Способ контейнеризации сцинтилляционных монокристаллов

 

СО)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ф

Ъ. (5>)5 G 01 т 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л (: ! !.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 2773598/25 (22) 31. 05. 79 (46) 23.02.93. Бюл. V 7(72) Л.A.Андрющенко, Р.A.Говорова, Л.С.Зубенко, 8.З.Квитницкая и A.Ï.Llaбалтас (56) Патент США l;"3303342, кл. 250-715, опублик. 1965.

Патент ЧССР P 113142, кл. 21 р 18/0?.

Авторское свидетельство СССР

N 419162, кл. G 01 Т 1/20, 1970. (54) (57) СПОСОБ КОНТЕЙНЕРИЗАЦИИ СЦИНТИЛЛЛЦИОННЫХ МОНОКРИСТАЛЛО8, включающий заливку предварительно приготовленной отражающей массы на основе отвер>кдающегося кремнийарганического

Изобретение относится к способам контейнериэации сцинтилляцианных монокристаллов, предназначенных для регистрации и спектрометрирования ионизирующих излучений, 8 йастоящее время к сцинтилляционным детекторам, используемым в народном хозяйстве и особенно в аппаратуре специального назначения, предьявллются повышенные требования как по сцинтилляционным, так и по механическим и климатическим характеристикам.

Известен способ по устройству, согласно которому сцинтилляционный монокристалл помещают в герметичный металлический контейнер, в зазор между контейнером и кристаллом засыпают порошкоабраэный отражающий материал типа окиси магния или алюминия. Для предотвращения просыпи отражателя во«Ы, 776269 А1 каучука, отли чающий ся тем, что, с целью улучшения сцинтилляционных характеристик детектора при сохранении его работоспособности при повышенных климатических и механических нагрузках, заливку отражающей массы каучука производят в пресс-форму до полной вулканизации,. извлекают полученную отражающую оболочку, выдерживают при 40-60 С в течение 23 ч до полного удаления летучих веществ, втирают во внутреннюю поверхность отражающий порошкоабразный материал и помещают в нее кристалл -с последующей контейнеризацией в корпуcà. круг верхней части кристалла укладывают небольшое количество волокнистого материала (например, стекловолокна или вату).

Недостатком данного способа контейне;.изации является невысокая надежность при повышенных механических и климатических нагрузках из-эа расслоения и просыпки отражателя в зазор между оптическим стеклом и кристаллом, а также трудоемкость равномерного распределения и уплотнения отражателя в зазоре между кристаллом и контейнерам.

Известен способ контейнеризации, согласно которому на внутреннюю поверхность контейнера наносят отражающий слой осаждением иониэированной эмульсии в электростатическом поле, причем сцинтиллятор так прикрепляют

716269 к выходному окну, что между сцинтилля опом и отражающим слоем образуется воздушный зазор.

Недоставтком указанного способа контейнеризации является невысокая надежность при повышенных механических и климатических нагрузках, так как сцинтиллятор крепится лишь к зацитному стеклу с помощью опт-.ческих клеев и поджатие вдоль продольной оси кристалла отсутствует.

Наиболее близким по технической сущности является способ контейнеризации сцинтилляционных монокристалЛов, включающий заливку предварительно приготовленной отражающей массы на основе отверхщающегося кремнийорганического каучука.

Согласно известному способу, отражатель выполняют посредством приготовления композиционной массы на основе низкомолекулярного каучука холодного отверждения с наполнителем с последующей ее заливкой в зазор между 25 корпусом и кристаллом.

Е недостаткам этого способа следует отнести: а) невысокие сцинтилляционные характеристики из-эа непосредственного контакта (сцепления отражателя с поверхностью кристалла), что приводит к увеличению потерь света на границе раздела двух сред "сцинтиллятор — отражатель". Наименьшие потери возникают при максимальной разности коэффициентов преломления материалов граничащих сред (например, сцинтилляторвоздух), б) летучие вещества, выделяющиеся вследствие вулканизации как одноком- 40

- понентных, так и двухкомпонентных систем на основе кремнийорганическо-. го каучука, взаимодействуют с монокристаллом, что также приводит к резкому ухудшению сцинтилляционных характеристик детектора.

Цель изобретения — улучшение сцинтилляционных характеристик детектора при сохранении его работоспособности 5О при повышении климатических и механических нагрузок.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе, включающем заливку предварительно приготовленной отражающей массы на основе кремнийорганического каучука холодного отверждения, согласно предлагаемому техническому 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 40-60 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 40-60 С в течение 2-3 ч обеспечивает полное удаление летучих до контейнеризации при минимальном количестве затрачиваемого времени и исключает взаимодействие летучих с поверхностью монокристалла 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 монокристаллом °

Заливка отражающей массы в прототипе непосредственно между внутреНней поверхностью контейнера и монокристаллом ведет к сцеплению отражателя с поверхностью сцинтиллятора, что увеличивает потери света на границе раздела двух сред "сцинтилляторотражатель", и ухудшает сцинтилляционные характеристики..

Наименьшие потери возникают при максимальной разности коэффициентов преломления материалов граничащих сред (например, сцинтиллятор - воз7626Э

Обезжиривают пресс-Форму. Смазыва-.

loT ее внутреннюю поверхность антиадгезивом и заливают в нее приготовленную композицию.

В пресс-форму вставляют фальшмакет из фторопласта соответствующего размера. Излишки массы вместе с воздухом выдавливаются через спецотверстие. Выдерживают композицию в прессформе в течение 24 ч до полной вулканизации, Извлекают отвержденную эластичную оболочку. Для полного удаления летучих производят термообработку при температуре 50+10 С в течение

2,5 ч.

Помещают элемент детектора в бокс с последующей технологической выдержкой для удаления влаги. Предваритель20 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 основе иодистого цезия, активированного таллием, размером 50х60. Контейнеризацию образцов сцинтилляторов на основе активированного монокристаллов натрия и цезия йодистых проводилось как по прототипу, так и по предлагаемому способу. Результаты полученных данньг: приведены в таблице. е

Таким образом, как видно из таблицы, предлагаемый способ контейнеризации сцинтилляторов по сравнению с прототипом позволяет улучшить энергетическое разрешение детекторов на ос40 нове монокристаллов натрия, цезия йодистых, активированных таллием, в среднем не менее чем на 153, а светдвой выход не менее, чем íà 17ь.

Материал и размер сцинтиллятора

Сцинтилляционные характеристики детекторов щл сцинтилГ

Аналог 1

Предлагаемое изобретение

Прототип лятрра

% С есв

R 7 ес предлагаемое изобпрототип аналог ретение

17,7 2,9 21,7 1,9 !7,7 3,1

Без из- Без измеменений наний

Просыпкв и рассеяние отражателя

Натрий иодистый,активированный таллием 30> 5 мм

185 30 230 19

19,6 3,6, 5 7 дух) . В этом случае большал часть потока света отражаетсл от внутренней поверхности сцинтиллятора и возвращается вовнутрь и лишь небольшая часть 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 коэффициентом отражения для возврац|ения в кристалл того потока, который вышел из кристалла.

Заливка отражающей массы в зазор между сцинтиллятором и контейнером не позволяет обеспечить 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.

Пример. Способ контейнеризации детектора на основе натрия иодистого, активированного таллием, размером 30х5 мм.

Предварительно приготавливают композицию холодного отверждения следующего состава.

В фарфоровый стаканчик отвешивают

10 г низкомолекулярного кремнийорганического каучука СКТН, 5 г окиси магния, 1 г кремнийорганической жидкости ГКИ-94. Компоненты перемешивают в течение 15-20 мин. Вводят 0,005 г диэтиловодокаприловолокислое, перемешивают в течение 10 мин, Результаты испытаний детекторов после климатических (+60 .С -60 С в течение 3 ч) и механических нагрузок . (вибрации с частотой от 10-

2500 Гц) 776269

Продолжение таблицы

Сцинтилляционные характеристики детекторов

Материал и размер сцинтилля тора сцинтилАналог 1 Прототип

Предлагаемое изобретение лятора

>есь

R % C!1

R %

Срсa Rq % предлагаемое 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

2,1

17,3

13,6

3,2

1,9

l,04

1,03 13, 5

G. -"- 50>60 мм 14,3

14,3

19, 1

19,5

15,7

15,6

10.

П р и и е ч а н и е: R — энергетическое разрешение, CI в - световой выход.

Составитель Б. Рахманов

Редактор Л.Письман Техред И.Иоргентал Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1090 Тираж .: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Цезий иодистый,активированный натрием

1,07

0,875

О, 750

18,9 2,9

19 6 3,0

18,4 3,0

16,6 3,1

12,6 1,08

1,07 12,9 1,0Ъ

0,864 13;4 1,01

0,745 13,2 0,96

Результаты испытаний детекторов после климатических (+60 .С -60 С в течение 3 ч) и механических нагрузок (вибрации с частотой от 10-

2500 Гц)