CS196536B3

CS196536B3 - Scintillation detector

Info

Publication number: CS196536B3
Application number: CS70675A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Gilar; Zdenek Pavlicek; Ljuba Jursova
Original assignee: Oldrich Gilar; Zdenek Pavlicek; Ljuba Jursova
Priority date: 1975-02-04
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1980-03-31

Description

Vynález se týká sointilačního detektoru pro spektrometrii a detekci záření X a kkého záření gama. ScintilaČním materiálem je substituovaný 3,5 - dikyano - 1,4 hydropyridin podle čx. patentu č. 141300.The present invention relates to a sointillation detector for the spectrometry and detection of X-ray and gamma-ray radiation. The scintillant material is a substituted 3,5-dicyano-1,4-hydropyridine according to Art. No. 141300.

Pró detekci měkkého záření gama a detekci záření X se používací různé detektoty ynové, aointilaění a polovodičové. Detektory Skupiny scintilační jsou podstatně dnodušší než polovodičové a mají velmi dobrou účinnost. Jako scintilační detektor je vykle používán monokrystal, například jodid sodný, který je překrýván okénkem serylia, nebo velmi slabou hliníkovou fólií.Various yarn, aointilament and semiconductor detectors are used for soft gamma radiation detection and X radiation detection. The scintillation group detectors are substantially simpler than semiconductor and have very good efficiency. A single crystal, for example sodium iodide, which is overlaid with a seryllium window or a very weak aluminum foil, is used as the scintillation detector.

Všechny dosud známé scintilační materiály dosud používané pro detekci záření X íebo měkkého záření gama jsou silně hygroskopické a jsou okysličovány vzdušným ílíkem, V důsledku toho musí být okénko plynotěsné. Není-li tato podmínka splněna, silně ohrožena životnost takovéhoto detektoru.All of the scintillation materials known to date used for detecting X or soft gamma radiation are highly hygroscopic and are oxygenated by airborne oxygen. As a result, the window must be gas-tight. If this condition is not met, the service life of such a detector is seriously compromised.

Vzhledem k požadavku spektrometrie a detekce měkkého záření gama a záření X nutno míti co nejmenší hmotnost okénka. Potom požadavek nejmenší hmotnosti a dokonalé notěsnosti je v protikladu a je velmi obtížné tento protiklad technicky vyřešit.Due to the requirement of spectrometry and detection of soft gamma radiation and X radiation it is necessary to have the window weight as small as possible. Then the requirement of the least weight and perfect leakage is contradictory and it is very difficult to technically solve this contradiction.

Navrhovaný scintilační detektor podle předmětu tohoto vynálezu tento obtížně řešitelný tiklad vyřeŠitl tím, že scintilační materiál dihydropyridin je na spodní straně spojien 536The proposed scintillation detector according to the present invention has solved this problem, for example, by scintillating material dihydropyridine on the underside of the

188 538 s destičkou, například skleněnou a uložen v plášti například ve tvaru příruby, v němž je uchycen trubkovitý element. Dále pak tím, že trubkovitý element je překryt ochrannou transportní mřížkou, chránící vyměnitelnou fólií tvořící vstupní okénko. Vyměnitelná fólie může být z organického materiálu, například z tereftalátu, Dlaším význakem pak je skutečnost, že destička přiléhájíoí k fotonásobičl je neutěsněna a k tomuto pouze přiložena. Jiným možným řešením je skutečnost, kdy scintilační materiál dihydropyridin je na své horní straně opatřen vrstvičkou lehkého kovu, například hliníku,naneseného napkříklad technikou napaření.188 538 with a plate, for example glass, and housed in a housing, for example in the form of a flange, in which a tubular element is mounted. Furthermore, in that the tubular element is covered by a protective transport grid protecting the replaceable film forming the entrance window. The replaceable film may be of an organic material, for example terephthalate. Another feature is that the plate adjacent to the photomultiplier tube is sealed and only attached thereto. Another possible solution is that the dihydropyridine scintillation material is provided on its upper side with a layer of a light metal, for example aluminum, applied, for example, by steaming.

Řešení scintilačního detektoru podle předmětu vynálezu umožňuje použití fólie, tvořící vstupní okénko, z organického materiálu, například z tereftalátu,přičemž fólie nemusí být tmelena a je zaměnitelná. Řešení podle předmětu vynálezu umožňuje i to, že výstupní okénko, například skleněná destička, přiléhající k fotonásobičl nemusí být plynotěsně tmeleno na pouzdro scintilátoru.The scintillation detector of the present invention allows the use of a film forming the entrance window of an organic material such as terephthalate, the film need not be cemented and is interchangeable. The solution according to the invention also makes it possible that the exit window, for example a glass plate adjacent to the photomultipliers, need not be sealed gas-tightly to the scintillator housing.

čs. patent č. 141300 navrhuje použití substituovaných 3, 5 - dikyano - 1, 4 - dihydropyridinů, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že účinnou scintilační složkou je substituovaný 3, 5 dikyano - 1 -4 - dihydropyridin. Vynález sledoval vyhnutí se obtížím spojeným s vypěstováním kvalitního monokrystalu anthracenu. Použití dihydropyridinu jako scintilátoru umožňuje snadná vypěstování jakostních monokrystalů, takovýs h, které mají energetickou rozlišovací schopnost srovnatelnou s vysoce jakostními monokrystaly anthracenu.čs. Patent No. 141300 proposes the use of substituted 3,5-dicyano-1,4-dihydropyridines, wherein the present invention is based on a substituted 3,5-dicyano-1-4-dihydropyridine as an effective scintillant. The invention sought to avoid the difficulty of growing a quality single anthracene single crystal. The use of dihydropyridine as a scintillator allows easy cultivation of quality single crystals, such as h, which have an energy resolving power comparable to the high quality anthracene single crystals.

Také při použití v oblasti kapalných a pevných roztoků jsou luminiscenční parametry dihydropyridinu prakticky srovnatelné s dosud běžně používaným 2 - fenyl —5(4 bifenylil)Also when used in the field of liquid and solid solutions, the luminescence parameters of dihydropyridine are practically comparable to the hitherto commonly used 2-phenyl-5 (4 biphenylil)

- 1,3, 4 - oxadiazolem.- 1,3,4-oxadiazole.

Předmět podle tohoto vynálezu rozšiřuje a upřesňuje využitelnost shora uvedeného čs. patentu, neboť využívá další vlastnost substituovaného 3,5 dikyano - 1, 4 dihydropyridinu, vysoce převyšující jakostní monokrystaly anthracenu, a to takřka zanedbatelnou hygroskopičnost. Tím umožňuje vytvoření scintilačního detektoru pro spektrometrii β detekci záření X a měkkého zářeni gama v uvedeném, ekonomicky výhodném provedení. Klasické provedení podle dosavadního stavu techniky používá jako okénko slabou beryliovou nebo hliníkovou fólii.The object according to the invention extends and specifies the applicability of the above mentioned MS. patent, since it utilizes the additional property of substituted 3,5-dicyano-1,4-dihydropyridine, highly superior to the quality anthracene single crystals, almost negligible hygroscopicity. Thus, the scintillation detector for β spectrometry allows detection of X radiation and soft gamma radiation in said economically advantageous embodiment. The conventional prior art uses a weak beryllium or aluminum foil as a window.

Tato fólie představuje prakticky největší technickou potíž, neboť musí být pro spektrometrii a detekci záření X a měkkého záření gama oo nejtenši, avšak musí v klasických způsobech provedení zajistit plynotěsnost. Otázka plynotěsnosti je vlastně otázkou životnosti a skladovetelnoeti tohoto detektoru. Rovněž tak ovlivňuje jeho použitelnost.This film represents practically the greatest technical difficulty, since it must be the thinnest for spectrometry and detection of X and soft gamma radiation, but must ensure gas-tightness in conventional embodiments. The issue of gas tightness is actually a question of the lifetime and storage of this detector. It also affects its usability.

Řešení scintilačního detektoru podle vynálezu připouští však i bezokénkové provedení, popřípadě levné okénko z fólie nezajišťující nepropustnoat pro plyny a vodní páru. Výroba fólie je poměrně snadná a hospodárná, přesto však nijak podstatně neovlivňuje negativním způsobem životnost a dobrou skladovatelnost detektoru, V dřívějších provedeních, kde bylo nutno přísně zachovávat parametr nepropustnoat! pro plyny a vodní páru, byla volba materiálu pro okénko dosti omezená, prakticky, pouze berylium a hliník, ostatní materiály jsou již méně vyhovující. Princip řešení scintilačního detektoru podle vynálezu umožňuje nejen bezokénkovéHowever, the solution of the scintillation detector according to the invention also permits a windowless design or an inexpensive non-impermeable foil window for gases and water vapor. The production of the film is relatively easy and economical, but does not significantly affect the durability and good shelf life of the detector. In previous embodiments, where the leak-tight parameter had to be strictly maintained! for gases and water vapor, the choice of material for the window was quite limited, practically, only beryllium and aluminum, other materials are less satisfactory. The principle of the solution of the scintillation detector according to the invention allows not only windowless

198 538 provedení, nýbrž i vytvoření okénka z celé řady jiných materiálů, zejména fólií organických, například tereftalátových a jiných. Okénka podle principu vynálezu nevyžadují plynovaného přitmelení a mohou být prostě, přikládána a mají i výhodu zaměnitelnosti. Rovněž výstupní okénko scintilačního detektoru nemusí být plynetěsně lepeno,198 538, but also the formation of a window of a variety of other materials, in particular organic films, such as terephthalate and others. The windows according to the principle of the invention do not require gassed bonding and can be simply, applied and have the advantage of interchangeability. Also, the exit window of the scintillation detector need not be glued gas-tight,

Scintilaění. detektor podle předmětu vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném rýkresu.Scintillation. the detector according to the invention is schematically shown in the attached drawing.

Scintilaění materiál 1 z dihydropyridinu je na spodní straně spojen se skleněnou estičkou 2. Vnější pláěť tvoří příruba 2 s trubkou £, která je v ní uchycená. Trubku £ řekrývá ochranná transportní mřížka jj, chránící případnou fólii 6, tvořící vstupní okénko cintilačního detektoru. Fólie £ může být v provedení podle vynálezu i vynechána, bez odstatného ohrožení funkce nebo životnosti scintilačního detektoru.The scintillation material 1 of dihydropyridine is connected on the underside to the glass plate 2. The outer sheath is formed by a flange 2 with a tube 6 which is retained therein. The tube 4 is covered by a protective transport grid 11 protecting the optional film 6 forming the entrance window of the cintillation detector. In the embodiment of the invention, the film 6 can also be omitted without substantially compromising the function or life of the scintillation detector.

V bezokénkovém provedení může být světlotěsnost zajištěna přímým napařením lehkého ovu, kupříkladu hliníku, přímo na krystal scintilačního materiálu 1,,to je na krystal Lhydropyridinu.In the windowless design, the light-tightness can be ensured by direct steaming of light ova, for example aluminum, directly onto the crystal of scintillation material 1, i.e. the crystal of Lhydropyridine.

Scintilátor v nerozebiratelném spojení s fotohásobičem, takzvaná scintilační jednotka lže být řešena tak, že výstupní okénko, například skleněná destička £, je vypuštěno a lintilaění (wteriál i je trvalým optickým kontaktem spojen s fotokatodou fotonáaobiče. valý optický kontakt může být vytvořen například pomocí silikonového kaučuku.The scintillator in a non-detachable connection to the photomultiplier, the so-called scintillation unit, can be designed such that the exit window, e.g. .

Scintilační detektor podle předmětu vynálezu je určen ve spojení s fotonásobičem ro spektrometrii a detekci záření X a měkkého záření gama. Scintilátor ae přiloží na otokatodufotonásobiČe, přičemž mezi výstupním okénkem, například skleněnou destičkou 2 fotokatodou má být vytvořen optický kontakt. Uchycení je možno zajistit například pomocí ríruby 2 a převlačné matice k tělesu scintilaění sondy.The scintillation detector of the present invention is intended in conjunction with a photomultiplier for the spectrometry and detection of X and soft gamma radiation. The scintillator ae is applied to the rotatable photomultiplier tube, whereby an optical contact is to be formed between the exit window, for example the glass plate 2 with the photocathode. The attachment can be provided, for example, by a flange 2 and a cap nut to the probe scintillation body.

Fólie 6 může být i kovová a nemusí vyhovovat požadavku nepropustnosti pro plyny, takže le být velmi tenká, čímž je umožněno dosáhnout nižšího energetického prahu. Fólie 6, iřící okénko nemusí být tmelena e může být dokonce i nahrazena napařenou vrstvou lehkého -u, například hliníku přímo na vstupní plochu krystalu dihydropyridinu tvořícího sointiní materiál 1.The film 6 may also be metallic and may not meet the gas impermeability requirement, so that it may be very thin, thereby allowing a lower energy threshold to be achieved. The glazing window 6 need not be cemented, it can even be replaced by a vaporized layer of light, for example aluminum, directly onto the entry surface of the dihydropyridine crystal forming the sointine material 1.

Při kompletaci jednotlivých dílů scintilačního detektoru se zajišťuje jen mechanické jení bez náródku na plynotěšnost.When assembling the individual parts of the scintillation detector, only mechanical leakage without gas tightness is ensured.

Při potřebě dlouhodobá reprodukovatelností parametrů odstraníme potíže s obnovováním Lckáho kontaktu, který se běžně vytváří pomocí olejů, například silikonových. Proto je íost scintilační detektor nerozebiratelně spojit s fotonásobičem do takzvané scintilační lotky, ve které je scintilační materiál 1. dihydropyridin opticky spojen s fotokatodou 'násobiče.If long-term reproducibility of the parameters is needed, we will eliminate the difficulty of restoring the self-contact, which is commonly formed with oils such as silicone oils. Therefore, the scintillation detector can be reliably coupled to the photomultiplier into a so-called scintillation lotion in which the scintillation material 1. dihydropyridine is optically coupled to the multiplier photocathode.

Claims

Scintillation detector for spectrometry and detection of X-rays and gema soft rays, and with scintillation material substituted with 3,5-dicyano-1,4-dihydropyrrine according to Art. No. 141300, characterized in that the dihydropyridine black scintillation material (1) is connected to the bottom side by a plate (2), for example glass, and embedded in a sheet (3), for example in the form of a flange, in which the tubular element (4) .

Scintillation detector according to claim 1, characterized in that the tubular element (4) is covered by a protective transport grille (5) protecting the replaceable foil (6) forming the entrance window.

Scintillation detector according to claim 1, characterized in that the scintillation material (1) dihydropyridine is provided on its upper side with a layer of a light metal, for example aluminum, applied for example by a technique.

Scintillation detector according to claim 2, characterized in that the replaceable foil (6) is made of organic material, for example terephthalate.

Scintillation detector according to Claims 1 to 4, characterized in that the plate (2) adjacent to the photomultiplier tube is unshaved and loosely attached thereto.