RU2069372C1 - Твердотельный сцинтиллятор - Google Patents
Твердотельный сцинтиллятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069372C1 RU2069372C1 SU5060843A RU2069372C1 RU 2069372 C1 RU2069372 C1 RU 2069372C1 SU 5060843 A SU5060843 A SU 5060843A RU 2069372 C1 RU2069372 C1 RU 2069372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scintillator
- airgel
- additive
- radiation
- low
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: в качестве основы твердотельного сцинтиллятора используют прозрачный кремниевый аэрогель. Кремниевый аэрогель состоит из зерен SiO2 с диаметром около 4 нм и воздушных пор, средний диаметр которых около 60 нм. В качестве сцинтиллирующей добавки может быть использован РОРОР. Аэрогельный сцинтиллятор благодаря своей низкой плотности может быть использован для исследования частиц малых энергий. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики и может быть использовано для регистрации ионизирующего излучения, вызывающего световые вспышки в сцинтилляторе.
Известны кристаллофосфоры (например, ZnS, Csl, NaI), органические кристаллы (например, антрацен, стильбен), растворы пластмасс и др. [1]
Недостатком известных твердотельных сцинтилляторов является высокая плотность их твердотельной основы ρ=4,5÷1,1 г/см3 (Сsl -ρ=4,5 г/см3; раствор р-терфинила в ксилоле с добавкой РОРОР -ρ=1,1 г/см3 (РОРОР-1,4-ди(-2-(5-фенилоксазонол))-бензол), препятствующая при регистрации частиц низких энергий. Поэтому для исследования частиц малых энергий (≅ 0,1 МэВ) и осколков деления ядер в качестве сцинтилляторов необходимо применять инертные газы (например, Хе, Kr, Ar и др.).
Недостатком известных твердотельных сцинтилляторов является высокая плотность их твердотельной основы ρ=4,5÷1,1 г/см3 (Сsl -ρ=4,5 г/см3; раствор р-терфинила в ксилоле с добавкой РОРОР -ρ=1,1 г/см3 (РОРОР-1,4-ди(-2-(5-фенилоксазонол))-бензол), препятствующая при регистрации частиц низких энергий. Поэтому для исследования частиц малых энергий (≅ 0,1 МэВ) и осколков деления ядер в качестве сцинтилляторов необходимо применять инертные газы (например, Хе, Kr, Ar и др.).
Задачей настоящего изобретения является понижение плотности сцинтиллятора. Для этого в качестве твердотельной основы сцинтиллятора выбран кремниевый аэрогель. Как сцинтиллирующую добавку можно использовать, например, РОРОР.
Аэрогели это высокопористые, искусственно созданные, твердотельные материалы, состоящие, в основном, из окисей и воздуха (или другого газа). Кремниевые аэрогели представляют собой смесь SiO2 и воздуха. Впервые были синтезированы еще в 1932 г. [2] однако их широкое применение началось лишь 10-15 лет тому назад после того, как было найдено множество технических применений их уникальным свойствам (таких как низкий показатель преломления n 1,01-1,1; низкая плотность, заполняющая промежуток между газами и концентрированными средами ρ=0,1÷0,5 г/см3; оптическая прозрачность; низкая теплопроводность и др.).
По своей структуре кремниевый аэрогель состоит из зерен SiO2 с диаметром ≈ 4 нм и воздушных пор, средний диаметр которых составляет ≈ 60 нм [3]
В результате частица, пролетающая через эту мелкозернистую структуру, при влете и вылете из многочисленных шариков SiO2 будет излучать оптическое переходное излучение (ОПИ) со сплошным спектром, основная доля которого, благодаря зависимости спектра ~1/λ, приходится на ультрафиолетовую область. Часть ультрафиолетового спектра переходного излучения, переизлученная благодаря сцинтиллирующей добавке в видимую часть спектра, выйдет из аэрогеля и может быть дополнительно использована при регистрации частиц аэрогельным сцинтиллятором.
В результате частица, пролетающая через эту мелкозернистую структуру, при влете и вылете из многочисленных шариков SiO2 будет излучать оптическое переходное излучение (ОПИ) со сплошным спектром, основная доля которого, благодаря зависимости спектра ~1/λ, приходится на ультрафиолетовую область. Часть ультрафиолетового спектра переходного излучения, переизлученная благодаря сцинтиллирующей добавке в видимую часть спектра, выйдет из аэрогеля и может быть дополнительно использована при регистрации частиц аэрогельным сцинтиллятором.
Кремниевые аэрогели прозрачны для видимой части спектра, и поэтому основное требование к сцинтилляторам прозрачность для собственного излучения в предлагаемом аэрогельном сцинтилляторе выполнено.
На фиг. 1 схематически изображена внутренняя структура кремниевого аэрогеля [3] где: 1 зерна SiO2 нм, 2 воздушные поры нм, 3 регистрируемые частицы (электроны). Пролетая через множество мелких кремниевых шариков, заряженная частица при влете и вылете из шарика испускает оптическое переходное излучение.
На фиг. 2 представлен расчет спектра ОПИ, испускаемого заряженной частей в SiO2 [4] при однократном переходе границы, где d2W/dΩdλ энергия, излучаемая частицей в единицу пространственного угла dΩ на единицу длины волны dλ; q угол наблюдения излучения относительно направления движения частицы. Из рисунка видно, что основная доля испускаемого ОПИ лежит в коротковолновой части спектра.
На фиг. 3 представлены спектральные зависимости поглощения и излучения добавки РОРОР [5] где А молярный коэффициент поглощения излучения (кривая 1), Е коэффициент испускания излучения (кривая 2). Из рисунка видно, что максимум кривой поглощения добавки РОРОР находится в коротковолновой области спектра, ~λ=350 нм, где испускается основная доля ОПИ. Конкретный пример выполнения.
На фиг. 4 представлена схема опыта испытания образца аэрогельного сцинтиллятора аэрогеля с добавкой РОРОР, где 1 аэрогельный сцинтиллятор; 2 ФЭУ; 3 радиоактивный источник Tl ; 4 коллиматор, Pb; 5 светозащитный кожух; Д дискриминатор; П пересчетное устройство.
Из исходного сырья тетраметоксисилана (СН3O)4Si был сначала приготовлен образец алкогеля. Затем методом сверхкритической сушки, проводимой в автоклаве в заданном режиме температуры и давления, образец алкогеля был превращен в кремниевый аэрогель. После откачки воздуха из автоклава образец аэрогеля был наполнен парами сцинтиллирующей добавки РОРОР. Сцинтиллирующая добавка, внесенная таким способом в аэрогель, составила ≈ 10% от его общей массы.
Образец полученного аэрогельного сцинтиллятора 1 (фиг. 4) был затем помещен в специальную измерительную камеру 5 между коллимированным источником электронов Tl -3 и фотокатодом ФЭУ 2. Регистрация сигналов от ФЭУ проводилась стандартным одноканальным спектрометром (STRAHLUNGSMESSGERAT, VEB RFT MESSELEKTRONIK, TYP 20026), содержащим дискриминатор Д и пересчетное устройство П. Скорость счета при этом по сравнению с аэрогелем без сцинтиллирующей добавки возросла примерно в 5 раз.
Испытания изготовленного нами образца аэрогельного сцинтиллятора в сцинтилляционном счетчике, схема которого приведена на фиг. 4, таким образом, подтвердили его пригодность для регистрации электронов, испускаемых радиоактивным источником Tl c энергиями Е < Е макс. (Tl ) (Емакс. 770 кэВ).
Аэрогельный сцинтиллятор, благодаря своей низкой плотности, пригоден для сцинтилляционных счетчиков, создаваемых для исследований частиц малых энергий. Однако его также можно использовать и в экспериментах физики высоких энергий, в сцинтилляционных счетчиках, входящих в комплексы аппаратуры, где имеется необходимость помещать на пути частиц как можно меньше вещества.
Claims (2)
1. Сцинтиллятор, представляющий собой твердотельную основу с сцинтиллирующей добавкой, отличающийся тем, что в качестве основы выбран прозрачный кремниевый аэрогель.
2. Сцинтиллятор по п.1, отличающийся тем, что в качестве сцинтиллирующей добавки используется РОРОР.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5060843 RU2069372C1 (ru) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | Твердотельный сцинтиллятор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5060843 RU2069372C1 (ru) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | Твердотельный сцинтиллятор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2069372C1 true RU2069372C1 (ru) | 1996-11-20 |
Family
ID=21612592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5060843 RU2069372C1 (ru) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | Твердотельный сцинтиллятор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069372C1 (ru) |
-
1992
- 1992-06-15 RU SU5060843 patent/RU2069372C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Физический энциклопедический словарь. - Москва, Советская энциклопедия, 1984, с. 733. 2. Kistler S.C. J. Phys. Chem, 34, 52(1932) 3. Poelz G. NIM, 195(1982), 491-503, 195(1982). 4. Zrelov V.P., Ruzicka J. NIM, 160(1979), 327-336. 5. D'Ambrosio C. et al. CEPN/PPE, 90-96, 1990. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9040934B2 (en) | Two-dimensional detection system for neutron radiation in the field of neutron scattering spectrometry | |
Bollinger et al. | Neutron detection with glass scintillators | |
JP6043031B2 (ja) | 中性子シンチレーター及び中性子検出器 | |
Sayres et al. | Gas scintillation counter | |
Moszyński et al. | Energy resolution and slow components in undoped CsI crystals | |
Bae et al. | Development of compact muon spectrometer using multiple pressurized gas Cherenkov radiators | |
Cumalat et al. | Effects of magnetic fields on the light yield of scintillators | |
RU2069372C1 (ru) | Твердотельный сцинтиллятор | |
RU2663683C1 (ru) | Способ регистрации нейтронов и устройство для его осуществления | |
Dujardin | Inorganic scintillating materials | |
Joseph et al. | Geometry Correction in Efficiency of a Sodium Iodide (Thallium Activated), NaI (Tl) Detector | |
Kling et al. | Scintillation properties of cerium-doped gadolinium-scandium-aluminum garnets | |
Bannerman et al. | CXII. Electron and gamma ray spectroscopy with scintillation detectors | |
Wilson et al. | LXXVIII. The radiations of 203 Hg as observed by a new method | |
Kamal | Nuclear Radiation Detectors | |
Isaksson | Radiometry | |
Chaiphaksa et al. | Non-proportionality and Photon Interaction Study of CLYC Scintillation Material by Compton Scattering Technique | |
Urbański et al. | Review of X-ray detection systems | |
Bae et al. | A Compact High-Resolution Muon Spectrometer Using Multi-Layer Gas Cherenkov Radiators | |
Ajitanand | Prompt gamma-ray emission in the spontaneous ternary fission of 252Cf | |
Boyko et al. | Scintillator based on SiO2-aerogel | |
Kulkarni et al. | Plastic scintillating materials in nuclear medical imaging | |
Wakatsuki et al. | The levels of 27Al | |
Cousins et al. | Rate of energy loss of relativistic μ-mesons | |
Chepel et al. | Performance of a chamber for studying the liquid xenon response to nuclear recoils |