Сцинтилляционный счетчик

(19) (11) 5 СТ 1/2 Е БР САНИЕ И ны кривые: иной 0,5.м; при толщимм; 4 - для ОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Кравченко Н.Г., Сысоева Е,ПЦирлинЮ.А. Влияние угловой чувствительности фотокатодов ФЭУ на их спектрометрическиесвойства. Приборы и техника эксперимента,1983, % 1, с. 130 - 131 ЕП 0130325. кл. 6 01 Т1/20, 1983.(57) Изобретение относится к сцинтилляци онной технике измерений ионизирующих Изобретение относится к сцинтилляционным детектирующим устройствам и может найти широкое применение при конструировании и изготовлении приборов для регистрации ионизирующих излучений,Целью изобретения является улучшение энергетического разрешения счетчика без заметного снижения световыхода.Известно, что амплитуда сигнала ФЗУ, а следовательно, и его собственное разрешение зависят от угла падения света на фотокатод, который имеет более высокую чувствительность к лучам, падающим на него под углами 41 - 60 О, чем под углами, близкими к нормальному падению 0-40 О, Угловое же распределение выходящего из сцинтиллятора света заключено в растворе углов 0 - 60 О. Чем больше. разница между количеством выбитых фотоэлектронов лучами, падающими на фотокатод по нормали и под углами 41-60 О, тем больший среднестатистический разброс амплитуд импульсов на выходе ФЭУ, а следовательно, и хуже его разрешение,излучений. Целью изобретения является улучшение энергетического разрешения, В элемент оптической связи между сцинтиллятором и фотоэлектронным умножителем, выполненным на основе кремнийорганического соединения, введено 0,25-0,4 мас. долей порошкообразного светорассеивающего материала с размером частиц 0,25 - 0,5 мкм, равномерно распределенных по всему объему. Энергетическое разрешение счетчика на уровне 10-13 и выше по сравнению с используемыми для аналогичных задач счетчиков в 1,2-2 раза. 2 ил.2 табл,Предложенный элемент оптической -ф связи уменьшает этот среднестатистический разброс за счет выравнивания интенсивности лучей света, падающих под Б равными углами, в результате количество фотоэлектронов, выбиваемых из фотокатода, будет одинаковым для любых лучей. Это достигается за счет оптимальной толщиныевай элемента оптической связи и концентрации светорассеивающих частиц указанных раз- Э меров, равномерно распределенных по все му объему элемента оптической связи. СЬНа фиг, 1 приведены зависимости угла- Д, вой чувствительности фотокатода ФЭУ при ъ, его облученииузкоколлимированнымпучком, фф света через элементы оптической связи; на - ф фиг. 2 приведена зависимость энергетического разрешения счетчика Вэи в зависимости от концентрации т светорассеивающих частиц М 90.Цифрами на фиг, 1 обозначе- для силиконового клея толщ2 - для заявленного соединенияне элемента 1,0 мм; 3 - для 1,31,5 мм; 5 - для 1,8 мм; 6 - для 2 мм иконцентрации светорассеивающих частиц0,33 мас. долей.Как следует из фиг. 1 зависимости угловой чувствительности фотокатода ФЭУ притолщине элемента оптической связи менее1,3 мм (зависимости 2, 3) заметно возрастает вклад косых лучей, на которые такая толщина не влияет; что приводит к ухудшениюэнергетического разрешения счетчика. Притолщинах элемента оптической связи более1,8 мм (зависимости 5, 6) в значительнойстепени сказывается поглощение косых лучей, которые уже не принимают участия всветособирании, что ухудшает энергетическое разрешение счетчика, Таким образом,предлагаемая толщина элемента оптической связи является оптимальной,Как следует из фиг, 2 зависимости энергетического разрешения счетчика от концентрации светорассеивающих частиц,предлагаемая концентрация является также оптимальной.При концентрации более 0,4 мас. долейувеличивается отражение света сцинтилляций от этих частиц, в результате лишь частьсвета выйдет из элемента оптической связи.А при концентрации менее 0,25 мас, долейсветорассеивающие частицы не будут влиять на перераспределение (рассеяние) лучей света, идущих под разными углами, чтои приводит к ухудшению энергетическогоразрешения,Введение в соединение светорассеивающих частиц с размерами менее 0,25 мкмтехнически невозможно, что определяетсясвойством порошка, Если брать частицыкрупнее 0,5 мкм, то происходит более ин.тенсивное отражение света от поверхностиэлемента ептической связи и лишь некоторая часть света дойдет до фотокатода.В качестве порошкообразного светорассеивающего материала может быть использована окись магния, имеющаянаибольший коэффициент отражения, принимаемый обычно за единицу, которая обеспечивает значительное перемешиваниеСвета, либо окись алюминия, либо двуокисьтитана.В табл. 1 приведены значения величиныэнергетического разрешения (Йэи) счетчиков на основе монокристалла Сз(йа) размером 60 х 12 мм с ФЭУ с элементомоптической связи, выполненным согла нопредлагаемому изобретению, в зависимости от его толщины и размера светорассеивающих частиц МдО в сравнении сизвестным. В табл. 2 приведены значениявеличины энергетического разрешениясчетчиков на основе различных кристаллов и их размеров с предлагаемым элементомоптической связи толщиной 1,5 мм, концентрацией светорассеивающих частиц МдО0,33 мас, долей в сравнении с известным.5 Принцип работы сцинтилляционного счетчика основан на преобразовании проникающих в сцинтиллятор квантов энергииионизирующего излучения во вспышки видимого света, которые затем через элемен 10 ты оптической связи выходят на фотокатодФЭУ, Получаемый на выходе ФЭУ импульс.напряжения подают на вход анализирующей аппаратуры,П р и м е р, Предложенное техническое15 решение было проведено в сцинтилляционных счетчиках, содержащих сцинтилляторна основе монокристалла Сз(йа) диаметром 60 мм, ФЭУ с полупрозрачным мультищелочным фотокатодом, оптически20 сочлененные между собой элементом оптической связи. Элемент оптической связибыл выполнен иэ композиции на основе полиорганосилоксанового каучука, имеющегокоэффициент светопропускания 92 при25 толщине слоя 1,5 мм с содержанием 0,33мас. долей светорассеивающего порошкаокиси магния с размером частиц 0,25-0,5мкм.Элемент оптической связи изготавли 30 вался следующим образом.В бюкс (стаканчик) отвешивали 100 гнизкомолекулярного полиорганосилоксанового каучука СКТН, вводили 0,33 г окисимагния, Компоненты тщательно перемеши-,35 вали в течение 10 мин. В полученную смесьвводили 4 г катализатора Ь 68 и тщательноперемешивали смесь. Обезжиривали прессформу, смазывали ее внутреннюю поверхность антиадгезивом и заливали в нее40 приготовленную композицию, Выдерживали композицию в пресс-Форме в течение 24ч до полной вулканизации. Извлекали отверхденную эластичную прокладку толщиной1,5 мм. Вырубкой вырезали из полученной45 заготовки элемент оптической связи нужного размера. В данном случае диаметром 60мм.Оптически соединяли сцинтилляторСз(Ма) с ФЭУ полученным элементом опти 50 ческой связи. Измеряли сцинтилляционныехарактеристики, В данном случае энергетическое разрешение составило 7,8. Другиепримеры приведены в табл. 1 и 2,Как следует из фиг, 1, 2 и табл. 1, только55 при толщине элемента оптической связи,количество порошкообразного светоотражающего материала с размером частиц, соответствующих заявляемым параметрам,обеспечивается достижение поставленнойцели.1612764 Таблица 1 Та Выход за граничные параметры приводит к ухудшению энергетического разрешения, Затем тот же сцинтиллятор и тот же ФЭУ был оптически сочленены между собой с использованием силиконового клея.Значения величины энергетического разрешения приведены в табл. 1 и 2, Как следует иэ табл. 1 и 2, предлагаемый элемент оптической связи обеспечивает улуч- шение величины энергетического разрешения счетчиков в сравнении с широко применяемым в настоящее время сцинтилляционным счетчиком в 1,2-2 раза. Формула изобретения Сцинтилляционный счетчик, содержащий сцинтиллятор и фотоэлектронный умножитель, оптически сочлененные 5 элементом оптической связи, выполненнымна основе кремнийорганического соединения,отличающийся тем,что,сцелью улучшения энергетического разрешения, в соединение дополнительно введено 0,25- 10 0,4 мас. долей порошкообразного светорассеивающего материала с размером частиц 0,25 - 0,5 мкм, равномерно распределенных по всему объему,