Способ получения полимерного волоконно-оптического переизлучателя

 

Использование: изобретение относится к сцинтилляционной технике, в частности к способу получения волоконно-оптического переизлучателя. Сущность изобретения: способ заключается в том, что переизлучающую добавку (кумарин-30) вводят в полимеризациоонную смесь, содержащую 95-99 мас. метилметакрилата, 1-5 мас. алкилакрилата C₁-C₄, перекись лауроила и лаурилмеркаптан, осуществляют послойную полимеризацию со скоростью 1 2 см/ч при 50 70°С, и полученные блоки подвергают соэкструзии с полифторакрилатом при 190-200°С в течение 20-30 мин. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, в частности к способу получения полимерного волоконно-оптического переизлучателя (ВОП), который используется для сбора света со сцинтиллятора в системе сцинтилляционная пластина-волоконно-оптический переизлучатель света-оптическое волокно (световод) фотоприемник.

Основными показателями качества переизлучателя являются величина световыхода (длина поглощения не менее 100 см), эффективность регистрации прохождения через образец частиц (минимальное число фотоэлектронов должно быть не менее 1).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения ВОП, заключающийся в том, что с двухслойного волокна, содержащего ядро из полистирола и оболочку из полиметилметакрилата (ПММА), удаляют толуолом оболочку и на ядро в растворе толуола наносят переизлучающую добавку 7-диэтиламино-3-(1-метилбензимидазолил-2)кумарин (кумарин-30), далее растворитель удаляют. Окрашенное волокно в таком виде используется в качестве ВОС. При таком способе неизбежно портится поверхность ядра, и переизлучающая добавка распределяется по поверхности волокна неравномерно. Как следствие этого, эффективность регистрации прохождения через образец частиц сильно колеблется по длине волокна и дает большой разброс показателей, что приводит к снижению световыхода (длина поглощения составляет 10-20 см) и эффективности регистрации до 0,7.

Целью изобретения является увеличение световыхода и эффективности регистрации частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения полимерного волоконно-оптического переизлучателя, содержащего ядро на основе полиметилметакрилата с переизлучающей добавкой 7-диэтиламино-3-(1-метилбензимидазолил-2)кумарина, переизлучающую добавку в количестве 0,03-0,07 мас.ч. на 100 мас. ч. мономерной смеси вводят в полимеризационную смесь, содержащую 95-99 мас. метилметакрилата, 1-5 мас. алкилакрилата С₁-С₄, 0,15-0,2 мас.ч. на 100 мас.ч. мономерной смеси перекиси лауроила, 0,55-0,6 мас.ч. лаурилмеркаптана, осуществляют послойную полимеризацию со скоростью 1-2 см/ч при температуре 50-70^оС и полученные блоки подвергают соэкструзии с полифторакрилатом при температуре 190-200^оС в течение 20-30 мин.

Для дальнейшего увеличения длины поглощения и эффективности регистрации частиц в полимеризационную смесь можно дополнительно ввести 3-5 мас.ч. нафталина.

П р и м е р 1. Полимеризационную смесь, содержащую 95 мас. метилметакрилата (ММА), 5 мас. метилакрилата (МА), 0,2 мас.ч. перекиси лауроила (ПЛ), 0,55 мас. ч. лаурилмекркаптана (ЛМК), 0,05 мас.ч. 7-диэтиламино-3-(1-метилбензиимидазо- лил-2)кумарина (кумарин-30) очищают от механических примесей методом микрофилььтрации и полимеризуют в стеклянных ампулах путем погружения ампул с реакционной смесью со скоростью 2 см/ч в термостатирующую жидкость при температуре 70^оС. После полного погружения ампулы выдерживаются при 70^оС 5 ч, с последующим прогревом при 120^оС в течение 1,5 ч для исчерпания остаточного мономера.

Полученные блоки используются для формирования ядра бикомпонентного волокна. В качестве материала оболочки используется фторсодержащий полимер на основе тетрафторпропилфторакрилата (ФН-1). Бикомпонентное волокно (ВОП) диаметром 1 мм получают методом соэкструзии при температуре 190^оС и времени нахождения полимера в нагретой камере 20 мин.

Качество ВОП оценивали по двум показателям: длина поглощения λ и показатель эффективности регистрации частиц N_фэ λ оценивается как величина отрезка в см, на которой световой сигнал уменьшится в l раз.

N _фэ оценивали таким образом: образец ВОП устанавливался между сцинтилляционными счетчиками и облучался коллимированным радиоактивным источником Ru ¹⁰⁶. По числу регистрируемых проходящих через образец фотонов рассчитывается N_фэ.

В таблице приведены значения λ и N_фэ.

П р и м е р 2. По примеру 1 используют полимеризационную смесь, содержащую 99 мас. ММА, 1 мас. этилакрилата (ЭА), ПЛ 0,15 мас.ч. ЛМК 0,55 мас.ч. кумарина 30 0,03 мас.ч.

Режим полимеризации: температура 60^оС, скорость погружения ампул 1,5 см/ч.

Режим соэкструзии: температура 200^оС, время 30 мин, в качестве материала оболочки используют тетрафторпропилметакрилат (МН-1).

Значения показателей λ и N_фэ приведены в таблице.

П р и м е р 3. По примеру 1 используют полимеризационную смесь, содержащую 97 мас. ММА, 3 мас. бутилакрилата (БА), 0,2 мас.ч. ПЛ, 0,55 мас.ч. ЛМК, 0,07 мас.ч. кумарина-30.

Режим полимеризации: температура -50^оС, скорость погружения ампул 1 см/ч.

Режим экструзии: температура 200^оС, время 25 мин. Значения показателей λ и N_фэ приведены в таблице.

П р и м е р 4. По примеру 1, но ПЛ 0,15 мас.ч. ЛМК 0,6 мас.ч. и дополнительно 3 мас.ч. нафталина.

Значения показателей λ и N_фэ приведены в таблице.

П р и м е р 5. По примеру 1, но дополнительно содержит 5 мас.ч. нафталина.

Значения показателей λ и N_фэ приведены в таблице.

Из примеров для сравнения видно, что при отсутствии алкилакрилата (пример 7) полимер не перерабатывается экструзией из-за увеличения молекулярной массы, при увеличении содержания алкилакрилата > 5 мас. (пример 8) снижаются показатели качества ВОП. Уменьшение содержания красителя (кумарин-30) приводит к ухудшению качества ВОП (пример 9), а увеличение содержания его нецелесообразно (пример 10).

При снижении содержания ПЛ и ЛМК (примеры 11, 12) увеличивается молекулярная масса, полимер не перерабатывается экструзией, увеличение содержания ПЛ и ЛМК (примеры 13, 14) приводит к разгоранию блоков и ухудшению их качества.

Примеры 15-22, иллюстрируют запредельные значения режимов полимеризации и экструзии.

Из примера 23 видно, что использование другого инициатора приводит к ухудшению качества ВОП.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПЕРЕИЗЛУЧАТЕЛЯ путем полимеризации винилового мономера в присутствии радикального инициатора и передатчика цепи до получения ядра с последующим нанесением полиакриловой оболочки на ядро, включающее переизлучающую добавку 7-диэтиламино-3( 1ʹ -метилбензимидазолил-2)кумарин, отличающийся тем, что, с целью увеличения световыхода и эффективности регистрации частиц, в качестве винилового мономера используют смесь 95 99 мас. метилметакрилата и 1 5 мас. С₁ - С₄-алкилакрилата, причем осуществляют послойную полимеризацию этой смеси в присутствии 0,03 0,07 мас.ч. переизлучающей добавки на 100 мас.ч. сомономеров со скоростью 1 2 см/ч при 50 70^oС, а оболочку наносят путем соэкструзии ядра с полифторакрилатом при 190 200^oС в течение 20 30 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимеризацию ведут в присутствии 3 5 мас.ч. нафталина на 100 мас.ч. сомономеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5