение сцинтилляционных характеристик и уменьшение времени обработки детекторов на основе активированных монокристаллов. Отличие предлагаемого решения от известного заключается в матировке торцовых и боковых поверхностей кристалла абразивным материалом с размерами зерна 14-40 мкм. После этого монокристаллы считают пригодными для контейнеризации по общепринятой методике. Предлагаемый способ пригоден как для изготовления сцинтилляционных детекторов на основе активированных монокристаллов иодида лития-6, так и на основе активированных монокристаллов иодида лития-7. Указанный диапазон размеров зерен используемых абразивных материалов при шлифовке монокристаллов объясняется тем, что использование абразивов с зерном крупнее 40 мкм приводит к появлению царапин и выколок по краям заготовки, а использование более мелких, чем указано, абразивов приводит кроме снижения производительности труда к неоднородности матированной поверхности, появлению "зализанных" пятен, что снижает выходные характеристики детектора. Характеристики сцинтилляционных детекторов, изготовленных с применением предлагаемого способа обработки монокристаллов иодида лития, активированного европием, приведены в таблице. Обработку кристалла ⁶LiI(Eu) ведут по предлагаемому способу, кристалл стильбена обрабатывают по принятой методике. Улучшение светового выхода по γ -линии радионуклида ¹³⁷Cs у детекторов, изготовленных с применением предлагаемого способа по сравнению с цветовым, как видно из таблицы, можно объяснить за счет уменьшения эффекта, связанного с "захваченным" светом, т. е. светом, возникшим в объеме тела с высокой степенью геометрической симметрии, который не выходит из него из-за полного внутреннего отражения и поглощается после многократных отражений. Столь значительное улучшение энергетического разрешения по пику тепловых нейтронов у детекторов, изготовленных по предлагаемому способу, установлено экспериментально и в настоящий момент удовлетворительного объяснения не найдено. Возможно, это связано с особенностями образующегося при обработке на поверхности кристаллов иодида лития текстурированного слоя и и поглощения в нем энергии ионизирующего излучения. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Монокристаллическую булю на нитяной пиле мокрой бесконечной нитью распиливают на заготовки. Затем заготовки подвергают химической обработке на вращающейся планшайбе, обтянутой курточной замшей, сукном типа "Пионер" или другим сходным материалом, смоченным смесью растворителя, смешивающегося с водой и инертного по отношению к иодиду лития (этиленгликоль, глицерин т. д. ), и воды в соотношении 3-8-1 об. ч. (после этой операции заготовки имеют полированную прозрачную поверхность). Помещают заготовки в сухой бокс, шлифуют боковые и торцовые поверхности при помощи наждачной бумаги с зерном 14-40 мкм. Операцию шлифовки проводят при помощи шлифпорошка с зерном 14-40 мкм, что технологически оправдано при обработке монокристаллов диаметром более 50 мм. После операции шлифовки кристаллы считают пригодными для контейнеризации по общепринятой методике. П р и м е р 1. Монокристаллическую булю иодида лития-6, активированного европием, распиливают на нитяной пиле на заготовки диаметром 42-43 мм и высотой 7 мм. Затем обрабатывают на вращающейся планшайбе, обтянутой замшей, смесью этиленгликоля и воды в соотношении 5: 1 об. ч. до размеров 40х6 мм. После этой операции заготовки имеют полированную поверхность. Заготовки погружают в сухой бокс, заполненный азотом, и шлифуют до размеров 40-1,0х5-1,0 мм шлифованной водостойкой шкуркой КМЗМ40 обе торцовые и боковую поверхности заготовки. Затем производят контейнеризацию по принятой методике. Энергетическое разрешение детекторов по пику тепловых нейтронов 4,0-5,0% , световой выход по γ -линии радионуклида ¹³⁷Cs относительно NaI(Tl) 37-40% . П р и м е р 2. Обработанные по примеру 1 заготовки загружают в сухой бокс и шлифуют торцовые и боковую поверхности шлифовальной водостойкой шкуркой КМЗМ14. После этого производят контейнеризацию по принятой методике. Энергетическое разрешение по пику тепловых нейтронов полученных детекторов составляет 4-5% , световой выход по γ -линии радионуклида ¹³⁷Cs относительно NaI(Tl) 37-40% . П р и м е р 3. Обработанные по примеру 1 заготовки загружают в сухой бокс и шлифуют торцовые и боковые поверхности на стеклянном шлифовальнике суспензией шлифпорошка М40 в силиконовом масле. Затем проводят контейнеризацию по принятой методике. Сцинтилляционные характеристики детекторов такие же, как у детекторов, полученных по примерам 1 и 2. П р и м е р 4. Обработанные по примеру 1 заготовки шлифуют при помощи наждачной бумаги или шлифпорошка с размером зерна 60 мкм (ближайший по крупности зерна абразив, выпускаемый промышленностью). При этом на поверхности заготовок появляются глубокие царапины и сколы, что не позволяет изготовить детекторы, соответствующие по внешнему виду требованиям ТУ. П р и м е р 5. Обработанные по примеру 1 заготовки шлифуют при помощи абразива с размером зерна 12 мкм (ближайший в сторону уменьшения по крупности зерен абразив, выпускаемый промышленностью) и проводят контейнеризацию по принятой методике. Сцинтилляционные характеристики полученных детекторов хуже, чем у детекторов, изготовленных по предлагаемому способу - энергетическое разрешение увеличивается почти в два раза, а световых уменьшается на 10-20% . П р и м е р 6. Предложенный способ позволяет получить сцинтилляционные детекторы типа фосфич высокого качества. Для этого торец монокристалла стильбена размером 40х35 мм сочленяют с выходным стеклянным окном детектора с помощью иммерсионной композиции (силиконового клея). Затем на свободный торец монокристалла стильбена наклеивают при помощи силиконового клея кристалл иодида лития, активированного европием, размером 40х5 мм, обработанный по примеру 1. Пространство между стенами контейнера и монокристаллической сборкой заполняют окисью магния и проводят герметизацию контейнера при помощи эпоксидных клеевых композиций. Энергетическое разрешение по пику тепловых нейтронов полученных фосфичей 6,0-6,9% , гамма-эквивалент 2,9 МэВ. По предлагаемому способу была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов иодида лития-6, активированного европием, размерами 40х5 мм, 40х10 мм, 20х30 мм в количестве 95 шт. и партия детекторов типа фосфич на основе монокристаллов иодида лития-6, активированного европием, размером 40х5 мм и монокристаллов стильбена размером 40х5 мм в количестве 10 шт. Характеристики всех детекторов находились в пределах, указанных в таблице. Таким образом, предлагаемый способ улучшает синтилляционные характеристики детекторов и сокращает время на обработку монокристаллов по сравнению с известным. Так, энергетическое разрешение снижается более чем в два раза, а время обработки одного детектора уменьшается на 1,1 ч. (56) Цирлин Ю. А. и др. Усовершенствованный детектор мягкого рентгеновского излучения. - Приборы и техника эксперимента, 1982, N 1, с. 212-213. ТУ N 02-2-2/12-38-82. Детекторы ионизирующих излучений сцинтилляционные на основе монокристаллов лития (лития-6, лития-7) иодистого, активированных европием. ГИПХ, Ленинград, 1982.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ АКТИВИРОВАННЫХ ЕВРОПИЕМ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИОДИДА ЛИТИЯ для изготовления сцинтилляционных детекторов, включающий распиловку монокристалла на заготовки с последующей обработкой до требуемых размеров и матировкой торцовой поверхности, отличающийся тем, что, с целью улучшения сцинтилляционных характеристик и уменьшения времени обработки, на боковой и торцовых поверхностях кристалла создают мативированную поверхность путем шлифовки абразивным материалом с величиной зерна 14 - 40 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1

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        

---