Способ изготовления световодов-сместителей спектра

 

Изобретение относи/гя к регистрации излучений с помощью сцинтилляционных счетчиков. Целью изобретения является повышение однородности светосбора световодов-сместителей спектра и изготовление протяженных сцинтилляторов на акриловой основе с повышенной однородностью еветосбора. Повышение однородности достигается созданием неоднородного по толщине слоя у поверхности образца. Для этого разные участки образца погружают в кра сильную ванну на разное время. Если выбирать в качестве матрицы одну и ту же основу для сциитиллятора и световода-сместителя, то способ изготовления их одинаков, поэтому способ применим и для изготовления протяженных сцннтилляторов. Предлагаемый способ позволяет получить полностью однородные световоды-сместители спектра и протяженные сцинтилляторы и обеспечив 50%-ный выход готовой продукции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл. С SS

ССЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G О1 Т 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВМДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬЦ ИЯ14

1 1РИ ГЙНТ СССР (46) 15. 01. 91. Бюл. Р 2 (21) 4372053/25 (22) 04,11.8? (72) В.С.Дацко и В.И.Рыкалин (53) 539.1.074,3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1031318, кл. С 01 Т 1/20, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1436665, кл. С О1 Т 1/20, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВ11ЕНИЯ СВЕТОВОДОВCNECTHTEJIEA СПЕКТРА (57) Изобретение относится к регистрации излучений с помощью сцинтилляционных счетчиков ° Целью изобретения является повышение однородности светосбора световодов-сместителей спектра и изготовление протяженных сцинтилляторов на акриловой основе с повыИзобретение относится к регистрации излучений с помощью сцинтилляционных счетчиков.

Целью изобретения является повышение однородности светосбсра сватово" дов-сместителей спектра и изготовление протяженных сцинтилляторов на акриловой основе с повьш енной однородностью светосбора. е

Сущность изобретения заключается в создании неоднородного по толщине слоя добавки у поверхности образца.

Для этого разные участки образца погружают в красильную ванну на разное время, чем меньше участок находится в красильной ванне, тем тоньше слой добавки, Если образец погрузить быстро, выдерживать и ванне долго (Ъ 2 ч) и быстро вынуть, то ввиду насыцення слой будет олинаковой толши шенной однородностью светосбора. Повьш|ение однородности достигается соз-. данием неоднородного по толщине слоя

I у поверхности образца. Для этого разные участки образца погружают в кра сильную ванну на разное время. Если выбирать в качестве матрицы одну и ту же основу для сцинтиллятора и световода-сместителя, то способ изготовления их одинаков, поэтому способ применим и для изготовления протяженных сцинтилляторов. 11редлагаемый способ позволяет получить полностью однородные световоды-сместитс ли спектра и протяженные сцинтплляторы и обеспечив 50%-ный выход готовой продукции, э.п, ф-лы, 3 ил., 5 табл. ны, поэтому образец погружают быстро, держат. недолго, а вынимают медленно, чтобы успел образоваться неоднородный. слой. Эффект можно усилить, если образец и опускать медленно, и поднимать медленно. При этом возможно разбиение. на меньше» число участков, что значительно упрощает работу (часто достаточно одного участка), что особенно важно для образцов с матрице1,, характеризующейся для данного растворителя низким коэффициентом диффузии.

Необходимо отметить, что органи" ческие сцинтилляторы (жидкие и пластмассовые) изготовляют обычно двухкомпонентньми, при этом в матрицу (например, из по.п метилметакрилата

ПМ21Л) внедряют первичную добавку (нач пример, РРО) для т г

10 брать у матрицы возбуждение, и вторичную (например, РОРОР), смещающую спектр светового излучения. Это необходимо делать, поскольку у первичных добавок спектры поглощения и испускания сильно перекрываются (мал стоксов сдвиг). Для световода-сместителя спектра нет задачи отбирать возбуждение от матрицы, а в качестве добав" ки-сместителя спектра используются те же добавки, что и в сцинтилляторах; поэтому, если выбирать в качестве матрицы одну и ту же основу для сцинтиллятора и световода-сместителя спектра (например, иэ llNNA, ПС-полистирола и т,д.), то способ изготовле-, ния их одинаков. Это особенно очевидно, если цель — повышение их однородности, тогда приемы идентичны.

Иа фиг. 1 приведена схема устройства для реализации эаявляемого cnoco6a„ на фиг. 2 схематически изображен световод, полученный заявляемым способом (у - длина световода, и общее число участков разбиения); на фиг. 3 приведена характеристика однородности световода-сместителя спектра.

Устройство содержит термостат 1 с ,теплоносителем 2 и систсмой термостатирования 3, емкость 4 с красильной ванной " состава, мас„X:

Спирт 95,17-91,6

Люминофор 0,025-4,8

I II) яме си Остальное систему подвески 6 заготовки, электродвигатель с редуктором 7 для перемещения образца 8 на акриловой основе, у11равляемый источник питания 9 электродвигателя.

Способ реализуют следующим образом.

Образец 8 спускают в красильную ванну 5 и выдерживают в течение 0,510 мин в зависимости от размеров Образца. Извлекают образец 8 из ванны 5 с отрицательным ускорением (т,е. замедляясь), чтобы наиболее глубоко погружаемые части образца наиболее долго находились в красильной ванне.

Извлеченный образец ополаскивают в спирте при,комнатной температуре

18-25 С в течение 0,5 - 1 мин для ликвидации возможных неоднородностей (потеков) и дисперсных частиц и Отжио гают при 110-120 С для стабилизации характеристик пленки. Полученная пл нка имеет вид, близкий к изображенному схематически на фиг. 2 „где

10 - исходный Образец, 11 — пленка, толщина которой обратно лропорцио" нальиа сигналу, возбуждаемому иониэирующими частицами в исходном образце в данном сечении, И случае вылолнеНИЯ ЭТОГО УСЛОВИЯ ОДНОРОДНОСТЬ СHP ТО вода будет характеризоваться прямой на фиг. 3, где на оси абсцисс отложена координата локального облуче ни я световода (Х), а по оси ординат— сигнал фоторегистратора в относительных единицах (A) .

Динамический диапазон скоростей при подъеме или спуске образца опреде ляе тс я с низ у на сыще и нем лове рх но сти люминофором, а сверху — значительным ухудшением качества поверхности (наличием подтеков лри скорости 25 мм/c), Увеличение температуры красиль11ой1 ванны ускоряет диффузию, что позволяет выбором температуры р створа иэ диапазона 40-80 С в выбранном диапазоне скоростей подъема получать

25 толщину диффузионного слоя 0-0,5 мм, что достаточно лля соэдания однородных световодов длиной до 1,7 м, Опытным путем Определено, что при темпео ратуре меньше 40 С окраски образцов ие наб1подается, с другой стороны, температура кипения этанола 80 G о что Определяет верхний температурный предел.

Диапазон. скоростей подъема был определеи эк с пе риментально: v»q 11

--%,4 им/с ° У мак 2 р 5 I" è/ñ. Число участков разбиения Определяют по опытОпьГГнои пс ртни тог) а v v»»< (ш 1 )» Ма»С Ч мии

Tl- 1

Образец стекла на Основе- лоюплметилметакрилата (C0-95) размер 700х х37,4х3 мк вручну1о загрузили в красильную ванну следущего состава, 45

Спирт 96,1

Псмни офор 0,1

Примеси Остальное о подогретую до температуры 50 С, м затем, после минутной выдержки, лопиимали по режиму l (предварительно в11браииому ло Опытной партии) табл, l, с раэбиением на 7 участкоВ длиной

1ОО мм каждый.

После извлечения световод 5-кратрп иогружа.1ги в ванну с чистым спиртом, о а затем отжигали при t l00 С по размягчения полимера (-7 мин) .

5 15

Образец габаритами 70Ъ37,4х1 погружался по режиму 2 табл. 1, в красильную ванну состава, мас.7

Спирт 96,1

Люминофор 0,1

Примеси Остальное

C подогретую до =50 С и затем,. после

30 с выдержки, поднимали по режиму 1 табл, 1 с разбиением на 7 участков длиной 100 мм каждый. После извлечения световод промыли чистым спиртом, о затем отожгли при t=110 С до размягчения полимера.

В табл.2 приведены различные режимы изготовления световодов-сместителей, Концентрация этанола 96,1 мас.й, люминофора 0,100ro Световоды с гaáaритами 1380х196х3 изготовляли с разбиением на 3 участка (длина каждого участка 460 мм), режим подъема и спуска приведен в табл. 3.

Световоды с габаритами 1100х200х

x1 0 изготовляли с разбиением на

3 участка длиной по 366 мм. Оргстекло погружали вручную, а поднимали по ре,жиму табл. 4, 47539 а — ускорение; время.

Время выдержки и режим подъема можно рассчитать из следующих соображений. Приближенное решение ypaBkreHHH

Фика для границы диффузии выражается в виде

x= lit (1) где х - расстояние от границы диффузии до поверхности; в ремя диффу з ии;

7 - коэффициент.

Уровень сигнала фоторегистратора от координаты по закону Бугера:

-z/Е

I=I, е где I — сигнал в точке z;

1 — длина:затух ания (коэффициент).

Поскольку для получения однородно" го снетовода сигнал Ip должен быть пропорционален 1 о и х, то

z/0 /е, н=1с, 1 р

Ъ " =1 1 /

dt

Z=

2 ас 1

--,-=-1 1п Г, 2 2 о

lolnkt а=- (3) т

Это означает, что подъем с таким ускорением приводит к получению пленки как на фиг. 2, однако реально нет

5 вачобности стремиться точно выдержать эту формулу, как из-за сложности и неточности определения коэффициента 1, тпк и (гланным образом), потому, что исходные образцы значительно различаются по характеристикам, следстствием чего являются 15-50К-ные различик величины lp для одновременно и в одинаковых условиях изготовленных световодов. Это позволяет применить

15 следующий путь.

Светонод по длине разбивается на и равных участков и подъем на каждом участке осуществляют с постоянной скоростью, различной на разных уча20 стках. Число и разбиений подбирают по опытной партии, оно колеблется от 2 до 10 и зависит от габаритов образца, сорта и состояния полимера.

После выбора режима до 50ro светонодов

25 удается изготавливать с характеристикой, данной на фиг, 3, а число разбиений и не превышает 7, так что, ес-., ли обозначить через m номер произвольного участка, скорость на m-м участке находят по формуле

:2 5-0 4

v =2, 5- (m-1) — - — --, мм/с .

m и- l

Время выдержки выбирается из диапазона 0,5-10 мин по опытной партии

35 исходных образцов в связи с неоднородностью листов промышленного ПИИЛ по составу, при этом до 501 светозодон удается изготовить полностью однородными. Если выдерживать более

4п 10 мпн, то ввиду насыщения поверхности пленка будет однородной по толщине по всей длине светонода и обеспечить неоднородность ее заиедтп. мьи подъемом трудно, процент полностью

45 однородных снетонодои падает до 3-;

10Х а н случае выдержки менее 0,5 мин возрастает процент неоднородных световодов с обрати и неоднородностью.

Примеры реализации способа.

П р и и е р 1. Образец оргстекла на основе полиметилметакрилата (C095) габаритами 700х37,4хЗ мм вручную загрузили в красильную нанну и затем после минутной выдержки поднима55;

-ли по режиму табл, 5, с ра абие нием на 7 участков длиной по 100 мм.

Получен однородный по светосбору (т.е. I/I =const) снетонод с характеристикой — см. фиг. 3.

Пример 2. Образгц габаритами

7 Х)х37,4х l мм- гыдержинали э ь анне

30 с, а поднимали и опускали по режиму табл, 1, 5

Получен однородный по светосбору снетонод с характеристикой — см.. фиг „3.

Предлагаемый способ позноллет получи ь полностью однородные светоиоды-сместители спектра и протяженные сц!.нтилллторы. Заявляемый способ изготовления обеспечивает 50%-ный выход готовой продукции, 15

Формулaизoápåтенил

Способ изготовления снетонодонсмеc.тителей спектра нкличакяций по» гружение н красильную нанну образцов на акрилоной основе „выдержку в кра" сильной ванне, имеющей состав, иас. 7: спирт 96,17-91 6

3Ьоминофор 0,025-4,8

Примеси Остальное при температуре 40-80 С,подъем из красильной ванны и отжиг н течение

1.Т а б л и ц а

Режим .1 " "êîðîñòü подч.е HB. мм / с 04 075 1,1

1 сжим 2 скорость погру e!,:ил, мм/с 2,5 2,15 1,8

l,1 0,75 0,4

1,45

Т; б л и ц а 2 о

Т, С ванны

Габ арнты, мм

Время ныДРPKKИ, С

2,3

2,8

2,7

2,7

2,8

3 0

3,5

4,5

2,8

+---"- ----"Участок 1 2

740 х 37, 4х3

740 х 3/,4x3

740 х 37,4к3

740 х 37,4хl

740 х 37,4хl

740 х 37,4хl

1 3 80х 1 96х 3

1 380к196х 3

11 Оох2 Оох1 О

1100х200х10

11ОО 2ОО 1О

600

10-30 мин при температуре 110-120 С, о т л и s я ю щ и и с я тем что с целью понышения однородности светонодон сбора, оместителей спектра и из готонленил протяженных сцинтилляторон на акриловой осноне с повышенной однородностью снетосбора, выдержку производят в течение 0,5 — 10 мин, подъем из красильной ванны осущестнляют с переменной скоростью, посто иной на каждом п и участке, где m=,l 2, З,„..,n, n - число участков, причем размер участка находлт по формуле y/n, где у - длича образца, скорость подьема на участке в ранна . 2 1

v =2 5-(m-1) — -.

tn и-1

2. Способ по п. 1, о тли ч аюшийся:.м, что погружение s красильную нанну осуществляют с переменной скоростью, .постоянной на каждом

m-и участке погружения, а скорость погружения на участке я равна . 2 ° 1

v =0 4+(m-1 )-- —.

m ° и-1

",45 1 8 2,15 2,5

-/40

40.

50 т8

1547539

Таблица4

1 1 г з

Участок

Участок

Скорость подъема, . мм/с 0,4

25 1,1 04

1,1 2,5 аблица5

Участок 1 2 3, 4 — . ф

5 е C 7

1,1 075 04

2,5 2,15 1,8

1,45 а

Фиг, 1

Скорость подъемаспуска, им/с

Скорость подьема, мм/с

Г t T

Г Х

1

1547539 г.E доен,ед

Составитель А.Шахбаэов

Техред М. Дидык Корректор О,Ципле

Редактор Т.Орловская

° ю fФМ Ьь,Заказ 675 Тираж 298 Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 1