CZ305761B6 - Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory - Google Patents

Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory Download PDF

Info

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
Application number
CZ2014-934A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2014934A3 (cs
Inventor
Hana Burešová
Ivan Štekl
Rastislav Hodák
Petr Přidal
Karel Smolek
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze Ústav technické a experimentální fyziky
Envinet A.S.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze Ústav technické a experimentální fyziky, Envinet A.S. filed Critical České vysoké učení technické v Praze Ústav technické a experimentální fyziky
Priority to CZ2014-934A priority Critical patent/CZ305761B6/cs
Publication of CZ2014934A3 publication Critical patent/CZ2014934A3/cs
Publication of CZ305761B6 publication Critical patent/CZ305761B6/cs

Links

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.
CZ2014-934A 2014-12-18 2014-12-18 Plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory CZ305761B6 (cs)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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