CZ305762B6 - Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory - Google Patents
Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305762B6 CZ305762B6 CZ2014-933A CZ2014933A CZ305762B6 CZ 305762 B6 CZ305762 B6 CZ 305762B6 CZ 2014933 A CZ2014933 A CZ 2014933A CZ 305762 B6 CZ305762 B6 CZ 305762B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- phenyl
- polystyrene
- plastic scintillator
- polystyrene plastic
- weight
- Prior art date
Links
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 title claims abstract description 32
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 30
- 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 11
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 8
- 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 7
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 4
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 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
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 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 0,6 % hmotn. aktivátoru 1,4-difenylbenzenu, 0,005 až 0,05 % hmotn. posunovače 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-1,3-oxazol-2-yl)fenyl]-1,3-oxazolu 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
Polystyrénový plastový scintilátor 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 aktivátoru 1,4-difenylbenzenu 0,6 % hmotn., obsah posunovače 5-fenyl-2-[4-(5-fenyll,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu je proměnlivý od 0,005 do 0,05 % 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. Výhodně polystyrénový plastový scintilátor obsahuje 0,0125 až 0,05 % hmotn. 5fenyl-2-[4-(5-fenyl-1,3-oxazol-2-yl)fenyl]-1,3-oxazolu.
-1 CZ 305762 B6
Polystyrénový plastový scintilátor je s výhodou ve tvaru kvádru s minimální délkou hrany 2,5 cm. Ve výhodném provedení má minimální délku hrany 19,5 cm.
V jiném výhodném provedení je polystyrénový plastový scintilátor ve tvaru válce s minimální výškou a průměrem 2,5 cm. Ve výhodnějším provedení má 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 posunovače 5-fenyl-2-[4-(5fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu v základní polystyrénové matrici pro detektory s různými rozměry. Při optimální koncentraci 5-fenyl-2-[4^5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3oxazolu 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 0,6% hmotn. 1,4-difenylbenzen a o následujících koncentracích 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu: 0,0125, 0,025 a 0,05 % 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. Z experimentu vyplývá, že relativní energetické rozlišení se ze zmenšující koncentrací 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl~ l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu v oblasti 0,05 až 0,0125 % hmotn. má zlepšující se tendenci a relativní energetická rozlišení pro dané vzorky polystyrénových plastových scintilátorů leží v rozsahu 9,82 až 9,38 %, lepší než scintilátory ze stavu techniky při stejných výrobních nákladech.
Příklad 2
V dalších experimentech byly stejným způsobem jako v předchozím příkladu proměřovány vzorky polystyrénových plastových scintilátorů o složení 0,6 % hmotn. 1,4-difenylbenzenu s následujícími koncentracemi 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu: 0,005; 0,01; 0,025 a 0,05 % hmotn.. Byly použity vzorky ve tvaru válce s výškou 2,5 cm a průměrem 2,5 cm, které byly opatřeny na celém svém povrchu vrstvou pásky z polytetrafluorethylenu s tloušťkou 200 pm a vrstvou reflexní hliníkové fólie s tloušťkou 15 pm. Z experimentů vyplývá, že relativní energetické rozlišení se se zmenšující koncentrací 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu v oblasti 0,05 až 0,005 % hmotn. příliš nemění. Relativní energetická rozlišení pro dané vzorky polystyrénových plastových scintilátorů leží v rozsahu 9,24 až 8,24 %.
Průmyslová využitelnost
Uvedený plastový scintilátor na bázi polystyrenu pro detektory je využitelný v základním či aplikovaném výzkumu, například pro detekci radioaktivních zdrojů.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. 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 aktivátor 1,4-difenylbenzenu obsahuje 0,6% hmotn., posunovače 5-fenyl-2-[4-(5fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu obsahuje 0,005 až 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, vyznačující se tím, že posunovače 5-fenyl-2-[4-(5-fenyl-l,3-oxazol-2-yl)fenyl]-l,3-oxazolu obsahuje 0,0125 až 0,05 % hmotn.
- 3. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je ve tvaru kvádru s minimální délkou hrany 2,5 cm.
- 4. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 3, vyznačující se tím, že kvádr má minimální délku hrany 19,5 cm.
- 5. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je ve tvaru válce s minimální výškou a průměrem 2,5 cm.
- 6. Polystyrénový plastový scintilátor podle nároku 5, vyznačující se tím, že válec má minimální výšku a průměr 19,5 cm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-933A CZ305762B6 (cs) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-933A CZ305762B6 (cs) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014933A3 CZ2014933A3 (cs) | 2016-03-02 |
| CZ305762B6 true CZ305762B6 (cs) | 2016-03-02 |
Family
ID=55456377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-933A CZ305762B6 (cs) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305762B6 (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 |
| UA104119C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ РОЗДІЛЕННЯ |
| UA104118C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ-РОЗДІЛЕННЯ |
-
2014
- 2014-12-18 CZ CZ2014-933A patent/CZ305762B6/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 |
| UA104119C2 (uk) * | 2013-06-11 | 2013-12-25 | Інститут Сцинтиляційних Матеріалів Нан України | ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР ДЛЯ n/γ РОЗДІЛЕННЯ |
| UA104118C2 (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 |
|---|---|
| CZ2014933A3 (cs) | 2016-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10266761B2 (en) | Plastic scintillator with effective pulse shape discrimination for neutron and gamma detection | |
| US9234968B1 (en) | Plastic scintillators with high loading of one or more metal carboxylates | |
| US8461546B2 (en) | Compounds for neutron radiation detectors and systems thereof | |
| Demkiv et al. | Luminescent and kinetic properties of the polystyrene composites based on BaF2 nanoparticles | |
| Borade et al. | Scintillation properties of CsBa2Br5: Eu2+ | |
| Edgar | Luminescent materials | |
| 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 | |
| CZ305762B6 (cs) | Polystyrenový plastový scintilátor pro detektory | |
| 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 | |
| Alex et al. | Green emitting plastic scintillator with neutron/gamma pulse shape discrimination for fast neutron detection | |
| Bhujbal et al. | Mechanoluminescence characterisation of γ-irradiated (KNa) Br: Ce3+ phosphor | |
| Nemchenok et al. | Cadmium-loaded organic scintillators | |
| Thongpool et al. | Preparation of CeF3 nanoparticles loaded PPO/PVT composites for radiation detection | |
| 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 | |
| Hamel et al. | Study and understanding of n/γ discrimination processes in organic plastic scintillators | |
| KR102801519B1 (ko) | 플라스틱 검출 센서용 액체 섬광체 및 이를 포함하는 플라스틱 검출 센서 | |
| Tamulaitis et al. | Transient Phenomena in Scintillation Materials | |
| Batenkov et al. | Study of response of scintillation detector based on BaF2 crystals and nanoceramics |