Сцинтилляционный счетчик

 

Изобретение относится к сцинтилляционной технике измерений ионизирующих 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 мае. 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С. 01 Т 1/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499809/25 (22) 31.10.88 (46) 23.03,93, Бюл. ¹ 11 (72) Н.Г.Кравченко, Л.А.Андрющенко.

A.Ñ.Ãåðøóí и Б.В.Гринев (56) Кравченко Н.Г., Сысоева Е.П., Цирлин

Ю.А. Влияние угловой чувствительности фотокатодов ФЭУ на их спектрометрические свойства. Приборы и техника эксперимента, 1983, № 1, с. 130 — 131 ЕП 0130325. кл. G 01 Т

1/20, 1983. (54) СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДАТЧИК (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 ФЭУ, 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, чем под углами, близкими к нормальному падению 0-40 .

Угловое же распределение выходящего из сцинтиллятора света заключено в растворе углов 0 — 60 . Чем больше. разница между количеством выбитых фотозлектронов лучами, падающими на фотокатод по нормали и под углами 41-60, тем больший среднестати стический разброс амплитуд импульсов на выходе ФЭУ, а следовательно, и хуже его разрешение.. И. 1612764 А1 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.

Г1редложенный элемент оптической связи уменьшает этот среднестатистический разброс за счет выравнивания интенсивности лучей света, падающих под 2 равными углами, в результате количество фотоэлектронов, выбиваемых из фотокатода, будет одинаковым для любых лучей. Это достигается за счет оптимальной толщины юЪ элемента оптической связи и концентрации светорассеивающих частиц указанных размеров, равномерно распределенных по все- V му объему элемента оптической связи. (Ь

На фиг. 1 приведены зависимости угла- Д, вой чувствительности фотокатада ФЭУ при его облученииузкоколлимированнымпучком, Ф света через элементы оптической связи; на фиг. 2 приведена зависимость энергетического разрешения счетчика Вэи в зависимости от концентрации m светорассеивающих частиц MgO.

Цифрами на фиг. 1 обозначены кривые:

I — для силиконового клея толщиной 0,5.м;

2 — для заявленного соединения при толщине элемента 1,0 мм; 3 — для 1,3 мм; 4 — для

1612764

1,5 мм; 5 — для 1,8 мм; 6 — для 2 мм и концентрации светорассеивающих частиц

0,33 мас. долей.

Как следует из фиг. 1 зависимости угловой чувствительности фотокатода ФЭУ при толщине элемента оптической связи менее

1,3 мм (зависимости 2, 3) заметно возрастает вклад косых лучей, на которые такая толщина не влияет; что приводит к ухудшению энергетического разрешения счетчика. При тол щинах элемента оптической связи более

1,8 мм (зависимости 5, 6) в значительной степени сказывается поглощение косых лучей, которые уже не принимают участия в светособирании, 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. долей увеличивается отражение света сцинтилляций от этих частиц, в результате лишь часть света выйдет из элемента оптической связи.

А при концентрации менее 0,25 мас. долей светорассеивающие частицы не будут влиять на перераспределение (рассеяние) лучей света, идущих под разными углами, что и приводит к ухудшению энергетического разрешения.

Введение в соединение светорассеивающих частиц с размерами менее 0,25 мкм технически невозможно, что определяется свойством порошка. Если брать частицы крупнее 0,5 мкм, то происходит более интенсивное отражение света от поверхности элемента ептической связи и лишь некоторая часть света дойдет до фотокатода.

В качестве порошкообразного светорассеивающего материала может быть использована окись магния, имеющая наибольший коэффициент отражения, принимаемый обычно за единицу, которая обеспечивает значительное перемешивание света, либо окись алюминия, либо двуокись титана.

В табл. 1 приведены значения величины энергетического разрешения (Яэи) счетчиков на основе монокристзлла Csl(Na) размером 60 х 12 мм с ФЭУ с элементом оптической связи, выполненным согла но предлагаемому изобретению, в зависимости от его толщины и размера светорассеивающих частиц MgO в сравнении с известным. В табл. 2 приведены значения величины энергетического разрешения счетчиков на основе различных кристаллов и их размеров с предлагаемым элементом оптической связи толщиной 1,5 мм, концентрацией светорассеивающих частиц Mg0

0,33 мас. долей в сравнении с известным.

Принцип работы сцинтилляционного счетчика основан на преобразовании проникающих в сцинтиллятор квантов энергии ионизирующего излучения во вспышки видимого света, которые затем через элемен10 ты оптической связи выходят на фотокатод

ФЭУ. Получаемый на выходе ФЭУ импульс. напряжения подают на вход анализирующей аппаратуры, Пример, Предложенное техническое

15 решение было проведено в сцинтилляционных счетчиках, содержащих сцинтиллятор на основе монокристалла Csl(Na) диаметром 60 мм, ФЭУ с полупрозрачным мультищелочным фотокатодом, оптически

20 сочлененные между собой элементом оптической связи. Элемент оптической связи был выполнен иэ композиции на основе полиорганосилоксанового каучука, имеющего коэффициент светопропускания 927; при

25 толщине слоя 1,5 мм с содержанием 0,33 мас. долей светорассеивающего порошка окиси магния с размером частиц 0,25-0,5 мкм.

Элемент оптической связи изготавли30 вался следующим образом.

В бюкс (стаканчик) отвешивали 100 г низкомолекулярного полиорганосилоксанового каучука СКТН, вводили 0,33 г окиси магния. Компоненты тщательно перемеши-, 35 вали в течение 10 мин. В полученную смесь вводили 4 г катализатора N. 68 и тщательно перемешивали смесь. Обезжиривзли прессформу, смазывали ее внутреннюю поверхность антиадгезивом и заливали в нее

40 приготовленную композицию. Выдерживали композицию в пресс-форме в течение 24 ч до полной вулканизации. Извлекали отверх<денную эластичную прокладку толщиной

1,5 мм. Вырубкой вырезали из полученной

45 заготовки элемент оптической связи нужного размера. В данном случае диаметром 60 мм.

Оптически соединяли сцинтиллятор

Csl(Ne) с ФЭУ полученным элементом опти50 ческой связи. Измеряли сцинтилляционные характеристики. В данном случае энергетическое разрешение составило 1,8 . Другие примеры приведены в табл. 1 и 2, Кзк следует из фиг. 1, 2 и табл. 1, только

55 при толщине элемента оптической связи, количество порошкообразного светоотражающего материала с размером частиц, соответствующих заявляемым параметрам, обеспечивается достижение поставленной цели.

1612764

Таблица 1

Таблица 2

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, выполненным на основе кремнийорганического соединения,отличающийся тем,что,с целью улучшения энергетического разрешения, в соединение дополнительно введено 0,2510 0,4 мас. долей порошкообразного светорассеивающего материала с размером частиц

0,25 — 0,5 мкм, равномерно распределенных по всему объему.