Жидкостной сцинтилляционный счетчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1140585 51)5 С 01 Т 1/204 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОМУ СВИДЕТЕЛЬС Х и кая ординатныеилляторах,Дубна, 1976Г Со 1 ог 1111 по 3.з СТ 3 00 СЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Балдин Б.11.,и др. Кдетекторы на жидких сцин11 репринт ОИЯИ Р 13-10241,1 К.Бц 1 а 1 с, Ргосеейпявесей чог 1 сзЬо 1 ь. ВаЪач 3.а1975р.155. Изобретение относится к области экспериментапьной ядерной физики и может использоваться в любой области техники, в которой применяются жидкостные спинтюцяционные счетчики и жидкостные световоды.Известны жидкостные сцинтилляцион ные счетчики, включающие в себя заполненный жидким сцинтиллятопом контейнер иэ прозрачных материалов, заключенный для прочности в металлический или пластмассовый корпус, и фотоумножители, "просматривающие" объем контейнера через прозрачные окна. Светособирание в таких счетчиках осуществляется эа счет полного внутреннего отражения света на границе контейнер - воздушный промежуток между внешней границей прозрачного контейнера и корпусом счетчика, а также эа счет эеркапьного или диффузного отражения на внутренней поверхности корпуса счетчика. 2вГ (54) (57) ЖИДКОСТНЫЙ СЦИНТИЛЛЯ 1 ЯОННЬП СЧЕТЧИК, содержащий контейнер для жидкого сцинтиллятора и Аотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена отражающей для света, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности светособирания, внутренняя поверхность контейнера дополнительно покрыта пленкой из прозрачного кремнийорганического компаунда. Прозрачные контейнеры изготавливаются из стекла (стеклянные трубы, склеенные из стеклянных пластин контейнеры других Форм), а также из полиэтиленовых или лавсановьм пленок с клееными или сварными соединениями. В первом случае сложность Изготовления крупногабаритных труб или контейнеров других Форм из стекла и хрупкость стекла существенно ограничивает нрнменение таких счетчиков. Во ом - существенным недостатком является малая прочность сварных иликлееных пленочных контейнеров. Прибольших объемах (часто десятки и сотни литров) такие контейнеры с большейвероятностью могут разрушаться либодавать течи, что приводит к выходусчетчиков из строя. Использование жетаких достаточно прочных, прозрачныхи легкосоединяемых материалов, какорганическое стекло, как правило,невозможно из-эа их растворимости илинабухания в большинстве жидких сцинтилляторов, Кроме того, прн протяженных размерах счетчиков с контейнерами из оргстекла, лавсановых и полиэтиленовых пленок эФФективность светособирания оказывается недостаточнойиз-за невысокого оптического качествавнешней поверхности контейнеров,Наиболее близким техническим решением к изобретению является жидкостной сцинтилляционный счетиик, содержащий контейнер для жидкого сцинтиллятора и Фотоэлектронный умножитель,причем контейнер имеет прозрачноедля света окно, сочлененное с Фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполненаотражающей для света,На внутреннюю поверхность контейнера нанесено покрытие из Фторопласта.Счетчик представляет собой адронный калориметр с использованием жидкого сцинтиллятора на основе минерального масла (бОЕ) и 1,4,4-триметилбензола (357) со сцинтилляционнымидобавками (5 Е). Для повышения эФФективности светосбора с несколькими( 10) отражениями от стенок контейнера изготовлено внутреннее покрытие,обеспечивающее условия полного внутреннего отражения. КоэФФициент прелрмления сцинтиллятора и, = 1,4,7, поэто"му используют Фторопластовую пленку(и( = 1,35) толщиной около 0,025 мм.Пленку с одной стороны покрывают ввакууме алюминием (для улучшенияусловий поглощения и переизлучениясвета при малых10 мм толщинахсцинтиллятора), На слой алюминия наносят слой адгезива для приклеивания,к стенкам контейнера. Длина поглоще,ния света 1по граФикам, приведенным в работе, составляет 1,7 м дляконтейнера диаметром 80 мм и длиной3,4 м,Подобные счетчики в случае протяженных размеров (длина счетчика 1 существенно больше характерных размеров поперечного сечения г, т,е, 120"30 г) имеют низкую эффективность светособирания. Это связано с малой прозрачностью Фторопласта и, следовательно, относительно малой величиной коэФФициента полного внутреннего отражения, что обусловлено поликристаллической структурой Фторопласта, Следует отметить также сложность нодготонки и приклейки Фторопластовой пшенки,Цепью изобретения является повышение эФФектинности светособирания сцинтилляционных детекторов счетчиков.чЦель достигается тем, что в жидкостном сцинтилляционном счетчике, содержащем контейнер для жидкого сцинтиллятора и Фотоэлектронный умножитель, причем контейнер имеет прозрачное для света окно, сочененное с Фотоэлектронным умножителем, а внутренняя поверхность контейнера выполнена бтражаюшей для света, внутренняя поверхность контейнера счетчика дополнительно покрыта пленкой из прозрачного кремнийорганического компаунда типа Т,ТЧ, имеющего коэФФициент преломления п ( 1,4 и обеспечивающего значительно более высокое значение коэФФициента полного внутреннего отражения, чем в случае используемых Фторопластовых покрытий. Зеркальную отражающую поверхность Формируют в процессе ,нанесения кремнийорганического компаунда на внутреннюю поверхностьконтейнера за счет сил поверхностного натяжения в тонкой пленке. Высокая прозрачность пленки иэ кремний- органического компаунда позволяет одновременно использогать светособирание как за счет полного внутреннего отражения на границе сцинтнлляторпленка из кремнийорганического компаунда, так и за счет зеркального или диФФузного отражения на внутренней поверхности контейнера.На Фиг. 1 изображено сечение жидкостного сцинтилляционного счетчика, Счетчик имеет контейнер 1, на внутренней поверхности которого нанесена пленка иэ кремнийорганического ком 4 паунда 2, Контейнер заполнен жидкимсцинтиллятором 3, в торце корпуса имеется окно для выхода света 4, имеющее оптический контакт с Фотоумножителем 5,Пример практической реализации,Внутреннюю поверхность контейнера 1 счетчика, представляющего собой фторопластовую трубку диаметром 5 мм, покрывают пленкой прозрачного кремнийорганического компаунда 2 с помощью известного способа термической полимеризации, Компаунд на внутреннюю поверхность корпуса наносится, например, путем перемещения столба не5 114058 отвержденного компаунда, заполняющего часть корпуса, с помощьюполированного металлического шарика или стержня с диаметром на О, 1-0,3 мм меньшим, чем внутренний диаметр корпуса. Длина затухания сцинтилляционного излучения в сцинтилляционном счетчике, состоящем иэ фторопластовой трубки с кремнийорганическим покрытием (и = 1,4),0 заполненном раствором 3 г/и 2,5-дифенилоксазола + 0,1 г/л 1,3 дифенил стирин-пираэолином в с -метилнафталине (пс = 1,61), составляет 11,5 м, В то же время длина затухания света в аналогичном счетчике, но без кремнийорганического покрытия составляет 1 О = 0,5 м. Следует отметить, что жидкостные сцинтилляционные счетчики с использованием отражающего покрытия иэ кремнийорганического компаунда дают заметный выигрыш в светособиранич на ФЭУ 5 при условии, что светособирание в исходном счетчике без покрытия из кремнийорганического компаунда определяется потерями на отражение света от стенок контейнера, а не поглощением излучения самим сцинтиллятором.Аналогичные результаты были получе 30 ны в случае использования эластичной трубки й = 5 мм из полисилоксана и алюминиевой трубки д = 5 мм с внутренними поверхностями, покрытыми кремнийорганическим компаундом. 351(ремнийорганический компаунд обладает высокой адгезией к металлам и большинству пластмасс, благодаря чему 5 бна этих материалах легко образуются достаточно прочные оптически совершенные пленки из кремнийорганического компаунда, Это позволяет изготавливать жидкостные сцинтилляционные счетчики и жидкостные световоды с прочными жесткими и гибкими корпусами - контейнерами иэ широкого набора материалов.Изобретение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными решениямифполучение существенно более высокого светособирания по сравнению со случаем жидкостных счетчиков с внутренним фторопластовым покрытием как эа счет более эффективного полного внутреннего отражения, так и за счет одновременного использования зеркального или диффузного отражения;простоту технологического процесса нанесения кремнийорганического покрыться на внутренние поверхности корпусов - контейнеров счетчиков, изготовленных иэ разных металлов и пластмасс, что позволяет создавать жидкостные световоды и счетчики самых различных размеров и форм;воэможность изготовления гибкихсцинтилляционных счетчиков и световодов, что особенно важно для создания технологически простых конструкций сцинтилляционных годоскопов сосцинтилляторами, имеющими поперечные размеры меньшие, чем у фотоумножителей, или в случае использования в годоскопах таких многоканальных фотоприемников, как ЭОП, годоскопические ФЭУ и т.п.1140585 Редактор О.Юрко хред Л,Олийнык орректор СЛекмар при ГЕНТ СССР е ск Пронзво Гагарина, 101 анно-издательский комбинат "Патентф, г. Узцоро ЗаказВНИИПИ 13 Тиражосударственвого комитета по изо113035, Москва, 3-35Р Иодпйсни открытб., д,