RU1163625C

RU1163625C - Liquid scintillator

Info

Publication number: RU1163625C
Authority: RU
Inventors: Б.М. Красовицкий; Н.З. Галунов; И.В. Лысова; Л.Ш. Афанасиади; Ю.А. Цирлин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6496
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1993-11-30

Description

Изобретение относитс к материалам дл сцинтилл ционной техники, а именно к быстродействующим жидким сцинтилл торам , примен ющимс в качестве сцинтилл ционных детекторов в рентгеновской и гамма-астрономии, при диагностике термо дерного синтеза, при изучении распределени изотопов в живом организме, исследовании траектории частиц в дернофизических экспериментах, при определении времени жизни позитронов по фронтам нарастани гамма-сцинтилл ций.The invention relates to materials for scintillation technology, namely, fast-acting liquid scintillators, used as scintillation detectors in X-ray and gamma astronomy, in the diagnosis of nuclear synthesis, in the study of the distribution of isotopes in a living organism, the study of the trajectory of particles in sodophysical experiments, in determining the lifetime of positrons on the growth fronts of gamma scintillations.

Цель изобретени -уменьшение времени высвечивани жидкого сцинтилл тора.The purpose of the invention is to reduce the time it takes for a liquid scintillator to flash.

Пример 1. Готов т жидкую сцинтилл ционную композицию, содержащую 10 г 2-(4-бифенилил)-5-(3.5-диметилфенил)оксадиазола- 1,3,4 в 1 л толуола; Жидкий сцинтилл тор заливают в кювету из стекла Пиреке в форме цилиндра с диаметром основани 25 мм и длиной боковой поверхности 25 мм. Толщина стекла боковой поверхности кюветы не превышает 0,2 мм. что позвол ет проводить исследований при/3возбужаении {радиоизотопный источник 90у 4, 90gj.j Одно из оснований кюветы и боковую поверхность покрывают черной нитрокраской дл ослаблени вли ни процессов светособирани , Временные характеристики измер ют методом счета отдельных фотонов на установке с высоким временным разрешением. Измерени светового выхода производ т токовым методом по ГОСТ. Врем высвечивани сцинтилл тора 1,09 НС, Сцинтилл ционна эффективность 109% по отношению к стандартному эталону, прин тому в сцинтилл ционной технике 4 г/л пара-терфенила иО.1 г/л 1,4-бис-{5-фенилоксазолил-2 )бензола в толуоле.Example 1. A liquid scintillation composition is prepared containing 10 g of 2- (4-biphenylyl) -5- (3.5-dimethylphenyl) oxadiazole-1,3,4 in 1 liter of toluene; The liquid scintillator is poured into a Pireck glass cuvette in the form of a cylinder with a base diameter of 25 mm and a side surface length of 25 mm. The glass thickness of the side surface of the cuvette does not exceed 0.2 mm. which makes it possible to carry out studies on excitation of the (3 radioisotope source 90u 4, 90g.j. The light output measurements are made by the current method according to GOST. The scintillation time of the luminescence is 1.09 NS, the scintillation efficiency is 109% relative to the standard standard, received in the scintillation technique 4 g / l para-terphenyl and 0.1 g / l 1,4-bis- {5-phenyloxazolyl- 2) benzene in toluene.

Пример 2. Готов т жидкую сцинтилл ционную композицию, содержащую 20 г 2-(4-бифенилил)-5-{3,5-диметилфенил)оксадиазола-1 ,3,4 в 1 л толуола. Врем высвечивани 0,72 НС. Сцинтилл ционна эффективность 105% по отношению к стандартному эталону.Example 2. A liquid scintillation composition is prepared containing 20 g of 2- (4-biphenylyl) -5- {3,5-dimethylphenyl) oxadiazole-1, 3.4 in 1 liter of toluene. Flash time 0,72 NS. The scintillation efficiency is 105% with respect to the standard reference.

Пример 3. Готов т жидкую сцинтилл ционную композицию, содержащую 30 г 2-(4-бифенилил)-5-(3,5-диметилфенил)оксадиазола-1 ,3,4 в 1 л толуола. Врем высвечивани 0.62 НС. Сцинтилл ционна эффективность 84% по отношению к сгандартному эталону. Пример 4. Готов т жидкую сциитилл ционную композицию, содержащую 30 г 2-(4-бифенилил)-5-(3,5-диметилфенил)оксэдиазопа-1 .3,4 в 1 л ксилола. Врем высвечивани 0,64 НС. Сцинтилл ционна зффектипность 67% по отношению к стандаотному эталону.Example 3. A liquid scintillation composition is prepared containing 30 g of 2- (4-biphenylyl) -5- (3,5-dimethylphenyl) oxadiazole-1, 3.4 in 1 liter of toluene. Flashing time 0.62 NA. The scintillation efficiency is 84% relative to the standard reference. Example 4 A liquid sciitilization composition was prepared containing 30 g of 2- (4-biphenylyl) -5- (3,5-dimethylphenyl) oxadiazop-1 .3.4 in 1 liter of xylene. Flashing time 0.64 NA. The scintillation effect is 67% with respect to the standard sample.

В таблице приведено сравнение временных характеристик предлагаемого жидкого сцинтилл тора (примреы 1-4) и известных жидких сцинтилл торов (примеры5-6 ).The table shows a comparison of the temporal characteristics of the proposed liquid scintillator (primers 1–4) and the known liquid scintillators (examples 5–6).

Метод определени координаты попадани частицы в сцинтилл тор можно по снить следующим образом, Пусть сцинтилл тор имеет форму цилиндра и свет с егоThe method of determining the coordinates of a particle entering a scintillator can be determined as follows. Let a scintillator be in the form of a cylinder and light with its

круговых оснований регистрируетс фотоприемником . Если длина сцинтилл тора L, скорость распространени света в нем V, а частицы попадают в точку, наход щуюс на рассто нии Хот одного из оснований цилиндра , т.е. L-X от другого, тогда сигнал будет зарегистрирован первым фотоприемником через врем ti X/V, а вторым -12(L-X)/V после попадани частицы в сцинтилл тор. Измер величину промежутка времени ti t2 , можно получить координату X. Погрешность в определении X будет определ тьс погрешностью измерени ti - 12. Разброс моментов регистрации ti и t2 сцинтилл ционных импульсов, по вившихс в одной иcircular bases are recorded by the photodetector. If the length of the scintillator is L, the speed of light propagation in it is V, and the particles fall into a point located at the distance Hot of one of the bases of the cylinder, i.e. L-X from another, then the signal will be registered by the first photoreceiver in time ti X / V, and the second by –12 (L-X) / V after the particle enters the scintillator. By measuring the value of the time interval ti t2, the X coordinate can be obtained. The error in determining X will be determined by the measurement error ti - 12. The scatter of the registration moments ti and t2 of scintillation pulses, which appeared in one and the same

той хе точке сцинтилл тора, будет тем меньше , чем короче сами сцинтилл ционные импульсы .The same point of the scintillator will be the smaller, the shorter the scintillation pulses themselves.

Очевидны и услови работы сцинтилл тора при больших загрузках. Если промежугObviously, the conditions for the operation of scintillators at large loads. If the interval

ток времени между приходом двух частиц Ati. и At2 - длительность оцинтилл ционного импульса, то при Ati At2 произойдет раздельна регистраци сигналов, при Ati : At2 сигналы сольютс , т.е. нарушитс current time between the arrival of two particles Ati. and At2 is the duration of the scintillation pulse, then at Ati At2 the signals will be recorded separately, at Ati: At2 the signals will merge, i.e. will break

режим работы сцинтилп ционного счетчика . operation mode of the scintillation counter.

Таким образом, основной характеристикой данного вида сцинтилл торов вл етс длительность их свечени . У болееThus, the main characteristic of this type of scintillator is the duration of their luminescence. Have more

быстродействующих сцинтилл торов разброс моментов излучени фотонов радио юминесценции будет меньше. Энергетическое разрешение, световой выход и другие сцинтилл ционные характеристикм дл быстродействующих сцинтилл торов вл ютс второстепенными.There will be less scattering scintillators for the scattering of the emission moments of radio luminescence photons. Energy resolution, light output, and other scintillation characteristics for high-speed scintillators are secondary.

Длительность сцинтилл ционной вспышки в отсутствие заметной реабсорбции и значительного рассе ни света сцинтилл ций обусловливаетс длительностью ее фронта затухани .The duration of a scintillation flash in the absence of noticeable reabsorption and significant scattering of scintillation light is due to the duration of its decay front.

Определение временных характеристик провод т методом счета отдельных фотонов при облучении исследованных сцинтилл торов электронами от радионуклида °Y + °Sr. Измерительна установка и методика измерений описаны в литературе. Дл повышени точности измерений результаты их подвергают математической обработке наDetermination of temporal characteristics is carried out by counting individual photons during irradiation of the studied scintillators with electrons from the radionuclide ° Y + ° Sr. Measuring installation and measurement methods are described in the literature. To improve measurement accuracy, their results are mathematically processed on

ЭВМ ЕС-1033. При обработке учитывают, что в результате измерений получают кинетические кривые, форма которых определ етс не только формой исследуемого сигнала, но и вли нием измерительной аппаратуры . Результаты измерений дл приведенных в таблице составов показаны на фиг. 1-5. Форма приведенных экспериментальных кривых описываетс функцией, равной свертке функций, описывающих форму исследуемого сигнала и форму кривой отклика аппаратуры на мгновенное возбуждение (аппаратна функци ). Аппаратна функци измерительной установки хорошо опис ываетс гауссовой кривой со среднеквадратичным отклонением 260 ПС, что соответствует ширине на половине максимального значени аппаратной функции 0,6 НС. Методика построени программы обработки и пример ее реализации дл установки описаны в литературе.Computer EC-1033. During processing, it is taken into account that, as a result of measurements, kinetic curves are obtained, the shape of which is determined not only by the shape of the signal under study, but also by the influence of the measuring apparatus. The measurement results for the compositions listed in the table are shown in FIG. 1-5. The shape of the experimental curves described is described by a function equal to the convolution of the functions describing the shape of the signal under study and the shape of the response curve of the apparatus to the instantaneous excitation (apparatus function). The hardware function of the measurement setup is well described by a Gaussian curve with a standard deviation of 260 PS, which corresponds to the width at half of the maximum value of the hardware function of 0.6 NS. The method for constructing a processing program and an example of its implementation for installation are described in the literature.

На фиг.1-5 изображены графики, иллюстрирующие кинетику сцинтилл ций составов , описанных в примерах 3; 2; 1; 4. и известных (крива 1 -дл примера 6, крива 2 - дл примера 5) соответственно (на всех графиках по оси ординат отложено количество импульсов, зарегистрированное в канале пам ти запоминающего устройства многоканального анализатора импульсов, а по оси абсцисс - номер канала; ширина канала 25 10 с; рассто ние между точками по оси абсцисс дает информацию о промежутке времени между отдельными событи ми, равном произведению количестеа каналов на ширину канала). Приведенные кривые делают нагл дными результаты измерений и позвол ют графически провести грубую оценку временных параметров сцинтилл ционных импульсов соответствующих сцинтилл торов. Кривые, приведенные на фиг. 1,2 и 4, обладают более крутым фронтом затухани , обусловливающим врем высвечивани сцинтилл тора, и меньшей длительностью, чем крива , приведенна на фиг.З. Последн крива свидетельствует о лучших временных характеристиках соответствующего ей сцинтилл тора по сравнению с сцинтилл торами , результаты измерений кинетики радиосцинтилл ций которых приведены на фиг.5. Точное определение временных параметров , описывающих форму сцинтилл ционной вспышки, возможно лишь при учете вклада аппаратуры в результате измерений . Поэтому значени времени высвечивани сцинтилл торов, приведенные в примерах и таблице, получены вследствие обработки результатов измерений, позвол ющей исключить вли ние аппаратуры.Figures 1-5 show graphs illustrating the scintillation kinetics of the compositions described in examples 3; 2; one; 4. and known (curve 1 is for example 6, curve 2 for example 5), respectively (on all graphs, the ordinate represents the number of pulses recorded in the memory channel of the multi-channel pulse analyzer memory, and the abscissa is the channel number; the channel width is 25–10 s; the distance between the points on the abscissa axis gives information about the time interval between individual events, equal to the product of the number of channels and the channel width). These curves make a sensible measurement results and allow you to graphically carry out a rough estimate of the time parameters of the scintillation pulses of the corresponding scintillators. The curves shown in FIG. 1,2 and 4, have a steeper damping front, which determines the scintillator flash time, and a shorter duration than the curve shown in FIG. The latter curve indicates the best temporal characteristics of the corresponding scintillator as compared to scintillators, the measurement results of the kinetics of radio scintillations of which are shown in Fig. 5. Accurate determination of temporal parameters describing the shape of a scintillation flash is possible only if the contribution of the equipment as a result of measurements is taken into account. Therefore, the scintillator luminescence times given in the examples and the table were obtained as a result of the processing of the measurement results, which eliminates the influence of the apparatus.

(56) Каталог фирмы Nuclear Enferprlses Limited, 1974, №68, с.З.(56) Nuclear Enferprlses Limited, 1974, №68, с.З.

Каталог фирмы Nuclear Enferprlses Limited, 1974, № 68, с. 13.Catalog of Nuclear Enferprlses Limited, 1974, No. 68, p. 13.

В Irks J.B., The Theory and Practice of Scintillation Counting.- Oxford e.a., Pergamon Press, 1967, p.277, 288, 289.In Irks, J.B., The Theory and Practice of Scintillation Counting.- Oxford e.a., Pergamon Press, 1967, p.277, 288, 289.

Красовицкий Б.М., Болотин Б.М. Органические люминофоры. - Л., Хими , 1976, С.247,Krasovitsky B.M., Bolotin B.M. Organic Phosphors. - L., Himi, 1976, p. 247,

Галунов Н.Э. К вопросу Об из1мерени х параметров кинетики сцинтилл ций в нанои субнаносекундном диапазонах. - В кн. Методы получени и исследовани монокристаллов и сцинтилл торов. Харьков, 1980. №6, с.104-110.Galunov N.E. On the question of changes in the parameters of the scintillation kinetics in the nano and subnanosecond ranges. - In the book. Methods for obtaining and studying single crystals and scintillators. Kharkiv, 1980. No. 6, pp.104-110.

Галунов Н.З., Кришталь Е.Е., Цирлин Ю.А. Методика обработки экспериментальных даНн-ых. полученных однофотонным методом при исследовании сцинтилл ционных импульсов быстрых органических сцинтилл торов. Харьков, 1982, 23 с. Рукопись представлена ВНИИмонокристаллов . Деп. а ОНИИТЭХИМ. Черкассы, 1982, N; 1024 ХП-Д82.Galunov N.Z., Krishtal, E.E., Tsirlin, Yu.A. The method of processing experimental data. obtained by the single photon method in the study of scintillation pulses of fast organic scintillators. Kharkov, 1982, 23 p. The manuscript is presented VNIImonocrystals. Dep. and ONIITEKHIM. Cherkasy, 1982, N; 1024 HP-D82.

Furst М., Grunderg А., Hallmann Н,, Short Decay Time ScintlUmon Solutes - Rev. .Sclent, fnstrum. 1962,33, Ns 10, p. 1131-1132.Furst M., Grunderg A., Hallmann N, Short Decay Time ScintlUmon Solutes - Rev. .Sclent, fnstrum. 1962.33, Ns 10, p. 1131-1132.

Продолжение таблицыTable continuation

Claims

Claims;

LIQUID SCINTILLATOR. comprising an organic base, toluene or xylene, and a luminescent additive, characterized in that, in order to reduce the luminescence time, it contains 2- {4-: biphenylyl) -5- (3,5-dimethylphenyl) oxadium-: azole as a luminescent additive -1,3,4 in the following ratio of components:

2- (4-Biphenyl) -5- (3,5-dimethylphenyl) - oxadiazole-1,3,4 10 - 30 g Toluene or xylene 1000 ml

Channel number analyzer FIG.

SOtooJfO200 / g

Koffal number of the analyzer

FZH