CN107479086B - 一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法 - Google Patents
一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107479086B CN107479086B CN201710741201.0A CN201710741201A CN107479086B CN 107479086 B CN107479086 B CN 107479086B CN 201710741201 A CN201710741201 A CN 201710741201A CN 107479086 B CN107479086 B CN 107479086B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conversion screen
- optical fiber
- percent
- base material
- zinc sulfide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法。该制备方法通过高速匀浆机完成基材的制备，并利用模具完成光纤的预置和基材的定型固化，再经过打磨制成转换屏。该制备方法具有设备简单、生产效率高、材料损耗小，产品质量好的优点。
Description
技术领域
本发明属于高能中子探测器领域，具体涉及一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法。
背景技术
中子照相技术具有其他无损探测技术无可替代的特点和优点，能够获得很多其它传统技术不能得到的重要信息。射线检测是从X 射线开始的，与X射线无损检测相比较，X射线穿透物体时，受到核外电子作用而被衰减，因此其质量衰减系数，与材料原子序数有确定的函数关系。与X射线不同，中子不带电，能轻易的穿透电子层，与原子核发生核反应，因此其质量衰减系数与入射的中子能量和物质的原子核截面有关，和原子序数关系复杂。由于上述机理的区别，使中子照相具有下列X 射线所没有的功能:中子能够:a) 穿透重元素物质，对大部分重元素，如铁、铅、铀等，质量吸收系数小;b) 对某些轻元素， 如水、碳氢化合物、硼等质量吸收系数反而特别大;c) 区分同位素;d) 能对强辐射物质成高质量的图像等。特别是在能够穿透许多金属、重金属检测内部有机物质状况上具有非常大的优势。
中子转换屏是中子照相装置关键部件。其性能直接影响最终成像质量。在高能中子照相领域，转换屏有塑料闪烁体、闪烁体光纤阵列， 压制荧光屏等几种。塑料闪烁体探测效率较高，但其自身厚度带来的像差会影响成像结果；闪烁体光纤阵列探测效率很高，但其光纤本身产生的本底也会影响成像质量，且闪烁体光纤阵列造价高昂；压制荧光屏成像分辨率很高，但探测效率低下。在低中子注量率或高伽马本底照相条件下，以上三种高能中子转换屏均无法提供令人满意的照相效果。当前，亟需发展一种适合高能中子照相的高能中子转换屏的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种光纤嵌入式高能中子转换屏，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法。
本发明的光纤嵌入式高能中子转换屏，其特点是：所述的转换屏包括基材和光纤；
所述的转换屏的基材原料按重量百分比组成如下：
硫化锌 40%～50％；
环氧树脂 30%～40％；
固化剂 10%～14％；
稀释剂 8%～10％；
消泡剂 0.1%～0.5%；
偶联剂 0.8%～1％；
所述的固化剂为聚醚胺；
所述的稀释剂为1，4-丁二醇缩水甘油醚；
所述的消泡剂为聚硅氧烷；
所述的偶联剂为γ一氨丙基三甲氧基硅烷；
所述的光纤为竖直方向排列的阵列式嵌入光纤，光纤的直径为0.5mm，吸收波长峰值432nm，输出波长峰值532nm。
所述的基材中各基材原料的质量不均匀度≤5%；转换屏的表面平整度≤1%。
所述的阵列式嵌入光纤的光纤之间的圆心距为1mm。
本发明的光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法，包括以下步骤:
a.使用偶联剂对硫化锌进行表面改性
将硫化锌和偶联剂加入高速匀浆机中进行混合反应，混合反应的反应温度从室温逐渐升至80℃后，停止混合反应，混合反应后制成活性硫化锌；
b.转换屏的基材的制备
将环氧树脂、固化剂、稀释剂和消泡剂加入高速匀浆机，与活性硫化锌进行混合反应，直至混合均匀制成基材；
c.预置光纤
利用模具预置嵌入转换屏的光纤；
d. 浇注成型
将基材缓慢倒入模具中静置直至固化成型；
e.脱模
利用机械作用脱模，取出转换屏粗坯；
f.打磨
打磨转换屏粗坯表面，制成长方体形状的转换屏。
环氧树脂是光纤嵌入式高能中子转换屏的主材，兼顾粘合剂的作用，同时也是和高能中子发生核反应产生反冲质子的材料；稀释剂的作用是增强环氧树脂的流动性，使其能更好的与粉料混合均匀；消泡剂的作用是消除产品内可能产生的气泡缺陷，增大产品的良品率；硫化锌的作用是将带电离子沉积的能量转换为可见光；偶联剂的作用是对硫化锌表面改性，使粉料和粘合剂混合的更均匀。
本发明的光纤嵌入式高能中子转换屏利用高能中子与转换屏内的氢核反应产生的反冲质子激发荧光粉硫化锌发光，嵌入转换屏的光纤将反冲质子激发的荧光导出，实现了中子空间分布向可见光空间分布的转化的过程。本发明的光纤嵌入式高能中子转换屏具有高探测效率、低伽马噪声干扰、较高分辨率的优点，主要应用于低通量、高伽马本底、较高分辨率高能中子照相领域。本发明的光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法具有设备简单、生产效率高、材料损耗小，产品质量好的优点。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明。
表1为各实施例材料组分及发光效率和成像分辨率结果。
实施例1
将占总重50%的硫化锌和占总重量1%的偶联剂γ一氨丙基三甲氧基硅烷加入高速匀浆机中进行混合反应，混合反应的反应温度从室温逐渐升至80℃后，停止混合反应，混合反应后制成活性硫化锌。
将占总重量30%的北京清大奇士新材料技术有限公司生产的牌号为QS－1530L-A的双酚F环氧树脂、占总重量10.5%的北京清大奇士新材料技术有限公司生产的牌号为QS－1530L-B的D230聚醚胺固化剂、占总重量8%的成都科龙化学试剂厂生产的1，4-丁二醇缩水甘油醚稀释剂，占总重量0.5%的牌号为BYK-141的聚硅氧烷消泡剂加入高速匀浆机，与活性硫化锌进行混合反应，混合时间超过15分钟，制成基材。
利用模具将需嵌入转换屏的光纤固定预置，每个光纤圆心间距1mm。
将基材缓慢倒入模具中，静置48h直至固化成型，然后利用机械作用脱模，取出转换屏粗坯进行表面打磨制成长方体形状的转换屏。
最后通过高能中子照相实验测试光纤嵌入式高能中子转换屏发光性能，在表1中列出了测试结果。
实施例2
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于原料组分的含量不同，具体的组分及发光效率和成像分辨率结果见表1。
实施例3
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于原料组分的含量不同，具体的组分及发光效率和成像分辨率结果见表1。
实施例4
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于原料组分的含量不同，其中消泡剂的牌号改变为BYK-065，具体的组分及发光效率和成像分辨率结果见表1。
表1
Claims (2)
1.一种光纤嵌入式高能中子转换屏，其特征在于：所述的转换屏包括基材和光纤；
所述的转换屏的基材原料按重量百分比组成如下：
硫化锌 40%～50％；
环氧树脂 30%～40％；
固化剂 10%～14％；
稀释剂 8%～10％；
消泡剂 0.1%～0.5%；
偶联剂 0.8%～1％；
所述的固化剂为聚醚胺；
所述的稀释剂为1，4-丁二醇缩水甘油醚；
所述的消泡剂为聚硅氧烷；
所述的偶联剂为γ一氨丙基三甲氧基硅烷；
所述的光纤为竖直方向排列的阵列式嵌入光纤，光纤的直径为0.5mm，吸收波长峰值432nm，输出波长峰值532nm；
所述的转换屏的基材原料的质量不均匀度≤5%；转换屏的表面平整度≤1%；
所述的阵列式嵌入光纤中的光纤之间的圆心距为1mm。
2.一种根据权利要求1所述的光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法，包括以下步骤:
a. 使用偶联剂对硫化锌进行表面改性
将硫化锌和偶联剂加入高速匀浆机中进行混合反应，混合反应的反应温度从室温逐渐升至80℃后，停止混合反应，混合反应后制成活性硫化锌；
b.转换屏的基材的制备
将环氧树脂、固化剂、稀释剂和消泡剂加入高速匀浆机，与活性硫化锌进行混合反应，直至混合均匀制成基材；
c.预置光纤
利用模具预置嵌入转换屏的光纤；
d. 浇注成型
将基材缓慢倒入模具中静置直至固化成型；
e.脱模
脱模，取出转换屏粗坯；
f.打磨
打磨转换屏粗坯表面，制成转换屏。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710741201.0A CN107479086B (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710741201.0A CN107479086B (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107479086A CN107479086A (zh) | 2017-12-15 |
| CN107479086B true CN107479086B (zh) | 2020-03-13 |
Family
ID=60601648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710741201.0A Active CN107479086B (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107479086B (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102183812A (zh) * | 2011-02-21 | 2011-09-14 | 北京大学 | 一种闪烁—移波光纤及快中子转换屏 |
| CN103113670B (zh) * | 2013-01-29 | 2015-02-11 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种快中子荧光屏及制备方法 |
| CN103077761B (zh) * | 2013-01-29 | 2015-08-05 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种热中子荧光屏及其制备方法 |
| JP6343785B2 (ja) * | 2014-03-18 | 2018-06-20 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 中性子シンチレータ |
| US9505977B2 (en) * | 2014-07-30 | 2016-11-29 | The United States of America Department of Energy | Gadolinium-loaded gel scintillators for neutron and antineutrino detection |
-
2017
- 2017-08-25 CN CN201710741201.0A patent/CN107479086B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107479086A (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kaur et al. | Heavy metal oxide glasses as gamma rays shielding material | |
| CN103224786B (zh) | 用于中子检测的锂基闪烁体 | |
| EP3293161B1 (en) | Shielding material for shielding radioactive ray and preparation method thereof | |
| CN113201180B (zh) | 一种中子及伽马射线复合屏蔽材料及其制备方法 | |
| CN106317784A (zh) | 一种多官能环氧树脂基辐射防护复合材料及其制备方法 | |
| CN109927356B (zh) | 隔热抗辐射夹层玻璃膜及其生产工艺 | |
| CN107910088A (zh) | 一种稀土基柔性核辐射防护材料及其制备方法和应用 | |
| CN108659469A (zh) | 有机硅树脂改性的环氧树脂基中子屏蔽材料及制备与应用 | |
| CN104277173B (zh) | 聚丙烯酸金属盐/氧化硼材料及其制备方法和应用 | |
| CN101696316A (zh) | 一种辐射防护材料的制备方法 | |
| CN105702308A (zh) | 一种环氧树脂基辐射防护材料 | |
| CN107479086B (zh) | 一种光纤嵌入式高能中子转换屏的制备方法 | |
| CN110415851B (zh) | 一种水泥基中子屏蔽材料及其制备方法 | |
| CN105223602A (zh) | 陶瓷闪烁体阵列及其制备方法 | |
| JP2018017647A (ja) | 中性子吸収材及びその製造方法 | |
| CN103077761B (zh) | 一种热中子荧光屏及其制备方法 | |
| RU2737784C2 (ru) | Прозрачный материал для защиты от нейтронов | |
| Abdous et al. | Advances in Polymeric Neutron Shielding: The Role of Benzoxazine-h-BN Nanocomposites in Nuclear Protection | |
| Cui et al. | Crystal plane engineering of MAPbI 3 in epoxy-based materials for superior gamma-ray shielding performance | |
| CN103113670B (zh) | 一种快中子荧光屏及制备方法 | |
| Wang et al. | The design, fabrication and safety evaluation of a novel spent fuel storage basket material | |
| KR102711923B1 (ko) | 내열성이 우수한 중성자 차폐용 에폭시 조성물 | |
| CN102214490B (zh) | 一种中子屏蔽材料及其制作方法 | |
| CN102313754B (zh) | 使用漆膜制备器制备热中子闪烁体转换屏的方法 | |
| CN102352076B (zh) | 使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |