CZ305761B6 - Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory - Google Patents
Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305761B6 CZ305761B6 CZ2014-934A CZ2014934A CZ305761B6 CZ 305761 B6 CZ305761 B6 CZ 305761B6 CZ 2014934 A CZ2014934 A CZ 2014934A CZ 305761 B6 CZ305761 B6 CZ 305761B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- phenyl
- polystyrene
- plastic scintillator
- diphenylbenzene
- weight
- Prior art date
Links
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 title claims abstract description 37
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 34
- XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 1,4-diphenylbenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC=CC=2)C=C1 XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 12
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 8
- MASVCBBIUQRUKL-UHFFFAOYSA-N POPOP Chemical compound C=1N=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2OC(=CN=2)C=2C=CC=CC=2)OC=1C1=CC=CC=C1 MASVCBBIUQRUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 5
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 3
- OFJBYLCQNJHFMI-UHFFFAOYSA-N 2,5-dihydro-1,2-oxazole Chemical compound C1ONC=C1 OFJBYLCQNJHFMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 abstract 1
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory obsahuje 0,05 % hmotn. posunovače 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-1,3-oxazol-2-yl)fenyl]-1,3-oxazolu, 0,9 až 3,0 % hmotn. aktivátoru 1,4-difenylbenzenu a zbytek do 100 % hmotn. je tvořen polystyrenem, přičemž je po celém svém povrchu opatřen vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s minimální tloušťkou 200 .mi.m a na ní uspořádanou vrstvou reflexní hliníkové fólie s minimální tloušťkou 15 .mi.m.
Description
(54) Název vynálezu:
Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory (57) Anotace:
Polystyrénový plastový scintilátor pro detektory obsahuje 0,05 % hmotn. posunovače 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu, 0,9 až 3,0 %hmotn. aktivátoru 1,4-difenylbenzenu a zbytek do 100 % hmotn. je tvořen polystyrenem, přičemž je po celém svém povrchu opatřen vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s minimální tloušťkou 200 pm a na ní uspořádanou vrstvou reflexní hliníkové fólie s minimální tloušťkou 15 pm.
Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory
Oblast techniky
Je řešen polystyrénový plastový scintilátor pro detektory obsahující aktivátor 1,4-difenylbenzen a posunovač 5-fenyl-2-[4-(5-(fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazol.
Dosavadní stav techniky
Organické plastové scintilátory se využívají k detekci ionizujícího záření jak v komerčních detekčních systémech a průmyslových aplikacích, tak i ve vědě a výzkumu.
Organické scintilátory jsou materiály, vyznačující se luminiscenčními vlastnostmi při pohlcení kvanta ionizujícího záření. Intenzita světelného záblesku ve scintilátoru je přímo úměrná energii kvanta, která se tam pohltila. Emise světla neboli luminiscence s charakteristickou vlnovou délkou elektromagnetického spektra, která je následně detekována fotocitlivým prvkem, nejčastěji fotonásobičem, je v organických scintilátorech dána konjugovaným a aromatickým charakterem molekul těchto materiálů a systémem delokalizovaných π-elektronů.
Energie ionizujícího záření absorbovaná molekulami vede k vytvoření excitovaných stavů a při jejich deexcitaci dochází k emisi luminiscenčního, to je fluorescenčního záření. V třísložkových systémech, kterými plastové scintilátory ve většině jsou, dochází k přenosu excitační energie z molekul rozpouštědla na aktivátor neboli primární fluor a posunovač neboli sekundární fluor. V posloupnosti primárních a sekundárních procesů tak dochází k přeměně energie ionizujícího záření na energii ve formě fluorescence. Účinnost jednotlivých procesů ovlivňuje výslednou vlastnost scintilátoru, to znamená světelný výtěžek a s ním související relativní energetické rozlišení.
Mnoho experimentů v oblasti fyziky vysokých energií, fyziky neutrin a experimentů na detekci kosmických mionů využívá jako detekční jednotky právě organické plastové scintilátory. Pro tyto aplikace jsou známé dva typy organických plastových scintilátorů, tj. na bázi polystyrenu a na bázi polyvinyltoluenu.
Z hlediska světelného výtěžku a energetického rozlišení jsou organické plastové scintilátory na bázi polystyrenu v důsledku mechanizmu vzniku fluorescence v porovnání se scintilátorem na bázi polyvinyltoluenu nevýhodné. Plastové scintilátory na bázi polystyrenu, které jsou ze stavu techniky známy, jsou z důvodu nízkého energetického rozlišení vhodné především pro aplikace přítomnosti radioaktivního záření. Plastové scintilátory na bázi polyvinyltoluenu zase vykazují nevýhody dané povahou materiálu v případě manipulace, stability a vysoké ceny.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody stavu techniky odstraňuje polystyrénový plastový scintilátor podle vynálezu.
Předmětem vynálezu je polystyrénový plastový scintilátor pro detektory, který má pevně daný obsah posunovače 5-fenyl-2-[4-(5-feny-l,3-pxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu 0,05% hmotn., obsah aktivátoru 1,4-difenylbenzenu je proměnlivý od 0,9 do 3,0 % hmotn. v závislosti na požadovaném relativním energetickém rozlišení, a zbytek do 100 % hmotn. je tvořen polystyrenem. Scintilátor je po celém svém povrchu opatřen vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s minimální tloušťkou 200 pm a na ní uspořádanou vrstvou reflexní hliníkové fólie s minimální tloušťkou 15 pm. Polystyrénový plastový scintilátor výhodně obsahuje 1,5 až 3,0 % hmotn. 1,4-difenyl
-1 CZ 305761 B6 benzenu. Nejvýhodněji polystyrénový plastový scintilátor obsahuje 1,5 % hmotn. 1,4-difenylbenzenu.
V jednom možném provedení je polystyrénový plastový scintilátor ve tvaru kvádru s minimální délkou hrany 2,5 cm. Je výhodné, je-li minimální délka hrany 19,5 cm.
V jiném možném provedení je polystyrénový plastový scintilátor ve tvaru válce s minimální výškou a průměrem 2,5 cm. Je výhodné má-li válec minimální výšku a průměr 19,5 cm.
Na základě provedené studie lze výrazné zlepšení energetického rozlišení polystyrénových scintilátorů pro detektory až kolem 8 % dosáhnout optimalizací obsahu aktivátoru 1,4-difenylbenzenu v základní polystyrénové matrici pro detektory s různými rozměry. Při optimální koncentraci 1,4-difenylbenzenu je pro různé rozměry detektorů možné získat polystyrénové scintilační detektory s energetickým rozlišením srovnatelným se scintilátory z polyvinyltoluenu a přitom mnohem levněji. Polystyrénové plastové scintilátory se navíc dají vyrobit v nejrůznějších tvarech a především velikostech. I tyto jejich vlastnosti je řadí mezi vysoce účinné detektory částic, především elektronů s nízkými energiemi, to je pod 10 MeV.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
V experimentech byly proměřovány vzorky polystyrénových plastových scintilátorů o složení 0,05 % hmotn. 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu a následujícími koncentracemi 1,4-difenylbenzenu: 0,9; 1,5; 2,0; 2,5 a 3,0 % hmotn. Vzorky ve tvaru hranolu o rozměrech 24,5 x 24,5 x 19,5 cm3 byly opatřeny po celém svém povrchu vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s tloušťkou 200 pm a vrstvou reflexní hliníkové fólie s tloušťkou 15 pm. Měření energetického rozlišení vzorků polystyrénových plastových scintilátorů se sběrem emitovaného světla pomocí fotonásobiče probíhala ve světlotěsném boxu při využití monoenergetických elektronů s energií 1 MeV dopadajících na polystyrénové plastové scintilátory. Relativní energetická rozlišení pro dané vzorky polystyrénových plastových scintilátorů leží v rozsahu 9,82 až 8,12 %.
Nejlepší hodnota relativního energetického rozlišení, to je 8,12 % ± 0,12 % byla naměřena pro vzorek s obsahem 0,05 % hmotn. 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu a 1,5 % hmotn. 1,4-difenylbenzenu. Toto energetické rozlišení je srovnatelné se scintilátory z polyvinyltoluenu.
Příklad 2
V dalších experimentech byly stejným způsobem jako v předchozím příkladu proměřovány vzorky polystyrénových plastových scintilátorů o složení 0,05 % hmotn. 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l ,3oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu a různými koncentracemi 1,4-difenylbenzenu: 0,9; 1,5; 2,0; 2,5 a 3,0 % hmotn. Vzorky ve tvaru hranolu o rozměrech 2,5 cm a průměrem 2,5 cm byly opatřeny vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s tloušťkou 200 μm a vrstvou reflexní hliníkové fólie s tloušťkou 15 μm. Relativní energetická rozlišení pro dané vzorky polystyrénových plastových scintilátorů leží v rozsahu 10,79 až 8,02 %.
Z experimentu vyplývá, že relativní energetické rozlišení bylo podstatně lepší při vyšších koncentracích 1,4-difenylbenzenu. Nej lepší hodnota relativního energetického rozlišení, tj. 8,02 % ± 0,09 % byla naměřena pro scintilátor o obsahu 0,05 % hmotn. 5-fenyl-2-[4~(5-fenyl-l,3oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu a 1,5 % hmotn. 1,4-difenylbenzenu. Toto energetické rozlišení je srovnatelné se scintilátory z polyvinyltoluenu.
-2CZ 305761 B6
Průmyslová využitelnost
Uvedený plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory je využitelný v základním či aplikovaném výzkumu, například pro detekci radioaktivních zdrojů.
Claims (7)
1. Polystyrénový plastový scintilátor pro detektory obsahující aktivátor 1,4-difenylbenzen a posunovač 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazol, vyznačující se tím, že aktivátoru 1,4-difenylbenzenu obsahuje 0,9 až 3,0 % hmotn., posunovače 5-fenyl-2[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu obsahuje 0,05 % hmotn. a zbytek do 100 % hmotn. je tvořen polystyrenem, přičemž je po celém svém povrchu opatřen vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s minimální tloušťkou 200 pm a na ní uspořádanou vrstvou reflexní hliníkové fólie s minimální tloušťkou 15 pm.
2. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 1, vy zn a č uj íc í se t í m, že aktivátoru 1,4-difenylbenzenu obsahuje 1,5 až 3,0 % hmotn.
3. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 2, vyznačující se tím, že aktivátoru 1,4-difenylbenzenu obsahuje 1,5 % hmotn.
4. Polystyrénový plastový scintilátor podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se t í m , že je ve tvaru kvádru s minimální délkou hrany 2,5 cm.
5. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 4, vyznačující se tím, že má minimální délku hrany 19,5 cm.
6. Polystyrénový plastový scintilátor podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se t í m, že je ve tvaru válce s minimální výškou a průměrem 2,5 cm.
7. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 6, vyznačující se tím, že má minimální výšku a průměr 19,5 cm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2014-934A CZ305761B6 (cs) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2014-934A CZ305761B6 (cs) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2014934A3 CZ2014934A3 (cs) | 2016-03-02 |
CZ305761B6 true CZ305761B6 (cs) | 2016-03-02 |
Family
ID=55456378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2014-934A CZ305761B6 (cs) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ305761B6 (cs) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09197050A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Hitachi Ltd | 放射線検出器 |
CZ200615A3 (cs) * | 2006-01-09 | 2007-07-18 | Crytur S. R. O. | Monokrystal LuAG: Pr pro výrobu scintilacních detektoru a pevnolátkových laseru a jejich výroba |
UA102776C2 (uk) * | 2012-05-03 | 2013-08-12 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | Пластмасовий сцинтилятор |
UA103443C2 (uk) * | 2012-11-23 | 2013-10-10 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | Пластмасовий сцинтилятор |
UA104118C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ-РОЗДІЛЕННЯ |
UA104119C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ РОЗДІЛЕННЯ |
-
2014
- 2014-12-18 CZ CZ2014-934A patent/CZ305761B6/cs unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09197050A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Hitachi Ltd | 放射線検出器 |
CZ200615A3 (cs) * | 2006-01-09 | 2007-07-18 | Crytur S. R. O. | Monokrystal LuAG: Pr pro výrobu scintilacních detektoru a pevnolátkových laseru a jejich výroba |
UA102776C2 (uk) * | 2012-05-03 | 2013-08-12 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | Пластмасовий сцинтилятор |
UA103443C2 (uk) * | 2012-11-23 | 2013-10-10 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | Пластмасовий сцинтилятор |
UA104118C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ-РОЗДІЛЕННЯ |
UA104119C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ РОЗДІЛЕННЯ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2014934A3 (cs) | 2016-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9234968B1 (en) | Plastic scintillators with high loading of one or more metal carboxylates | |
US9309456B2 (en) | Plastic scintillator with effective pulse shape discrimination for neutron and gamma detection | |
Demkiv et al. | Luminescent and kinetic properties of the polystyrene composites based on BaF2 nanoparticles | |
US8461546B2 (en) | Compounds for neutron radiation detectors and systems thereof | |
Borade et al. | Scintillation properties of CsBa2Br5: Eu2+ | |
US10620324B2 (en) | Radiation detection apparatus and related method | |
Araya et al. | Enhanced detection efficiency of plastic scintillators upon incorporation of zirconia nanoparticles | |
Boyarintsev et al. | Radiation-resistant composite scintillators based on GSO and GPS grains | |
Chen et al. | A Plastic Scintillator Based on an Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitter 9‐(4‐(4, 6‐diphenyl‐1, 3, 5‐triazin‐2‐yl)‐2‐methylphenyl)‐3, 6‐dioctyl‐9H‐carbazole for Pulse Shape Discrimination Measurement | |
Nemchenok et al. | Liquid scintillator based on linear alkylbenzene | |
Watanabe et al. | Scintillation properties of lithium-6 salicylate-loaded liquid scintillators | |
Galunov et al. | Radiation resistant composite scintillators based on Al2O3: Ti grains and their properties after irradiation | |
CZ305761B6 (cs) | Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory | |
Boyarintsev et al. | Development features of radiation-resistant materials for composite scintillators and wavelength shifting light guides | |
CZ305762B6 (cs) | Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory | |
EP2814907B1 (en) | Boron-loaded liquid scintillator compositions and methods of preparation thereof | |
Bhujbal et al. | Mechanoluminescence characterisation of γ-irradiated (KNa) Br: Ce3+ phosphor | |
Van Loef et al. | Triplet harvesting plastic scintillators with neutron-gamma pulse shape discrimination | |
Zahra et al. | Scintillation Properties of Composite Films Incorporating Ce3+‐Doped Yttrium Aluminum Garnet Nanoparticles in a Polystyrene Matrix | |
Thongpool et al. | Preparation of CeF3 nanoparticles loaded PPO/PVT composites for radiation detection | |
Bhujbal et al. | Mechanoluminescence characterizations in γ-irradiated and Dy3+ activated (K0. 5Na0. 5) Cl phosphor for accidental radiation dosimetry | |
KR102801519B1 (ko) | 플라스틱 검출 센서용 액체 섬광체 및 이를 포함하는 플라스틱 검출 센서 | |
Hamel et al. | Study and understanding of n/γ discrimination processes in organic plastic scintillators | |
Hamel et al. | Plastic scintillators modifications for a selective radiation detection | |
SU510087A1 (ru) | Пластмассовый сцинтилл тор |