CN109581469B - 一种大面积环形塑料闪烁体加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核探测技术领域，具体公开了一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，包括以下步骤：S1：大面积塑料闪烁体制备；S2：大面积塑料闪烁体切割；S3：大面积塑料闪烁体抛光镀铝。采用本发明方法加工得到的大面积塑料闪烁体对直径2mm的点状β平面放射源的照射测量，其响应均匀性好于采用一般制作方法得到的塑料闪烁体的3倍以上。

Description

一种大面积环形塑料闪烁体加工方法
技术领域
本发明属于核探测技术领域，具体涉及一种大面积环形塑料闪烁体加工方法。
背景技术
在核探测技术中，塑料闪烁体镀ZnS晶体由于对α、β与γ射线均具有较高的探测效率，且具有优良的可塑性，常被设计成各种特殊的几何形状用于制作α、β与γ射线的辐射探测器。对于大面积的特殊几何形状的被测对象，需要加工与之相对应的大面积塑料闪烁体，将ZnS(Ag)喷涂在塑料闪烁体表面即为塑料闪烁体镀ZnS晶体，以满足α、β与γ射线的辐射探测需要。例如，相对于容器环形接口处，即圆形容器盖与容器体之间的盖缝处的α、β与γ射线的测量，由于其面积达到400～500cm2，相比目前一般的塑料闪烁体探测器其最大面积为50～100cm2已可称为“大面积”。但是，大面积塑料闪烁体的厚度仅为1mm，不易加工，而且其刚性极低、易划易碎，如再将其制造加工成特殊形状如环状，则须要使用特殊的技术方法、手段。
塑料闪烁体是乙烯溶液中加入第一溶质对联三苯和第二溶质popop，即1,4-二[2-(5-苯基氧氮杂茂)]-苯，之后聚合而成。本发明针对的大面积环形塑料闪烁体主要由对联三苯和聚乙烯混合制成，一般制作方法是将对联三苯和聚乙烯融化成液态，将液态的塑料闪烁体注入到模具中，再将其冷却成固态。而对于大面积塑料闪烁体来说，对联三苯受密度以及重力等因素影响较多，使用一般制作方法，往往会导致对联三苯严重分布不均匀，从而使加工制作的大面积塑料闪烁体不同位置的探测效率相差较大，差别可达10倍以上。此外，实际采用一般制作方法直接切割加工的大面积塑料闪烁体的成品率不足10％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，利用塑料闪烁体的可塑性，实现用于大面积环形探测对象的大面积环形塑料闪烁体的加工。
本发明的技术方案如下：
一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，所述的大面积环形塑料闪烁体用于容器环形接口处的辐射探测，包括以下步骤：
S1：大面积塑料闪烁体制备
1.1将对联三苯颗粒研磨成粉末后注入高精度抛光模具内；
1.2将聚乙烯颗粒放入坩埚中加热至150～170℃时，将聚乙烯注入高精度抛光模具内；
1.3使对联三苯粉末均匀混合在聚乙烯中并完全溶解，得到液态塑料闪烁体；
1.4使液态塑料闪烁体自然冷却；
S2：大面积塑料闪烁体切割
2.1用两块有机玻璃板作为夹具，前后夹住塑料闪烁体，并将有机玻璃板连同塑料闪烁体一同固定在车床上；
2.2用精密车刀环形切割塑料闪烁体，将塑料闪烁体切割成可覆盖容器环形接口处的圆环形，同时将抛光剂和冷却剂注入刀口切入位置；
S3：大面积塑料闪烁体抛光镀铝
3.1首先对塑料闪烁体的切割面进行粗磨，并用抛光剂进行抛光，然后再进行精细打磨，直至塑料闪烁体厚度为1mm，且表面光滑无划痕；
3.2对塑料闪烁体打磨后的切割面进行镀铝，以使光子抵达此面时发生折射，使光子无法跑出塑料闪烁体而导致丢失，增加塑料闪烁体中光子传输入光纤的效率。
所述的高精度抛光模具可确保液态塑料闪烁体自然冷却至固态后的厚度在1.2～1.3mm之间，面积在500cm2以上。
步骤1.3中，控制高精度抛光模具内的混合物温度在130～150℃，然后通过将高精度抛光模具固定在车床上匀速旋转以使得对联三苯粉末均匀混合在聚乙烯中并完全溶解。
步骤2.1中，所述的有机玻璃板与塑料闪烁体等面积、等外形。
步骤2.1中，所述的有机玻璃板的厚度为2mm。
步骤2.2中，环形切割塑料闪烁体的车刀转速为180～210r/min。
步骤3.1中，粗磨采用2500～3500目的抛光砂纸，精细打磨采用11000～13000目的抛光砂纸。
本发明的显著效果在于：
(1)本发明方法将含有对联三苯的聚乙烯熔液温度固化在130～150℃，可使对联三苯均匀分布在聚乙烯当中，而不受面积过大的影响。
(2)采用本发明方法加工得到的大面积塑料闪烁体对直径2mm的点状β平面放射源的照射测量，其响应均匀性好于采用一般制作方法得到的塑料闪烁体的3倍以上。
(3)本发明方法采用2mm厚度的有机玻璃作为夹具，在车床上用180～210r/min的转速将大面积塑料闪烁体进行环形切割，其成品率是采用一般制作方法直接将塑料闪烁体进行切割的方法的10倍以上，极大地提高了大面积环形塑料闪烁体加工的成品率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，所述的大面积环形塑料闪烁体用于容器环形接口处的辐射探测，所述的容器环形接口处例如圆形容器盖与容器体之间的盖缝，测量对象为面积达到400～500cm2的环形平面探测面，方法包括以下步骤：
S1：大面积塑料闪烁体制备
1.1将对联三苯颗粒研磨成粉末后注入高精度抛光模具内；
1.2将聚乙烯颗粒放入坩埚中加热至150～170℃时，将聚乙烯注入高精度抛光模具内；
1.3首先控制高精度抛光模具内的混合物温度在130～150℃，以降低对联三苯在聚乙烯中的相对流速，达到成型后有效成分均匀分布的目的，然后通过将高精度抛光模具固定在车床上匀速旋转以使得对联三苯粉末均匀混合在聚乙烯中并完全溶解，得到液态塑料闪烁体；
1.4使液态塑料闪烁体自然冷却；
所述的高精度抛光模具可确保液态塑料闪烁体自然冷却至固态后的厚度在1.2～1.3mm之间，面积在500cm2以上；
S2：大面积塑料闪烁体切割
2.1用两块与塑料闪烁体等面积、等外形的有机玻璃板作为夹具，前后夹住塑料闪烁体，并将有机玻璃板连同塑料闪烁体一同固定在车床上，所述的有机玻璃板的厚度为2mm；
2.2用精密车刀以180～210r/min的转速环形切割塑料闪烁体，将塑料闪烁体切割成可覆盖容器环形接口处的圆环形，同时将抛光剂和冷却剂注入刀口切入位置；
切割的成品率是采用一般制作方法即直接进行塑料闪烁体切割的10倍以上，极大地提高了大面积环形塑料闪烁体加工的成品率；
S3：大面积塑料闪烁体抛光镀铝
3.1首先用2500～3500目的抛光砂纸手工打磨塑料闪烁体的切割面，并用抛光剂进行抛光，然后再用11000～13000目的抛光砂纸进行精细打磨，直至塑料闪烁体厚度为1mm，且表面光滑无划痕；
3.2对塑料闪烁体打磨后的切割面进行镀铝，以使光子抵达此面时发生折射，使光子无法跑出塑料闪烁体而导致丢失，增加塑料闪烁体中光子传输入光纤的效率。
以本发明方法加工得到的大面积塑料闪烁体作为探测器，在其表面上等分若干区域，分别记为A、B、C…，然后在每个区域中心用直径2mm的点状β平面放射源进行照射测量，每个测量数据测量1min，每个位置多次测量取平均值，最终得到结果的响应均匀性好于采用一般制作方法得到的塑料闪烁体的3倍以上。

Claims (6)

1.一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，所述的大面积环形塑料闪烁体用于容器环形接口处的辐射探测，其特征在于：包括以下步骤：
S1：大面积塑料闪烁体制备
1.1将对联三苯颗粒研磨成粉末后注入高精度抛光模具内；
1.2将聚乙烯颗粒放入坩埚中加热至150～170℃时，将聚乙烯注入高精度抛光模具内；
1.3控制高精度抛光模具内的混合物温度在130～150℃，使对联三苯粉末均匀混合在聚乙烯中并完全溶解，得到液态塑料闪烁体；
1.4使液态塑料闪烁体自然冷却；
所述的高精度抛光模具可确保液态塑料闪烁体自然冷却至固态后的厚度在1.2～1.3mm之间，面积在500cm2以上；
S2：大面积塑料闪烁体切割
2.1用两块有机玻璃板作为夹具，前后夹住塑料闪烁体，并将有机玻璃板连同塑料闪烁体一同固定在车床上；
2.2用精密车刀环形切割塑料闪烁体，将塑料闪烁体切割成可覆盖容器环形接口处的圆环形，同时将抛光剂和冷却剂注入刀口切入位置；
S3：大面积塑料闪烁体抛光镀铝
3.1首先对塑料闪烁体的切割面进行粗磨，并用抛光剂进行抛光，然后再进行精细打磨，直至塑料闪烁体厚度为1mm，且表面光滑无划痕；
3.2对塑料闪烁体打磨后的切割面进行镀铝，以使光子抵达此面时发生折射，使光子无法跑出塑料闪烁体而导致丢失，增加塑料闪烁体中光子传输入光纤的效率。
2.如权利要求1所述的一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，其特征在于：步骤1.3中，通过将高精度抛光模具固定在车床上匀速旋转以使得对联三苯粉末均匀混合在聚乙烯中并完全溶解。
3.如权利要求2所述的一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，其特征在于：步骤2.1中，所述的有机玻璃板与塑料闪烁体等面积、等外形。
4.如权利要求3所述的一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，其特征在于：步骤2.1中，所述的有机玻璃板的厚度为2mm。
5.如权利要求4所述的一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，其特征在于：步骤2.2中，环形切割塑料闪烁体的车刀转速为180～210r/min。
6.如权利要求5所述的一种大面积环形塑料闪烁体加工方法，其特征在于：步骤3.1中，粗磨采用2500～3500目的抛光砂纸，精细打磨采用11000～13000目的抛光砂纸。
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