Пластмассовый сцинтиллятор

 

ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТИЛЛЯТОР, состоящий из полимерной основы и люминесцирующей добавки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения ширины сцинтилляционного импульса при сохранении высокого светового выхода, в качестве люминёсцярукяцей добавки применен 4, дибром-2 , 2 , 5, 5 -тетраметилп-квинквифенил в сочетании с п-терфенилом или 2,5-дифенилоксадиазблом1 ,3 4 при следуняцем соотношении ингредиентов , мае. %: п-терфенил3-4 или 2,5-дифенилоксадиазол-1 ,3,44-7 4, 4 -Дибром-2 ,2, 5, 5 -тетраметилп-квинквифенил 2-5 Полимерная основа Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11}

3151} G 01 Т 1/203

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ71

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2702065/18-25 (22) 25.12,78 (46) 15.07.84. Вюл . К - 26 (72) E.A.Àíäðåùååâ, С .Ф.Килин, К.А.Кавырзина, Ю,.П.Кушакевич, И.M.Ðoçìàí и В.М.Шония (53) 621.387.464(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 544290,. кл. G 01 Т 1/203, 1974.

2 . Авторское свидетельство СССР

h» 510087, кл. G 01 Т 1/203, 1975. (54) (57) ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИНТИЛЛЯТОР, состоящий из полимерной основы и люминесцирующей добавки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения ширины сцинтилляционного импульса при сохранении высокого светового выхода, в качестве люминес. цирующей добавки применен 4, 4— дибром-2, 2, 5, 5 -тетраметили-квинквифенил в сочетании с и-терфенилом или 2,5-дифенилоксадиазолом1,3 4 при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7: п-терфенил 3-4 или 2,5-дифенилоксадиазол-1 3 4

Э У

4-7

4, 4 -Ди бром-2, 2

5, 5 -тетраметили-квинквифенил 2-5

Полимерная основа Остальное

735085

Изобретение относится к измереник ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов с высоким временным разрешением.

Известны пластмассовые сцинтилляторы, обладающие малой длительностью сцинтилляционного импульса, в том числе с длитепьностью около 1 нс j1) .

Малая длительность импульса достигается за счет быстрого переноса энергии возбуждения от полимерной основы к излучающей свет добавке и малой длительностью возбужденного состояния молекул добавки (с ). Величина светового выхода сцинтиллятора (С) зависит от эффективности переноса энергии возбуждения к добавке и от квантового выхода флуоресценции добавки.

Ближайшим к предлагаемому по технической сущности и характеристикам является пластмассовый сцинтиллятор, состоящий из полимерной основы и люминесцирующей добавки, причем в качестве люминесцирующей добавки использован 4, 4 — дибром-2, 5, 2

55-тетраметил-п êâèíêâèôåíèë в количестве 3-4Х от веса основы IZ) .,Этот сцинтиллятор при высоте и диаметре 30 мм имеет длительность сцинтилляционного импульса по полувысоте !,1 нс и световой выход C=

=0,21 усл. ед. по ГОСТ 17038-71 (70Z ат величины светового выхода стандартнбго сцинтиллятора на основе полистирола с добавками и-терфенила и POPOP).

Длительность сцинтилляционного импульса указанного сцинтиллятора сравнительно велика, что ограничива40 ет возможности его применения в сцинтилляционных детекторах с высоким временным разрешением.

Целью изобретения является уменьшение ширины сцинтиляционного импульса при сохранении высокого свето45 вого выхода.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве люминесцирующей добавки применен 4, 4 -дибром-2", 2", 5

5, 5 -тетраметил-п-квинквифенил ф в сочетании с п-терфенилом или 2,5-дифенилоксадиазолом-1,3,4 при следующем соотношении ингредиентов, ма с . 7.:

Терфенил 3-4 или 2,5-дифенилоксадиазол-1,3,4 4-7

41, 4 -Дибром-2

2, 5, 5 -тетра5 5 метил-п-квинквифенил 2-5

Полимерная основа Остальное

4 1, 4 -Дибром-2, 5 ." 2 >, 5 -тетраметил-п-квинквифенил (Br> Ме 4 Ph) имеет высокий квантовый выход света и малое время жизни возбужденного состояния молекул.

Громежуточную люмине(пирующую доб".вку вводят в состав сцинтиллятора для снижения времени переноса энергии возбуждения от основы на. излучающую добавку. Она должна иметь достаточную растворимость в исходном мономере, большой коэффициент поглощения света в области излучения основы и спектр испускания в области сильного поглощения излучающей добавки. Из выпускаемых отечественной промышленностью люминесцирующих соединений перечисленным условия удовлетворяет и-терфенил (РЬ ) и 2,5-дифенилоксадиазол-1,3-4 (PPD), широко использующиеся в сцинтилляционной технике.

Для определения оптимальных концентраций люминесцирующих добавок изготовляют сцинтилляторы на основе полистирола с разным содержанием перечисленных соединений. Сцинтилляторы изготавляют способом термической полимеризации в герметически закрытых сосудах с обратным холодильником. Стирол и сосуд освобождают от кислорода длительной продувкой очищенным азотом. Принят следующий режим полимеризации: 2 ч при 145 С подъем температуры до 200 С за 1 ч, 15 ч при ZOO С. После этого полимеризат медленно охлаждают и подвергают механической обработке.

Результаты измерения светового выхода и длительности импульса (1,п) образцов диаметром 16 мм и высотой

10 мм приведены в табл. 1.

735085

Т а б л и ц а 1

\ и э нс

Cj усл. ед.

0,94

0,26

0,82

0,26

0,76

0,26

0,72

0,28

0,72

0,27

0,76

0,28

0,74

0,29

0,71

0,29

0,71

0,29

0,97

0,28

1,0

0,87

0,29

1,5

0,82

0,28

0,27

0,62

0,65

0,31

0,81 2

0,32

0,72

0,29

0,72

0,26

Содеражние добавок, мас. 1

Ph g PPD Вг2Ме 1

Значение Г О, 85 нс можно получить при содержании промежуточной добавки ЗЕ или более и содержании

ВГ2 Ме4 РЬ57 2Ж. С увеличением концентрации добавок п уменьшается.

Оптимальное содержание промежуточной добавки составляет 47 для Ph и

7Х для PPD. Предельное значение д при экстрополяции к высоким концентрациям промежуточной добавки получается равным 0,66-0,58 нс.

Однако из-за ограниченной растворимости не удается получить достаточно однородного сцинтиллятора при содержании Br2 Me Ph более 5Х.

Таким образом, содержание ингредиентов должно быть в следующих соотношениях, мас. 7:

Терфенил . 3-4 или 2,5-дифенилоксадиазол-1,3,4 4-7

4, 4 - Дибром-2, 5

2 5 -тетраметилп-квинквифенил 2-5

Полимерная основа Остальное

Для испытания предлагаемого сцинтиллятора большего объема быпи изготовлены образцы диаметром и высотой

25 мм, Результаты испытаний приведе-. ны в табл. 2.

735085

Таблица2

С р нс

С, усл. ед.

0,25

0,84

0,80

0,24

0,82

0,23

0,84

0,26

0,24

0,79

0,24

0,77

0,25

0,81

0,78

0,25

0,24

0,78

0,78

0,27

0,71

0,23

0,74

0,22

Редактор О.Кузнецова Техред А.Ач

Корректор О.Тигор

Заказ 5488 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Содержание добавок, мас. 7., Ph PPD Br>Me

Как видно из табл. 2, предлагаемый

35 сцинтиллятор на основе полистирола имеет световой выход от 0,23 до

0,26 усл. ед. и длительность сцинтилляционного импульса на полувысоте от 0,74 до 0,84 нс ° Малое время сцинтилляции при сравнительно высоком световом выходе существенно расширяет область возможного применения предлагаемого сцинтиллятора.