Сцинтилляционный детектор ионизирующих излучений и способ его получения

 

Изобретение относится к сцинтилляционной технике и предназначено для производства детекторов и фосвич-детекторов ионизирующих излучений. Для улучшения светового выхода в способе получения сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений на основе сцинтилляционного материала, включающем термическое испарение в вакууме органических сцинтилляторов на подложку, в качестве сцинтилляционного материала используют паратерфенил, который смешивает с 1,4-дифенилбутадиеном-1,3 при следующем соотношении компонентов, мол. % : 1,4-дифенилбутадиен- 1,3·10^-4 - 10^-1, паратерфенил - остальное, затем осаждают его в вакууме 1,3·10^-2- 6,6·10^-3 Па при температуре испарителя 353 - 363 К на подложку с температурой 313 - 323 К. 1 с.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления сцинтилляционных детекторов, предназначенных для регистрации ионизирующих излучений при наличии фонового излучения. Целью изобретения является увеличение светового выхода детекторов. Цель достигается тем, что в сцинтилляционном детекторе ионизирующих излучений, содержащем прозрачную твердую подложку с нанесенной на нее пленкой из органического молекулярного вещества, в качестве органического молекулярного вещества использован паратерфенил, содержащий 1,4-дифенилбутадиен-1,3 при следующем соотношении компонентов, мол. 1,4-Дифенилбутадиен-1,3 10^-4-10^-1 Паратерфенил Остальное В способе получения сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений на основе сцинтилляционного материала, включающем термическое испарение в вакууме органических сцинтилляторов на подложку, в качестве сцинтилляционного материала используют паратерфенил, который смешивают с 1,4-дифенилбутадиеном-1,3 при следующем соотношении компонентов, мас. 1,4-Дифенилбутадиен-1,3 10^-4-10^-1 Паратерфенил Остальное затем осаждают его в вакууме 1,3˙10^-2 6,6·10^-3 Па при температуре испарителя 353-363 К на подложку с температурой 313-323 К. Экспериментально подобранная концентрация активатора в паратерфениле 10^-4 10^-1 мол. является оптимальной для детекторов на основе поликристаллических пленок паратерфенила. Увеличение концентрации активатора больше 10^-1 мол. приводит к полимеризации дифенилбутадиена в расплаве и, как следствие, к ухудшению светового выхода детектора. Уменьшение концентрации активатора (меньше 10^-4 мол.) приводит к спаду конверсионной эффективности сцинтилляционного материала, что вызывает снижение светового выхода детектора на его основе. Степень вакуума 1,3˙10^-2 6,6˙10^-3 Па обеспечивает необходимый механизм испарения и получения осажденного слоя с высокими сцинтилляционными характеристиками. Более низкое значение степени вакуума (меньше 1,3˙10^-2 Па) приводит к ухудшению чистоты осаждаемого слоя, появлению дополнительных примесей, а это ухудшает световой выход детектора. Использование степени вакуума выше 6,6 х 10^-3 Па нецелесообразно в связи с тем, что проведение процесса осаждения при более высоком вакууме не приводит к увеличению светового выхода. Прогрев подложки до 313-323 К обеспечивает равномерность светового выхода осажденного слоя и улучшение адгезии этого слоя и подложки. Температура ниже 313 К не обеспечивает необходимого механизма пленки роста паратерфенила из-за недостаточной диффузии осажденных частиц, что приводит к неравномерности светового выхода. Низкая температура подложки не обеспечивает также необходимую адгезию пленки и подложки. Температура более 323 К приводит к переиспарению паратерфенила с подложки и нарушению процесса осаждения. Используемая температура испарителя 353-363 К является оптимальной для испаряемого сырья с учетом других физико-технологических параметров напыления. Температура испарителя ниже 353 К не обеспечивает необходимую скорость испарения и механизм роста пленок для получения пленок с требуемым световым выходом. Температура испарителя выше 363 К приводи к взрывному характеру испарения, к разбрасыванию из испарителя, в виде лодочки, сырья и его нерациональному использованию. Заявляемый способ включает следующие операции. Подготавливают сырье. Помещают сырье в испаритель. Производят откачку вакуумной системы. Прогревают подложку. Осуществляют нагрев испарителя. Производят осаждение пленки на подложку. П р и м е р. Было изготовлено два детектора по техническому решению, соответствующему аналогу, для чего на прогретую до 323 К подложку в виде диска из стекла К-8 осаждался в вакууме 2,6˙10¹ Па стильбен при температуре испарителя 403 К. Размеры детекторов: диск из стекла диаметром 20 мм, толщиной 2 мм, пленка стильбена диаметром 15 мм, толщиной 10-15 мкм. Таких же размеров изготовлены три детектора по способу, соответствующему прототипу и предлагаемому решению. В соответствии с техническим решением по прототипу на подложку при температуре 300 К в вакууме 6,6˙10^-4 Па наносится сцинтиллятор антрацен. По предлагаемому решению проведено: а) исследование зависимости светового выхода от температуры подложки-световода при концентрации активатора 10^-2 мол. в вакууме 3˙10^-3 Па, при температуре испарителя 360 К (фиг.1а); б) исследование зависимости светового выхода от температуры испарителя при концентрации активатора 10^-2 мол. в вакууме 3˙10^-3 Па, при температуре подложки 320 К (фиг.1б); в) исследование зависимости светового выхода от концентрации активатора при получении пленок в вакууме 3˙10^-3 Па, при температуре испарителя 360 К и температуре подложки 320 К (фиг.2); г) исследование зависимости светового выхода пленок паратерфенила от степени вакуума при концентрации активатора 10^-2 мол. при температуре подложки 320 К и при температуре испарителя 360 К (фиг.3). Исследования показали, что оптимальными являются следующие физико-технологические параметры: температура подложки 313-323 К; температура испарителя 353-363 К;
концентрация активатора 10^-4 10^-1 мол. степень вакуума 1,3˙10^-2 6,6˙10^-3 Па. В таблице приведены значения светового выхода для образцов, полученных при использовании технического решения, соответствующего аналогу, прототипу и предлагаемому. Световой выход детекторов, изготовленных в соответствии с аналогом, прототипом и по предлагаемому способу, определялся при возбуждении сцинтилляций конверсионными электронами энергией 18 кэВ. Измерения производились в соответствии с ГОСТ 17039.0-79 ГОСТ 17039.7-79. Таким образом, предлагаемое решение по сравнению с аналогом обеспечивает увеличение светового выхода в среднем на 166% по сравнению с прототипом на 116%

Формула изобретения

1. Сцинтилляционный детектор ионизирующих излучений, содержащий прозрачную твердую подложку с нанесенной на нее пленкой из сцинтилляционного материала на основе органического молекулярного вещества, отличающийся тем, что, с целью увеличения светового выхода, в качестве органического молекулярного вещества использован паратерфенил, содержащий 1,4-дифенилбутадиен-1,3 при следующем соотношении компонентов, мол. 1,4-Дифенилбутадиен-1,3 10^-4 10^-1
Паратерфенил Остальное
2. Способ получения сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений, включающий термическое испарение в вакууме органических сцинтилляторов на подложку, отличающийся тем, что в качестве сцинтилляционного материала используют паратерфенил, который смешивают с 1,4-дифенилбутадиеном-1,3, затем осаждают его в вакууме 1,3·10^-2 6,6·10^-3 Па при температуре испарителя 353 363 К на подложку с температурой 313 323 К.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4