Жидкостный сцинтилляционный счетчик элементарных частиц

 

ОПИС Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиик

Социалистичесйик

Республик

К АВТбРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.06. 77 (21) 2496130/18-25 {$$) М Кп 3 с присоединением заявки ¹

С 01 Т 1/204

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.12,82 Бюллетень № 48

{ЗЗ) УДК 671. 387. .464(088.8 ) Дата опубликования описания 05 ° 01. 83

В.В. Лудринг, В.И. Полетаев, t0.И. Соломатин и С.К. Черниченко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЖИДКОСТНЫЙ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК

ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к сцинтилляционным счетчикам для регистрации и аплитудного анализа элементарных частиц высоких энергий.

Известны жидкостные сцинтилляционные счетчики в виде металлических герметизированных контейнеров, заполненных жидким растворителем со сцинтиллирующими добавками, с отражателями света из пленочных материалов, в том числе работающими на принципе полного внутреннего отражения и расположенными на внутренних стенках контейнера, и с иллюминатором для вывода света к преобразователям световой энергии в электрические импульсы (фотоэлектронным умножителям).

Кроме того, очень хорошими светоотражающими свойствами обладает проз,рачная полиэтилентерефталатная пленка при использовании эффекта полного внутреннего отражения света от границы между поверхностью пленки и воздухом $1) . Полиэтилентерефталатная, пленка химически инертна и обладает высокой оптической прозрачностью.

Известен также жидкостный сцинтилляционный счетчик,.представляющий собой параллелепипедообразный пустотелый металлический контейнер, разделенный непрозрачными перегородками на секции, каждая из которых с двух торцовых сторон имеет прозрачные (стеклянные) иллюминаторы с фотоэлектронными умножителями. Внутренние поверхности контейнера и перегородки оклеены фторопластовой пленкой для улучшения светоотражения (путем полного внутреннего отражения), а остальные поверхности покрыты краской на основе эпоксидных смол f2) .

Основными:недостатками известного

15 жидкостного сцинтилляционного счетчика являются конструктивные и технологические трудности, связанные с герметизацией объема контейнера и

его иллюминаторов, с обеспечением вы20 сокой оптической .и химической чистоты жидкого сцинтиллятора, а также неудовлетворительный светосброс счетчика вследствие невысокой светоотражающей способности фторопластовой пленки и большого диффузионного рассеивания света от ее поверхности.

Особенно трудно обеспечить необхо»вЂ” димую чистоту сцинтиллятора — мельчайшие количества загрязнений, оставшихся в щелях конструкции в процессе изготовления счетчика, способны су669890 щественно ухудшить свойства сцинтиллятора.

Цель изобретения — упростить конструкцию, увеличить оптическую прозрачность и световыход жидкостного сцинтиллятора.

Поставленная цель достигается тем„ что в счетчик введена оптически прозрачная оболочка, выполненная в виде четырехугольного мешка из прозрачной полиэтилентерефталатной 10 пленки, сваренной внахлестку, заполненная сцинтиллятором и свободно зало хенная внутрь контейнера, внутренние продольные стенки которого покрыты светопоглощающим шероховатым ма- j5 териалом, углы оболочки срезаны и обжаты в плоскости, перпендикулярной к продольной оси счетчика, сварены или проклеены изнутри термоплас- тичной смолой таким образом, что 20 оболочка имеет возможность принять форму параллелепипеда, сопряженного с внутренней поверхностью контейнера.

Для упрочнения оболочки участки ее, ослабленные сварочными швами, склеены снаружи липкой лентой на основе прозрачной полиэтилентерефталатной пленки.

Для обеспечения заполнения и опорожнения счетчика жидким сцинтиллятором в противоположных торцовых ребрах контейнера имеются щели, через которые плоскообжатые углы оболочки

1 выпущены наружу контейнера и закрыты светонепроницаемыми колпаками.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый счетчик, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез. счетчик состоит из металлического 40 контейнера 1, покрытого изнутри светопоглощающим шероховатым материалом 2 (оклеенного черной бумагой) .

Торцы контейнера заглушены фланцами 3 с прозрачными для прохождения 45 света иллюминаторами 4, к которым прижаты фотоэлектронные умножители 5.

Внутрь контейнера вложена оболочка 6 из оптически прозрачной полиэтилентерефталатной пленки, заполненная 50 жидким сцинтиллятором 7, под действием гидростатического давления которого оболочка б прижата к стенкам контейнера. о

Так как полиэтилентерефталатная пленка при высоких оптических свойствах имеет довольно низкие сварочные качества, то сварочные швы, (выполняемые ультразвуковым способом) сделаны внахлестку и оклеены снаружи липкой односторонней лентой на основе полиэтилентерефталат; ной пленки, а углы оболочки плоско обжаты и проварены или проклеены изнутри инертной термопластичной 65 смолой (на чертежах область проклейки показана точками) . Обжатые углы выпущены наружу контейнера через его щели в верхних и нижних торцовых ребрах и закрыты светоизоляционными колпаками 8.

При сборке, счетчика из верхних углов оболочки 6 оставляют незагерметизированным, через него заполняют внутреннюю полость счетчика жидким сцинтиллятором 7, после чего этот угол заваривают (заклеивают) и закрывают светозащитные колпаки 8.

В полностью собранном и залитом сцинтиллятором счетчике между внутренней шероховатой поверхностью контейнера и гладкой упругой поверхностью пленки всегда остается тонкая воздушная прослойка. Благодаря этой прослойке сбор света, выделившегося в сцинтилляторе при прохождении элементарной частицы, на фотоумножители происходит за счет эффекта полного внутреннего отражения на границе пленка - воздух. Известно, что для лучей света, падающих на поверхность под углом, большим угла полного внутреннего отражения, коэффициент отражения практически равен 1. Это обеспечивает хорошую однородность .светосбора по всей длине счетчика.

Предлагаемое техническое решение, т.е. герметичная оптически прозрачная оболочка, заполненная жидким сцинтиллятором, достаточно просто позволяет обойти одну из самых сложных конструктивных задач жидкостного сцинтилляционного счетчика, а именно: уплотнение стыков между деталями счетчика - корпусом, фланцами, иллюминатором. Применение резины для уплотнений исключается, ибо даже следы серы и фосфора безнадежно отравляют жидкий сцинтиллятор, а другие достаточно эластичные химически чистые нейтральные к нефтепродуктам материалы в настоящее время авторам неизвестны, или отечественной промышленностью не изготовляются. Предлагаемое техническое решение снимает и основную технологическую трудность обеспечение химической чистоты жидкого сцинтиллятора, ибо сцинтилля— тор контактирует только с поверхностью пленки, поступающей на сварку практически стерильной. Обеспечить химическую чистоту на участке сварки оболочки, вес которой не превышает 0,5-1 кг, — достаточно простая для производства задача.

Проведенные авторами испытания жидкостного сцинтилляционного счетчика размерами 6 ° 6 ° 50 см показали высокие характеристики его физических параметров и хорошую герметизацию оболочки.

669890

Формула изобретения

1. Жидкостный сцинтилляционный счетчик элементарных частиц, содержащий параллелепипедлобразный пустотелый металлический контейнер, внутренние поверхности которого имеют ,пленочные покрытия полного внутреннего отражения света, а в торцовых стенках расположены прозрачные иллюминаторы с фотоэлектронными умножите- лями, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения оптической прозрачности и световыхода жидкостного сцинтиллятора в счетчик введена опти- !5 чески прозрачная оболочка, выполненная в виде четырехугольного мешка из прозрачной полиэтилентерефталатной пленки, сваренной внахлестку, заполненная жидким сцинтиллятором gp и свободно заложенная внутрь контейнера, внутренние продольные стенки которого покрыты светопоглощающим шероховатым материалом, углы оболочки срезаны и обжаты в плоскости, перпендикулярной к продольной оси счетчика, сварены или проклеены изнутри термопластичной смолой таким образом, что оболочка имеет возмож ВНИИПИ Заказ 10671/12

Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 ность принять форму параллелепипеда, сопряженного с внутренней поверхностью контейнера.

2. Жидкостный сцинтилляционный счетчик по и. 1, о тличающийс я тем, что, с целью упрочнения оболочки, участки ее, ослабленные сварочными швами, оклеены снаружи липкой лентой на основе прозрачной полиэтилентерефталатной пленки.

3. Жидкостный сцинтилляционный счетчик по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения заполнения и опорожнения счетчика жидким сцинтиллятором, в противоположных торцовых ребрах контейнера имеются щели, через которые плоскообжатые углы оболочки выпущены наружу контейнера и закрыты светонепроницаемыми колпаками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Балдин Б.Ю. и др. Координатные детекторы на жидких сцинтилляторах. — Препринт ОИЯИ, Р PB — 10241, Дубка, 1976.

2. Proceedings of the Calorimeter Workshop Nay 1975, h 160, Fermi National accelerator Labor atory, Batav à USA.