Элемент оптической связи сцинтилляционного детектора

 

Изобретение относится к приборам для регистрации ионизирующего излучения и может найти применение при изготовлении сцинтилляционных дисков для медицинских гамма-камер. Целью изобретения является повышение светопропускания и адгезионной способности. Цель достигается выполнением элемента оптической связи из полиорганосилоксанового каучука и отвердителя, где каучук содержит 1,5-2 мае. % метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, а отвердителем является силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья. Среднее значение приведенного разрешения детекторов, выполненных по предлагаемому изобретению, на 6,7% лучше, чем по известному техническому решению. 1 ил., Зтабл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 Т 1/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ--К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4446457/25 (22) 26.04.88 (46) 23.03.93. Бюл. М 11 (72) Л.А.Андрющенко, В.Л.Янкелевич, А.С.Герщун, Б.Г.Заславский, P.À.Hèêóëèíà, Ю, А. Южелевский,З.С.Лебедева и Л.А.Цитиль

56) ГОСТ 10834-76.

Патент CLUA М 4529789, кл, С 08 G 77/06,1984, Патент США М 4090081, кл. G 01 Т

1/20,1976.

Блоки сцинтилляционные СБН 01. Технические условия ТУ 6 — 09-26 — 535 — 86. (54) ЭЛЕМЕНТ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО ДЕТЕKTOPA (57) Изобретение относится к приборам для регистрации ионизирующего излучения и

Изобретение относится к детектирующим устройствам и может найти применение при конструировании и изготовлении приборов для регистрации ионизирующих излучений, например при изготовлении сцинтилляционных детекторов в форме дисков больших диаметров и малой высоты для медицинских гамма-камер.

Целью изобретения является повышение светопропускания и адгезионной способности.

Использование композиции для элемента оптической связи сцинтиллятора полиорганосилоксанового каучука, содержащего 1,5 — 2 мол. % метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, содержащего 10 — 10 мас. ч. платины, отверждаемого силоксановым олигомером, содержащим гидридсилокса„„5U 1614676 А1 может найти применение при изготовлении сцинтилляционных дисков для медицинских гамма-камер. Целью изобретения является повышение светопропускания и адгеэионной способности. Цель достигается выполнением элемента оптической связи из полиорганосилоксанового каучука и отвердителя, где каучук содержит 1,5 — 2 мас. метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, а отвердителем является силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья.

Среднее значение приведенного разрешения детекторов, выполненных по предлагаемому изобретению, на 6,7% лучше, чем по известному техническому решению. 1 ил., 3 табл. новые звенья, при соотношении KQMnoHBH тов, мас. ч.:

Каучук 99,3 — 99,5

Отвердитель 0,5-0,7 позволяет повысить устойчивость сцинтилляционных характеристик детекторов при воздействии повышенных механических и климатических нагрузок за счет того, что композиция имеет лучшую адгеэию к поверхности щелочногалоидных кристаллов по сравнению с композициями,приведенными в прототипе.

Композиция обладает консистенцией жидкого студня (желе) и обеспечивает свободное расширение и сжатие выходного оптического окна и сцинтиллятора относительно друг друга при воздействии повышенных климатических нагрузок.

Применение указанной композиции, светопропускание которой не ниже 95 npu

1614676 толщине слоя 10 мм, отсутствие выделения летучих продуктов при отверждении (вулканизации) обеспечивает высокие сцинтилляционные характеристики.

Используется каучук следующей форму- 5

1 — 5)-0

10

100-0 где R — СНз, n = 1,5-2. 15

Силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья, гидрофобизирующая жидкость 136 — 41 применяется в качестве сшивающего агента, а комплексное соединение платины в виде платинохлори- 20 стоводородной кислоты (НгРтСЬ6НгО) в качестве катализатора.

Реакция протекает по схеме где R- СНз.

В табл. 1 приведены результаты испыта- 35 ний сцинтилляционных детекторов на основе монокристаллов Na1(Te) размерами 50х50 мм с элементом оптической связи на основе полиорганосилоксанового каучука в зависимости от его состава. 40

В табл. 2 приведены результаты испытаний сцинтилляционных детекторов на основе монокристаллов Net(Te) размерами 50х50 мм, изготовленных с элементом оптической связи, выполненным из композиции на ос- 45 нове полиорганосилоксанового каучука, содержащего 1,8 метилвинилсилоксановых звеньев, и комплексного соединения платины, содержащего 10 мас. ч. платины, с различным содержанием отвердителя — 50 силоксанового олигомера, содержащего гидридсилоксановые группы (гидрофобиэирующей жидкости 136-41).

В табл. 3 представлены результаты ис- 55 пытаний сцинтилляционных детекторов на основе монокристаллов Nal(Te) размерами

63х63 мм, изготовленных в соответствии с предлагаемым техническим решением и известным.

Q -3 -5 . 25 р О нас. ч. " -si-н+сн,-си-в-o-z

К

81-сн % -31-ОКак видно из табл 1 введение в состав каучука 1,5-2 мол. метилвинилсилоксановых звеньев является оптимальная для данной композиции.

Введение более 2 метилвинилсилоксановых звеньев приведет к тому, что каучук будет сильно сшит, иметь низкуЮ лластичность.

Введение менее 1,5$ метилвинилсилоксановых звеньев приведет к тому, что композиция будет иметь низкую стабильность свойств.

Введение в каучук комплексного соединения платины, содержащего 10 — 10 мас. ч, платины, обеспечивает оптимальные технологические характеристики композиции.

Увеличение количества комплексного соединения платины более 10 мас. ч. платины (по отношению к массе каучука) снижает время жизнеспособности композиции.

Уменьшение количества комплексного соединения платины менее 10 мас. ч. платины замедляет процесс вулканизации каучука, т.е. приведет к усложнению технологического процесса склеивания без достижения положител ь ного эффекта.

Указанное соотношение компонентов (каучука и отвердителя) является оптимальным.

Согласно табл. 2 уменьшение содержания отвердителя менее 0,5 мас. ч. приводит к ухудшению вязко-упругих свойств композиции, динамический модуль сдвига G < 3 кПа, а угол потерь у < 25, что приводит к выдавливанию ее из эоны склейки при воздействии повышенных климатических и ме ханических нагрузок и к ухудшени@ сцинтилляционных характеристик.

Увеличение содержания отвердителя >

0,7 мас. ч. приводит к увеличению значений динамического модуля сдвига G > 6 кПа н угла потерь р>40Я„что ухудшает адгезиЮ композиции к поверхности щелочногалоифных монокристаллов и тем самым снижает устойчивость сцинтилляционных характФристик детекторов.

На чертеже представлен сцинтилляцмонный детектор, Сцинтилляционный детектор содержит корпус 1, выходное оптическое окно 2. крышку 3, монокристаллический сцинтиллйтор 4, элемент оптической связи 5, расположенный между сцинтиллятором 4 М выходным оптическим окном 2, отражателЬ

6, расположенный между внутренней поверхностью корпуса 1 детектора и сцинтиллятором 4.

Принцип работы сцинтилляционного детектора основан на преобразовании про1614676 никающих через стенки корпуса 1, слой отражателя 6 в сцинтиллятор 4 квантов энергии ионизирующего излучения во вспышки видимого света, которые затем через прозрачное выходное окно 2 выводятся на фотоэлектронный умножитель, где, в свою очередь, вспышки видимого света преобразуются в импульсы электрического тока.

П ри мер l. Элементоптическойсвязи был проверен в детекторах на основе монокристаллов Nal(Te) размерами 50х50 мм.

Была изготовлена партия детекторов в количестве 13 шт. В качестве элемента оптической связи использовались клеевые композиции на основе полиорганосилоксанового каучука, содержащего 1,4-2,1 мол. ( метилвинилсилоксановых звеньев, комплексно связанных с соединением платины, содержащим 10 — 10 мас. ч. платины по отношению к массе каучука, Композиции отверждались силоксановы л олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья (гидрофобиэирующей жидкостью 136-41).

Все детекторы подвергались следующим испытаниям: климатическим (воздействию температуры — 60 С в течение 3 ч, температуры

+1500C в течение 3 ч); механическим (воздействию вибрации в диапазоне частот 10-2000 Гц с ускорением

5g).

Как следует из табл. 1, только при соотношении компонентов, соответствующих заявляемым параметрам, обеспечивается достижение поставленной цели. Выход за граничные параметры (примеры 1, 5, 6, 7) приводит к нарушению оптического контакта, что обусловливает ухудшение сцинтилляционных характеристик детекторов и снижает их устойчивость при воздействии механических и климатических нагрузок.

П р и и е р 2. Элемент оптической связи был проверен в детекторах на основе монокристаллов Nal(Te) размерами. 50х50 мм.

Была изготовлена партия детекторов в количестве 10 шт. В качестве элементов оптической связи использовались клеевые композиции на основе полиорганосилоксанового каучука, содержащего 1,8 мол. метилвинилсилоксановых звеньев, комплексно связанных с соединением платины, содержащим 104 мас. ч. платины, отверждаемая силоксановым олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья (гидрофобизирующая жидкость 136-41) при разном соотношении компонентов (каучука и отвердителя).

Детекторы подвергались следующим испытаниям: воздействию механических и климатических нагрузок; вибрации в диапазоне частот 10-2000

Гц с ускорением 5g в течение 24 ч; воздействию температуры — 60 C в течение 3 ч и температур ы +150 С в течение 3 ч.

5 Результаты испытаний приведены в табл. 2, в которой приведены сцинтилляционные характеристики детекторов до и после испытаний.

Выход за граничные параметры (приме10 ры 1 и 5) приводит к нарушению оптического контакта и ри воздействии повышенных климатических нагрузок и снижению устойчивости сцинтилляционных характеристик детекторов.

15 Пример 3. Была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов

Nal(Te) размерами 63х63 мм. В качестве элементов оптической связи использовалась клеевая композиция на основе полиоргано20 силоксанового каучука, содержащего 1,9 мол, метилвинилсилоксановыхзвеньев,и комплексного соединения платины, содержащего 10 мас. ч, платины по отношению

-4 к массе каучука, отверждаемая силоксано25 вым олигомером, содержащим гидридсилоксановые звенья (гидрофобизирующая жидкость 136-41) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Каучук 99,4

Отвердитель 0,6

Одновременно была изготовлена партия детекторов на основе монокристаллов

Nal(Te) размерами 63х63 мм, у которых элемент оптической связи был выполнен из

35 двухкомпонентной композиции на основе полиорганосилоксанового каучука СКТН и отвердителя (катализатора М 68) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Каучук CKTH 1000

40 Катализатор N. 68 4

Детекторы подвергались следующим испытаниям: климатическим (воэдействию температуры — 60 С в течение 3 ч воздействию тем45 пературы +150 С в течение 3 ч); механическим(воздействию вибрации с частотой 20-2000 Гц с ускорением 5g в течение 4.5 ч), Результаты испытаний приведены в

50 табл. 3, в которой приведено сравнение сцинтилляционных характеристик (светово- го выхода и энергетического разрешения) до и после испытаний.

Как видно иэ табл. 3, световой выход

55 детекторов, изготовленных в соответствии с предлагаемой конструкцией, на 11,7% выше, а энергетическое разрешение на 35% лучше по сравнению с известным.

У двух детекторов, изготовленных в соответствии с -прототипом, после испытаний

1614676 6

Т ° блица!

olHI- летая- Ердеряаиие> мр I тор I масА акСциитиппяциоииие кврактеристики детактороэ

Виват>ий вид детектора посла ил>итак>д

Сажс «и е,йй

ИО >ЛОЭИЦИИ

Виериий вид детек» тора др ислитаияй

Еодеряэиие ппе тики, иве.ч до ислитаиий после иотитаиий

--" — !"---" свето. зиер- свето- зиерга вой i тети вой тичес» викой, 1ческое викод, кое

УЕСВ рэзре УЕСВ разор" ееиив какие

J»

2,9 9,1 иилиетип"

СИПОКСЕИО»

° ик зееиь ев

10 "

Отклсйка 102

Низкал стабипьиость свойств

1,4

Нарувеи!>в оптического контакта, Откаейка 52

Без дефекта

Бев дефекте

8,2

8,2

8,6

8,l

8,4

8,6

8,0

I!,2

8,2

8,5

Откпотка 52

Баз изиеизиьй

То ка

Без изиеиеиий

To He

Без изиеиеиий

1o Не

10 т

10 г

IO

1О

10 >

10 г

I0 >

1,4

7,9 29

8,! 8,5

8,6 3,3

8,2 3,1

8,4 3,4

8,5 3 ° 2

8,0 3,0

8>2 3,5

8,2 3,2

8, 2 . 2,8

3>0

3.S

3,3

3,0

3.4

3,2

3,1

3,5

3 5

3,1

2 3

3 5

9

1О

То яе

Хорокие

То ие

Хороаие

То ке

1,5

I,5

I,7

I,7

I 7

2,0

2,0

2,0

2,!

То Не

Без дефекта

То ке

Без дефекта

То ае и

Беэ дефекта

Хо рокив

То Не

Откпейяа 102

Низкая hhecTNI» ность юипозиции

Откпейкв 122

8,9 2,6 - 8,9

2>8

Недостеточиая ииз- Отклейка 102 иео>особиость юипоэиции б 12

7 13

1,7

Отклейка 58

8,4

Отклецка !О\

8,! 2,9

3,2

Плокие текиопоги» ческиа свойства, длитальиая поли" иеризэция

1,7 произошло нарушение оптического контакта, в результате чего световой выход у одного из детекторов ухудшился на 9® и энергетическое разрешение на 5, у другого световой выход ухудшился íà 11, а энергетическое разрешение нв 6ь.

Все детекторы, изготовленные в соответствии с изобретением. выдержали испытания. Сцинтилляционные характеристики детекторов практически не изменились.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известным, обеспечивает улучшение сцинтилляционных характеристик и повышение их устойчивости при воздействии механических и кинематических нагрузок.

Формула изобретения

Элемент огпической связи сцинтилляционного детектора, содержащий полиорганосилоксановый каучук и отвердитель, от л и5 чаю щи и с я тем,что, сцельюповышения светопропускания и адгезионной способности, каучук содержит 1,5-.2 мол. $ метилвинилсилоксановых звеньев и комплексное соединение платины в виде платинохлори10 стоводородной кислоты, содержащее 10 з10 мас. ч. платины по отношению к массе каучука, а в качестве отвердителя использован силоксановый олигомер, содержащий гидридсилоксановые звенья, — гидрофобиЮ зирующая жидкость 136-41 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Каучук 99,3-99,83

Отвердитель 0,5-0,7

1614676

Таблица 2

Сцинтилляционные хаакте истики

Пример

Рецептура, мас.ч.

Внешний вид

Сцинтилляционные хаакте истики световой выход, УЕСВ световой выход, УЕСВ энергетическое разрешение, аппаратурное энергетическое разрешение, аппаратурное

Каучук99,6

3,0

0,9

2,9

9,2

3,1

3,5

9,1

8,1

2,8

3,5

9,1

8,2

3,3

3,1

8,6

8,1

3,3

3,2

8,6

8.1

8,3

8,0

3,5

3,1

8,3

8,0

3,5

3,1

3,6

2,8

3,6

3,0

8,1

9,1

8,2

9,7

Отвердитель 0 8

2,9.9.0

2,7

9,3

Таблица 3

После испытаний

Конструкция

Детектор

I о испытаний световой вы, ход, УЕСВ энергетическое разреше we, аппаратурное внешний вид световой выход, УЕСВ изменение светового выхода, энергетическое разрешениее, аппаратурное изменение светового выхода, 3,2

Прото.. тип

7,0

2,9

7,4

2,8

То же

2,9

7,5

7,5

7,3

6.0

3,0

2,9

3,0

2,6

13

7,2

6,4

-1

3,0

6.0

3.0

6,0

6,8

Предл агаемая

То же

3,6

6,7

0

+2

3 а

5.3

3,2

3,5

3,5

7,3

7,2

5,4

5,9

-3

-2

3.5

3,1

3,4

3.5

7,3

7,2

5,4

6,0

В II

Составитель Е.Набатова

Редактор M.Âàñèëüåâà Техред M.Mîðråíòàë Корректор С.Шекмар

Заказ 1961 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Отвердитель 0,4

Каучук99;5

Отвердитель 0,5

Каучук99.4

Отвердитель 0,6

Каучук99,3

Отвердитель 0,7

Квучук99,2

Нарушеwe оптического контакта

Без изменения

То же

Нарушение оптического кон" такта . Без изменения

Без изменения

То же

Нарушение оптического контакта

То же

Без изменения

То же

Без изменения

То же

Без изменения

То же

Нарушение оптического контакта

То же