Сцинтиблок

Изобретение относится к области ядерной спектроскопии, точнее к измерительным устройствам, используемым в гаммаспектрометрах, предназначенных для исследования космического гамма- излучения, гаммакаротажа, гамма- дефектоскопии и др.Известны сцинтиблоки, содержащие корпус с размещенным в нем сцинтил ляционным кристаллом из иодистого натрия или иодистого цезия, активированных таллием. Кристалл, соединенный с фотоэлектронным умножителем с помощью клея, окружен отра жателем, в качестве которого исполь.зована порошкообразная окись магния или двуокись алюминия. Недостатками этих устройств является низкая стойкость к виброударным нагрузкам, так как порошок является плохим амортизатором; низкая влагозащита кристалла, так как порошок не обладает герметизирующими свойствами; снижение чувствительности с течением времени 25 за счет ухудшения прозрачности кристалла из-за проникновения порошка в периферийные зоны клеевого соединения, Растворение поверхностного слоя 20 Недостатки этого устройства, связанные с выполнением отражателя из пеногерметика силпена на основе низко. молекулярного кремнийорганического каучука СКТН с окисью цинка, вызваны следующими причинами,кристаллов под действием влаги приводит к снижению коэффциента отражения светового потока от поверхностикристалла и снижению чувствительности устройства.Наиболее близким к заявляемому является сцинтиблок, содержащий корпус с размещенным в нем сцинтилля тором, оптически соединенным с фотоумножителем и частично окружающимсцинтиллятор эластичным отражателем 40из низкомолекулярного.каучука, расположенным в пространстве между корпусом и сцинтиллятором с фотоумножителем.Детектор выполнен из кристаллов45 иодистого натрия или иодистого цезия, активированных таллием.Отражатель выполнен заливкой определенного количества пеногерметика силпена в глухой цилиндрический корпус, в котором размещены детектор и 50 фотоэлектронный умножитель. Силпен является пеногерметиком, т.е. при отверждении в его массе образуются поры, а поры, образовавшиеся на границе отражателя с детектором, увеличивают потери светового потока за счет внутреннего отражения его,в полостях пор. Малая жизнестойкость "силпена" (1-3 мин.3 приводит к неравномерному отвержденню и образованию сгустков и комков в массе и уменьшению адгезии его к сцинтиллятору, что также снижает светотехнические характеристики. Малая прочность материала, обусловленная строением каучука СКТН (предел прочности 0,1-0,2 МПа), приводит к образованию микротрещин при воздействии больших виброударных нагрузок, а так как по указанным капиллярным трещинам к кристаллу детектора может проникать влага, уменьшается долговечность устройства.Оптимальный режим отверждения "снлпена" составляет 35-40 С, однако при температурах свыше 30 С наблюдается .интенсивное выделение газов в результате разложения порофорагерметика, Выделяющиеся при этом газы, в частности аммиак и кислород, воздействуют на металлические поверхности корпуса, а также на поверхности сцинтиллятора. Образовавшиеся на поверхности сцинтиллятора соли снижают ад" гезию к нему отражателя, в результате чего образуются микрозазоры и капиллярные каналы, по которым проникает влага и разрушает поверхность сцинтиллятора. В результате дополнительно снижается спектральный коэффициент отражения светового потока, и сокращается срок службы сцинтиллятора, а следовательно и всего устройства. Нестабильность конечного продукта из-за неравномерного распределения порофора в массе герметика, взаимодействия порофора с другими компонентами резиновой компоэиции - каучука СКТН при температурах, мень" ших 30 С, может привести к ее недовулканизации, которая снижает физико- механические и светотехнические характеристики отражателя. Кроме того, для получения белого цвета герметика силпена в прозрачный каучук СКТН добавляют наполнитель - окись цинка в виде порошка, что приводит к увеличению вязкости герметика. Учитывая малую жизнестойкость силпена и небольшие зазоры между корпусом и детектором, это еще больше усугубляет его недостатки. В результате спектральный коэффициент отражения силпена составляет 85% относительноокиси магния, которая до настоящего времени по светотехническим характеристикам является лучшим материалом для отражателя.Целью изобретения является повышение чувствительности и долговечности устройства путем снижения потерь светового потока в зоне соединения отражателя со сцинтиллятором и защиты сцинтиллятора от внешних воздействий.Поставленная цель достигается тем, что, в предлагаемом сцинтиблоке, содержащем корпус с размещенными в 10 20 нем сцинтиллятором, оптически соединенным с фотоумножителем, и частично окружающим сцинтиллятор эластичным отражателем из низкомолекулярного каучука, расположенньм в пространстве между корпусом и сцинтиллятором с фотоуМножителем, отражатель выполнен,из низкомолекулярного привитого полистиролполисилоксанового каучука .СТИРОСИЛА. 30На чЕртеже изображен сцинтиблок в разрезе.Предлагаемое сцинтилляционное измерительное устройство содержит корпус 1 с крышкой 2 из материала, нейтрального к исследуемому излучению, в котором размещены сцннтиллятор 3, фотоэлектронный умножитель 4, эластичный отражатель 5, частично окру" жающий сцинтиллятор 13. Сцинтиллятор а 0 оптически соединен с фотоэлектронным умножителем 4 с помощью кремнийорганического клея по поверхности Ь. На поверхности 6 сцинтиллятора 3, контактирующей с фотоэлектронным умно- жителем 4, отражатель 5 отсутствует. Сцинтиллятор представляет собой крис" талл иодистого натрия или иодистого цезия,активированный таллием. Эти кристаллы легко растворимы в воде, .а .кристаллы иодистого натрия подвержены воздействию даже атмосферной влаги. Растворение пограничных зон кристаллЬв, а также .окисление таллия снижает как сцинтилляционный эффект, так и уменьшает отражение от поверх-, ности кристалла светового потока, возбужденного в кристалле принятым гамма-излучением. Для улучшения герметизации кристалла, т.е. для исклочения проникновения кислорода и вла- ги на поверхность кристалла, эластичный отражатель 5 выполнен из герметизирующего светоотражающего материала, залитого в зазор между внутренними поверхностями 7 корпуса 1 и крышки 2 и внешними поверхностями 8 сцинтиллятора 3.В наиболее удаленной от сцинтиллятора 3 части корпуса 1, со стороны фотоэлектронного умножителя 4, выполнено заливочное отверстие 9, через которое заливается герметик под небольшим избыточным давлением. В крьппке 2 выполнено отверстие 1, для выпуска излишка герметика после заполнения всей внутренней полости уст-. ройства; при этом внутренняя поверхность 7 крышки может быть выполнена конической,.причем отверстие 10 расположено в вершине конуса. Для повышения механической защиты сцинтиллятора 3 и фотоэлектронного умножителя 4 они окружены эластичным материалом отражателя 5; при этом в корпусе 1 размещен технологическийупор 11, поддерживающий сцинтиллятор 3 и фотоумножитель 4 с необходимым зазором относительно корпуса 1. После полимеризации герметизирующего материала технологический упор; удаляется. Отверстие, образовавшееся после удаления технологического упора, заполняется герметизирующим материалом.Герметизирующий светоотражающий материал отражателя выбран из группы низкомолекулярных привитых яолистиролполисилоксановых каучукдв СТИРОСИЛ, отвержденный при температуре не болеео25 С; этот материал обладает. следующими свойствами: устойчивостью к длительному воздействию оптического и гамма-излучений, малой химической активностью и хорошей адгезией (8 - 9 кг/см ) по отношению к сцинтиллятору и конструкционным материалам устройства, высокими эластичными характеристиками (не менее 20%), низкой вязкостью (не более 100 Пуаз прио25 С), стойкостью к длительному,воздействию воды, низкой теплопроводностью, небольшой усадкой, однородностью материала, отсутствием порофора и каких- либо выделений газов, токсичных для конструкционных материалов устройства (следовательно, отсутствием пор в отражателе)длитель1102359 Редактор Н.СильнягинаЗаказ 3368 Корректор В.БутягаПодписное ТехРед М.ДидыкТираж 522 ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул, Проектная, 4 ной жизнеспособностью (до 2 ч), оптимальным режимом отверждения - от 15 до 25 С, большой прочностью (предел прочности 3,5 МПа), отсутствием5 каких- либо наполнителей, так какбелый цвет отвержденного материала определяется собетвенным белым цветом каучука.Было установлено, что спектральный коэффициент отражения стиросила, отвержденного при температуре не вьппе 25 С, относительно окиси магния составляет 99-1027 Низкая вязкость каучука в сочетании с его большей жизнеспособностью позволяет удалять пузырьки воздуха, захваченные в процессе заливки, и выводить их через отверстие 10 в крышке 2.Сцинтиблок работает следующим20образом.При регистрации сцинтиллятором 3 гамма- излучения в сцинтилляторе возбуждается световой поток, распространяющийся равномерно во все сто роны. Поток отражается на границах сцинтиллятора 3 от отражателя 5 и регистрируется фотоэлектронным умножитблем 4. При воздействии на устройство виброударных нагрузок, а30 также повьп.елкой влажности или воды эластичный отражатель 5 амортизирует механические нагрузки и герметизирует сцинтиллятор 3 от действия влаги.По сравнению с базовым объектом,35 в качестве которого выбран прототип, предлагаемое устройство имеет сле,дующие преимущества.Повышены эксплуатационные характеристики за счет увеличения чувствительности и долговечности устройст" ва снижением потерь светового потока в зоне соединения отражателя с детектором и защитой детектора от внешних воздействий.Это обеспечено тем, что: герметизирующий материал отражателя из каучука СТИРОСИЛ, имеющего хорошую ад-: гезию.к,кристаллу, залит в зазор между корпусом и кристаллом детектора, где одновременно происходит и его отверждение при температуре, меньшейо25 С, В результате в зоне соединения отражателя с сцинтиллятором не образуется полостей или капиллярных каналов, по которым влага могла бы проникать к поверхности детектора Повьппена чувствительность устройства за счет увеличения на 1 Я спектрального. коэффициента отражения отражателя, отсутствия пор на поверхности отражателя, контактирующей с сцинтиллятором, хорошей адгезией отражателя к сцинтиллятору, низкой вязкости вредных газовых выделений из каучука в процессе его отверждения полного заполнения без зазоров всех шероховатостей поверхности детектора каучуком белого цвета.Повышена долговечность устройства за счет хорошей адгезии отражателя к детектору, большой прочности отверз" денного каучука, стойкости отражателя к длительному воздействию влаги.