Способ контейнеризации сцинтилляционных монокристаллов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИРЕСПУБЛИК 77 А у О 01 Т 1/20 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ сталлом ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬ(5)(57) СПОСОБ КОНТЕйНЕРИЗАЦИИ СЦИНТИЛЛЛЦИОННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ, включающий заливку предварительно приготовленной отражающей массы на основеотоерждающегосл кремнийорганического Изобретение относится к способамконтейнериэации сцинтилляционных монокристаллов, предназначенных для регистрации и спектрометрирования ионизирующих излучений,8 йастоящее время к сцинтилляционным детекторам, используемым в народном хозяйстое и особенно о аппаратуре специального назначения, предьявллются повышенные требования как посцинтилллционным, так и по механическим и климатическим характеристикам.Известен способ по устройству,согласно которому сцинтилляционныймонокристалл помещают о герметичныйметаллический контейнер, в зазор между контейнером и кристаллом засыпаютпорошкообраэный отражающий материалтипа окиси магния или алюминия. Дляпредотвращенил просыпи отражателя вокаучука, отли чающий сятем, что, с целью улучшения сцинтилллционных характеристик детектора прсохранении его работоспособности приповышенных климатических и механических нагрузках, заливку отражающеймассы каучука производят в пресс-форму до полной вулканизации,. извлекаютполученную отражающую оболочку, выдерживают при ч 0-60 С в течение 23 ч до полного удаления летучих веществ, втирают во внутреннюю поверхность отражающий порошкообразный материал и помещают в нее кристалл .споследующей контейнеризацией в корпу круг верхней части кристалла укладывают небольшое количество волокнистого материала (например, стекловолокно или вату),Недостатком данного способа контейне;изации является невысокая надежность при повышенных механическихи климатических нагрузках из-эа расслоения и просыпки отражателя в зазор между оптическим стеклом и кристаллом, а также трудоемкость равномерного распределения и уплотненияотражателя в зазоре между крии контейнером,Известен способ контейнеризации,согласно которому на внутреннюю поверхность контейнера наносят отражающий слой осаждением иониэированнойэмульсии в электростатическом поле,причем сцинтиллятор так прикрепляютк выходному окну, что между сцинтиллятопом и отражающим слоем образуетсявоздушный зазор.Недостатком указанного способаконтейнеризации является невысокаянадежность при повышенных механических и климатических нагрузках, таккак сцинтиллятор крепится лишь к защитному стеклу с помощью опт-.ческихклеев и поджатие вдоль продольнойоси кристалла отсутствует.Наиболее близким по техническойсущности является способ контейнеризации сцинтилляционных монокристалЛов, включающий заливку предварительно приготовленной отражающей массы наоснове отверждающегося кремнийорганического каучука.Согласно известному способу, отражатель выполняют посредством приготовления композиционной массы на основе низкомолекулярного каучука холодного отверждения с наполнителем споследующей ее заливкой в зазор между 25корпусоу и кристаллом.Е недостаткам этого способа следует отнести:а) невысокие сцинтилляционные характеристики из-эа непосредственногоконтакта (сцепления отражателя с поверхностью кристалла), что приводитк увеличению потерь света на границераздела двух сред "сцинтиллятор - отражатель", Наименьшие потери возникают при максимальной разности коэффициентов преломления материалов граничащих сред (например, сцинтилляторвоздух),б) летучие вещества, выделяющиесявследствие вулканизации как одноком Опонентных, так и двухкомпонентныхсистем на основе кремнийорганическо-.го каучука, взаимодействуют с монокристаллом, что также приводит к резкому ухудшению сцинтилляционных характеристик детектора,Цель изобретения - улучшение сцинтилляционных характеристик детекторапри сохранении его работоспособностипри повышении климатических и механических нагрузок.Указанная цель достигается тем,что в известном способе, включающемзаливку предварительно приготовленной отражающей массы на основе кремнийорганического каучука холодногоотверждения, согласно предлагаемомутехническому решению, указанную заливку отражающей массы на основе кремнийорганического каучука как холодного, так и горячего отверждения, производят в пресс-форму до полной вулканиэации, извлекают полученную отражающую оболочку с последующей ее выдержкой при ч 0-60 С в течение 2-3 ч до полного удаления летучих веществ, припудривают, втирая во внутреннюю поверхность оболочки порошкообразный отражающий материал и помещают в нее кристалл с последующей контейнеризацией в корпус.Благодаря предлагаемому изобретению, заливка отражающей массы на основе кремнийорганического каучука в пресс-Форму-Фальшмакет до полной вулквнизации (а не непосредственно между корпусом детектора и монокристаллом, как в прототипе) исключает адгезию между корпусом детектора и монокристаллом, а также расширяет применение заливочной отражающей массы как холбдного, так и горячего отверждения.Термообработка полученной отражающей оболочки при температуре 50-60 С в течение 2-3 ч обеспечивает полное удаление летучих до контейнеризации при минимальном количестве затрачиваемого времени и исключает взаимодействие летучих с поверхностью моно- кристалла после контейнеризации.Выбранные режимы термообработки являются оптимальными, так как выход за нижний приводит к резкому увеличению времени выдержки, а выход за верхний предел может привести к ухудшению качества отражательной оболочки.Припудривание внутренней поверхности отражающей оболочки порошком окиси магния обеспечивает воздушный зазор между отражательной оболочкой и монокристалломЗаливка отражающей массы в прототипе непосредственно между внутреН- ней поверхностью контейнера и моно- кристаллом ведет к сцеплению отражателя с поверхностью сцинтиллятора, что увеличивает потери света на границе раздела двух сред "сцинтилляторотражатель", и ухудшает сцинтилляционные характеристикиНаименьшие потери возникают при максимальной разности коэффициентов преломления материалов граничащих сред (например, сцинтиллятор - воз76269 Р юе е м тРезультаты испытаний детекторов после климатическихСцинтилляционные характеристики де- текторов щлсцинтилПредлаг емое изобретение Аналог 1 Прототип лятрГ раК,% предлагаемое изобретение лог прототип яние от- ражателя 7 1, 9 177 3, 1 Просыпкв Без и рассе- менНатрий иотый,активрованныйлием 30 х 5 с,7 з- Без измеий наний лб 3,6,8,5 3,0 23,0 1,5 7дух), В этом случае большал часть потока света Отражаетсл от внутреннейповерхности сцинтиллятора и возвращается вовнутрь и лишь небольшаячасть потока выходит из кристалла(лвление полного внутреннего отражения).Для того, чтобы обеспечить максимальный сбор света в кристалле и вывести его на фотоприемник, необходимо, во-первых, создать воздушный зазор между сцинтиллятором и отражателем; во-вторых, использовать отражатель с максимальным коэффициентомотражения для возврацения в кристаллтого потока, который вышел из кристалла,Заливка отражающей массы в зазормежду сцинтиллятором и контейнеромне позволяет обеспецить условия созданил воздушного зазора между сцинтиллятором и отражателем, а также получения отражателей с высоким коэффициентом отражения, а выделяющиеся летучие взаимодействуют с сцинтиллятором и также ухудшают его сцинтилляционные характеристики.П р и м е р. Способ контейнеризации детектора на основе натрия иодистого, активированного таллием, размером 30)5 мм.Предварительно приготавливают композицию холодного отверждения следующего состава.В фарфоровый стаканцик отвешивают10 г низкомолекулярного кремнийорганицеского каучука СКТН, 5 г окисимагния, 1 г кремнийорганицеской жидкости ГКИ. Компоненты перемешиваютв течение 15-20 мин. Вводят 0,005 гдиэтиловодокаприловолокислое, перемешивают в течение 10 мин,Обезжиривают пресс-Форму. Смазыва-.ют ее внутреннюю поверхность антиадгезивом и заливают в нее приготовленную компОзицию,В пресс-Форму вставляют фальшмакет из фторопласта соответствующегоразмера. Излишки массы вместе с воздухом выдавливаются через спецотверстие. Выдерживают композицию в прессформе в тецение 24 ц до полной вулканизации, Извлекают отвержденную эластичную оболоцку, Для полного удаления летучих производят термообработ ку при температуре 50+10 С в течение2,5 ц.Помещают элемент детектора в боксс последующей технологической выдержкой для удаления влаги, Предваритель но перед одеванием на кристалл отражаюцей оболочки ее внутреннюю поверхность припудривают, втирая порошкообразный отражающий материал, с последующей их контейнеризацией в корпус.25 Аналогично был проведен способ контейнеризации детекторов на основеиодистого цезия, активированного таллием, размером 50 х 60. Контейнеризациюобразцов сцинтилляторов на основе активированного монокристаллов натрияи цезия йодистых проводилось как попрототипу, так и по предлагаемомуспособу. Результаты полученных данньг: приведены в таблице.сТаким образом, как видно из таблицы, предлагаемый способ контейнеризации сцинтилляторов по сравнению спрототипом позволяет улучшить энергетицеское разрешение детекторов на основе монокристаллов натрия, цезияйодистых, активированных таллием, всреднем не менее цем на 153, а светдвой выход не менее, чем на 173.(3Продолжение таблицы Сцинтилляционные характеристики де- текторов Материал иразмер сцинтилля тора сцинтилАналог 1 Прототип Предлагаемоеизобретение лятора чесь К % Сесепредлагаемое изобретение аналог прото"тип 24,4 24,8 16,7 3,2 1,9 19,0 18,7 2,9 1,9 3,0 25,3 24,9 21 17,3 13,6 6,3,2 191,04 1,03 13,5 7. Цезий иодистый,активированный натрием 5060 мм 14,3 14,3 19,1 19,5 15,7 15,6 1 О. П р и и е ч а н и е: Р. - энергетическое разрешение,С уес ь - световой выход,Составитель Б.Рахманов Редактор Л,Письман Техред И,Иоргентал Корректор Л.ПилипенкоЗаказ 090 Тираж ,.ПодписноеВНИИПИ Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб, д, 4/5еВ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 1,070,8750,75018,9 2,919,6 3,018,4 3,016,6 3,112,6 1,08 1,07 129 1 ОЪ 0,864 13;4 1,01 0,745 13,2 0,96 Результаты испытаний детекторов после климатических