RU2466428C2 - Metal-containing plastic scintillator - Google Patents

Metal-containing plastic scintillator Download PDF

Info

Publication number
RU2466428C2
RU2466428C2 RU2010134023/28A RU2010134023A RU2466428C2 RU 2466428 C2 RU2466428 C2 RU 2466428C2 RU 2010134023/28 A RU2010134023/28 A RU 2010134023/28A RU 2010134023 A RU2010134023 A RU 2010134023A RU 2466428 C2 RU2466428 C2 RU 2466428C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
containing compound
mass
nanostructured
plastic scintillator
Prior art date
Application number
RU2010134023/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010134023A (en
Inventor
Николай Михайлович Сурин (RU)
Николай Михайлович Сурин
Сергей Анатольевич Пономаренко (RU)
Сергей Анатольевич Пономаренко
Юрий Николаевич Лупоносов (RU)
Юрий Николаевич Лупоносов
Олег Валентинович Борщёв (RU)
Олег Валентинович Борщёв
Азиз Мансурович Музафаров (RU)
Азиз Мансурович Музафаров
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН)
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 Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН)
Priority to RU2010134023/28A priority Critical patent/RU2466428C2/en
Publication of RU2010134023A publication Critical patent/RU2010134023A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2466428C2 publication Critical patent/RU2466428C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: polystyrene-based plastic scintillator contains luminescent additives and a metal-containing compound, wherein the luminescent additives are a nanostructure filler consisting of links corresponding to a primary and a secondary luminophore, and the metal-containing compound is a compound selected from self-organising nanostructure organoelement compounds of general formula C24H23O6S3Si3Me, where Me denotes Fu or Tb, with the following ratio of components, wt %: nanostructure filler 1.0-2.0; metal-containing compound 1.0-10.0; polystyrene - the balance.
EFFECT: high efficiency of detecting gamma-quanta with energy of 20-200 keV and high light output.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области создания материалов для сцинтилляционной техники, а именно к созданию пластмассовых сцинтилляторов с повышенным средним атомным номером и может быть использовано в экспериментальных установках и приборах для регистрации низкоэнергетического гамма-излучения (20-200 КэВ).The invention relates to the field of creating materials for scintillation technology, in particular to the creation of plastic scintillators with a high average atomic number and can be used in experimental installations and devices for recording low-energy gamma radiation (20-200 KeV).

Известен пластмассовый сцинтиллятор на основе винилароматических полимеров и наноструктурированного наполнителя [патент РФ N2380726]. Этот сцинтиллятор имеет световой выход относительно антрацена 100-110%, однако в его составе нет металлосодержащих соединений. Поэтому коэффициент ослабления гамма-квантов с энергией 60 КэВ для этого сцинтиллятора не превышает 0,2 см-1.Known plastic scintillator based on vinyl aromatic polymers and nanostructured filler [RF patent N2380726]. This scintillator has a light output relative to anthracene 100-110%, however, it does not contain metal-containing compounds. Therefore, the attenuation coefficient of gamma rays with an energy of 60 KeV for this scintillator does not exceed 0.2 cm -1 .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому сцинтиллятору является пластмассовый сцинтиллятор на основе винилароматических полимеров (в т.ч полистирола), включающий люминесцирующие добавки и металлсодержащее соединение из алкиларильных соединениий олова или свинца [авторское свидетельство СССР N1464706, кл. G01T 1/203, опубл. 15.12.1992. Бюлл. №46]. Коэффициент ослабления гамма-квантов с энергией 60 КэВ для этого сцинтиллятора достигает 0,3-0,4 см-1, однако световой выход при этом составляет 35-45% от светового выхода антрацена.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed scintillator is a plastic scintillator based on vinyl aromatic polymers (including polystyrene), including luminescent additives and a metal-containing compound from tin or lead alkylaryl compounds [USSR copyright certificate N1464706, cl. G01T 1/203, publ. 12/15/1992. Bull. No. 46]. The attenuation coefficient of gamma rays with an energy of 60 KeV for this scintillator reaches 0.3-0.4 cm -1 , however, the light output in this case is 35-45% of the light output of anthracene.

Наиболее часто в качестве вилинароматического полимера для полимерной матрицы пластмассовых сцинтилляторов используют полистирол ввиду его хороших оптических свойств, коммерческой доступности и невысокой цены как самого полимера, так и мономера для его получения - стирола (Б.В.Гринев, В.Г.Сенчишин. Пластмассовые сцинтилляторы, 2003, Акта, Харьков, 324 с.).Most often, polystyrene is used as a vinylaromatic polymer for the polymer matrix of plastic scintillators due to its good optical properties, commercial availability and low price of both the polymer itself and the monomer for its production - styrene (B.V. Grinev, V.G. Senchishin. Plastic scintillators, 2003, Act, Kharkov, 324 p.).

Задача изобретения - получение нового пластмассового сцинтиллятора с повышенной эффективностью регистрации гамма-квантов с энергией 20-200 кэВ и высоким световым выходом.The objective of the invention is to obtain a new plastic scintillator with increased detection efficiency of gamma rays with an energy of 20-200 keV and high light output.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения: 1) коэффициент ослабления гамма-квантов с энергией 60 КэВ в 1,5-2,5 раза выше, чем у пластмассового сцинтиллятора без металлосодержащего соединения; 2) световой выход нового пластмассового сцинтиллятора 60-75% относительно светового выхода антрацена.The technical result that can be obtained by carrying out the invention: 1) the attenuation coefficient of gamma rays with an energy of 60 KeV is 1.5-2.5 times higher than that of a plastic scintillator without a metal-containing compound; 2) the light output of the new plastic scintillator is 60-75% relative to the light output of anthracene.

Поставленная задача решается тем, что создан новый пластмассовый сцинтиллятор на основе полистирола, включающий люминесцирующие добавки и металлосодержащее соединение, отличающийся от известного тем, что в качестве люминесцирующих добавок содержит наноструктурированный наполнитель, состоящий из звеньев, соответствующих первичному и вторичному люминофорам, а в качестве металлосодержащего соединения содержит соединение, выбранное из самоорганизующихся наноструктурированных элементоорганических соединений общей формулы C24H23O6S3Si3Me, где Me означает Eu или Tb, при следующем соотношении компонентов, масс.%:The problem is solved in that a new plastic scintillator based on polystyrene has been created, including luminescent additives and a metal-containing compound, which differs from the known one in that, as luminescent additives, it contains a nanostructured filler, consisting of units corresponding to the primary and secondary phosphors, and as a metal-containing compound contains a compound selected from self-organizing nanostructured organoelement compounds of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Me, where Me means Eu or Tb, in the following ratio of components, wt.%:

наноструктурированный наполнительnanostructured filler 1,0-2,01.0-2.0 металлосодержащее соединениеmetal compound 1,0-10,01.0-10.0 полистиролpolystyrene остальноеrest

В частности, в наноструктурированном наполнителе звеньями, соответствующими первичному и вторичному люминофорам, являются звенья первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено).In particular, in the nanostructured filler, the units corresponding to the primary and secondary phosphors are the primary phosphor compounds - 2,2'-bitienyl (four units) and the secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit).

В частности, самоорганизующимся наноструктурированным элементоорганическим соединением является C24H23O6S3Si3Eu или C24H23O6S3Si3Tb.In particular, the self-organizing nanostructured organoelement compound is C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu or C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb.

Увеличение эффективности регистрации гамма-квантов достигается в результате повышения среднего атомного номера пластмассового сцинтиллятора на основе полистирола и наноструктурированного наполнителя вследствие введения в него металла с большим атомным номером (153Eu или 159Tb). Высокий световой выход пластмассового сцинтиллятора на основе полистирола и наноструктурированного наполнителя снижается при этом незначительно, так как длинноволновое поглощение 5-(триметилсилил)тиофен-2-карбонильного лиганда лежит в области 230-250 нм и не перекрывается со спектрами люминесценции полистирола (280-350 нм) и наноструктурированного наполнителя (400-500 нм). Некоторое снижение светового выхода с ростом концентрации металлосодержащего соединения объясняется уменьшением доли полистирола и флуктуациями плотности матрицы, вызванными большим содержанием металлосодержащего соединения.An increase in the efficiency of detecting gamma rays is achieved by increasing the average atomic number of a plastic scintillator based on polystyrene and a nanostructured filler due to the introduction of a metal with a large atomic number ( 153 Eu or 159 Tb). The high light output of a plastic scintillator based on polystyrene and a nanostructured filler decreases slightly, since the long-wavelength absorption of 5- (trimethylsilyl) thiophene-2-carbonyl ligand lies in the region of 230-250 nm and does not overlap with the luminescence spectra of polystyrene (280-350 nm ) and nanostructured filler (400-500 nm). A slight decrease in light output with increasing concentration of the metal-containing compound is explained by a decrease in the proportion of polystyrene and fluctuations in the density of the matrix caused by the high content of the metal-containing compound.

Самоорганизующиеся наноструктурированные элементоорганические соединения общей формулы C24H23O6S3Si3Me, где Me=Eu или Tb (см фиг.1), получают путем взаимодействия 5-(триметилсилил)тиофен-2-карбоновой кислоты с ацетатом соответствующего металла (европия или тербия) по реакции обмена лигандами. Примеры таких реакций описаны в Chem. Mater. 1998, v.10, №1, p.286-296. Примеры получения кремнийорганических производных тиофенкарбоновой кислоты описаны в Langmuir, 2009, v.25, №16, p.9270-9284.Self-organizing nanostructured organoelement compounds of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Me, where Me = Eu or Tb (see Fig. 1), are obtained by reacting 5- (trimethylsilyl) thiophene-2-carboxylic acid with acetate of the corresponding metal ( europium or terbium) according to the ligand exchange reaction. Examples of such reactions are described in Chem. Mater. 1998, v. 10, No. 1, p. 286-296. Examples of the preparation of organosilicon derivatives of thiophenecarboxylic acid are described in Langmuir, 2009, v.25, No. 16, p.9270-9284.

Наноструктурированный наполнитель содержит первичный и вторичный люминофоры, соединенные атомами кремния в наноразмерные разветвленные макромолекулы. При этом первичный люминофор выбирают из группы соединений, у которых максимум длинноволновой полосы спектра поглощения находится в интервале от 270 до 350 нм и квантовый выход флуоресценции не менее 5%, а вторичный люминофор выбран из группы соединений, у которых максимум длинноволновой полосы спектра поглощения находится в интервале от 330 до 400 нм и квантовый выход флуоресценции не менее 30%.The nanostructured filler contains primary and secondary phosphors connected by silicon atoms into nanoscale branched macromolecules. In this case, the primary phosphor is selected from the group of compounds in which the maximum of the long-wavelength band of the absorption spectrum is in the range from 270 to 350 nm and the quantum fluorescence yield is not less than 5%, and the secondary phosphor is selected from the group of compounds in which the maximum of the long-wavelength band of the absorption spectrum is in the range from 330 to 400 nm and the quantum fluorescence yield of at least 30%.

Наноструктурированный наполнитель получают с помощью по крайней мере одной из реакций металлоорганического синтеза (Сузуки, Кумады, Стилле, Ульмана), а также взаимодействием хлор- или алкоксисиланов с литий- или магнийорганическими производными. Примеры таких реакций описаны в:Nanostructured filler is obtained using at least one of the reactions of organometallic synthesis (Suzuki, Kumada, Stille, Ulman), as well as the interaction of chloro or alkoxysilanes with lithium or organomagnesium derivatives. Examples of such reactions are described in:

1. Известия Академии Наук, Серия химическая, 2005, №.3, с.673;1. Proceedings of the Academy of Sciences, Chemical Series, 2005, No. 3, p.673;

2. Mendeleev Communications, 2007, v.17, №1, p.34-36;2. Mendeleev Communications, 2007, v. 17, No. 1, p. 34-36;

3. Chem. Mater., 2009, v.21, №3, p.447-455.3. Chem. Mater., 2009, v.21, No. 3, p. 447-455.

В качестве наноструктурированных наполнителей могут выступать разветвленные олигоарилсиланы, например, описанные в патенте РФ №2396290 или полиарилсилановые дендримеры, описанные в патенте РФ №2353629. Предпочтительным является наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), структурная формула которого представлена на Фиг.2.Branched oligoarylsilanes can be used as nanostructured fillers, for example, those described in RF patent No. 2396290 or polyaryl silane dendrimers described in RF patent No. 2353629. Preferred is a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), the structural formula of which is shown in Figure 2.

Заготовку сцинтиллятора получают, смешивая наноструктурированный наполнитель и наноструктурированное элементоорганическое соединение с полимером, выбранным в качестве основы, в двухшнековом смесителе с возвратным каналом (при температуре 180°C и частоте вращения шнеков 600 об/мин). Далее прессованием (при температуре плит 180°C) получают образцы ПС диаметром 25 мм, высотой 10 мм. Поверхность образца тщательно полируют.The scintillator blank is prepared by mixing a nanostructured filler and a nanostructured organoelement compound with a polymer selected as a base in a twin-screw mixer with a return channel (at a temperature of 180 ° C and a screw speed of 600 rpm). Then by pressing (at a plate temperature of 180 ° C), PS samples with a diameter of 25 mm and a height of 10 mm are obtained. The surface of the sample is carefully polished.

Измерения коэффициента ослабления гамма-квантов и светового выхода пластмассового сцинтиллятора производят на калиброванном амплитудном спектрометре.The attenuation coefficient of gamma rays and the light output of a plastic scintillator are measured on a calibrated amplitude spectrometer.

На Фиг.1 представлена структурная формула самоорганизующихся наноструктурированных элементоорганических соединений общей формулы C24H23O6S3Si3Me, где Me=Eu или Tb.Figure 1 shows the structural formula of self-organizing nanostructured organoelement compounds of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Me, where Me = Eu or Tb.

На Фиг.2 представлена структурная формула наноструктурированного наполнителя, состоящего из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено).Figure 2 presents the structural formula of a nanostructured filler, consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 1% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 1% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 98% массы.polystyrene - 98% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,22 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.22 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 60%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 60%, relative to the light output of anthracene.

Пример 2Example 2

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 2,5% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 2.5% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 96,5% массы.polystyrene - 96.5% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,29 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.29 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 58%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 58%, relative to the light output of anthracene.

Пример 3Example 3

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 5% массы;metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 5% by weight;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 94% массы.polystyrene - 94% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,36 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.36 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 53%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 53%, relative to the light output of anthracene.

Пример 4Example 4

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 10% массы;metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 10% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 89% массы.polystyrene - 89% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,43 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.43 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 47%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 47%, relative to the light output of anthracene.

Пример 5Example 5

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 1% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb - 1% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 98% массы.polystyrene - 98% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,24 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.24 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 70%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 70%, relative to the light output of anthracene.

Пример 6Example 6

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 2,5% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb - 2.5% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 96,5% массы.polystyrene - 96.5% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,36 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.36 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 68%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 68%, relative to the light output of anthracene.

Пример 7Example 7

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 5% массы;metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb — 5% by weight;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 94% массы.polystyrene - 94% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,44 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.44 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 64%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 64%, relative to the light output of anthracene.

Пример 8Example 8

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 10% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb - 10% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 1% массы;nanostructured filler - 1% of the mass;

полистирол - 89% массы.polystyrene - 89% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,53 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.53 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 55%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 55%, relative to the light output of anthracene.

Пример 9Example 9

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 1% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 1% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 97% массы.polystyrene - 97% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,22 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.22 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 73%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 73%, relative to the light output of anthracene.

Пример 10Example 10

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 2,5% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 2.5% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 95,5% массы.polystyrene - 95.5% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,29 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.29 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 71%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 71%, relative to the light output of anthracene.

Пример 11Example 11

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 5% массы;metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 5% by weight;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 93% массы.polystyrene - 93% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,36 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.36 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 64%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 64%, relative to the light output of anthracene.

Пример 12Example 12

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Eu и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Eu - 10% массы;metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu - 10% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 88% массы.polystyrene - 88% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,43 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.43 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 56%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 56%, relative to the light output of anthracene.

Пример 13Example 13

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 1% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb - 1% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 97% массы.polystyrene - 97% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,24 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.24 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 85%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 85%, relative to the light output of anthracene.

Пример 14Example 14

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 2,5% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb - 2.5% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 95,5% массы.polystyrene - 95.5% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,36 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.36 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 82%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 82%, relative to the light output of anthracene.

Пример 15Example 15

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 5% массы;metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb — 5% by weight;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 93% массы.polystyrene - 93% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,44 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.44 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 78%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 78%, relative to the light output of anthracene.

Пример 16Example 16

Используя металлосодержащее соединение общей формулы C24H23O6S3Si3Tb и наноструктурированный наполнитель, состоящий из первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено), изготавливают образец пластмассового сцинтиллятора следующего состава:Using a metal-containing compound of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb and a nanostructured filler consisting of a primary phosphor - 2,2'-bitienyl (four units) and a secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one unit), are made a sample of a plastic scintillator of the following composition:

металлосодержащее соединение C24H23O6S3Si3Tb - 10% массы;the metal-containing compound C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb - 10% of the mass;

наноструктурированный наполнитель - 2% массы;nanostructured filler - 2% of the mass;

полистирол - 88% массы.polystyrene - 88% of the mass.

Измеренный коэффициент ослабления гамма-квантов составляет 0,53 см-1.The measured attenuation coefficient of gamma rays is 0.53 cm -1 .

Измеренный световой выход образца ПС составляет 66%, относительно светового выхода антрацена.The measured light yield of the PS sample is 66%, relative to the light output of anthracene.

Claims (4)

1. Пластмассовый сцинтиллятор на основе полистирола, включающий люминесцирующие добавки и металлосодержащее соединение, отличающийся тем, что в качестве люминесцирующих добавок содержит наноструктурированный наполнитель, состоящий из звеньев, соответствующих первичному и вторичному люминофорам, а в качестве металлосодержащего соединения содержит соединение, выбранное из самоорганизующихся наноструктурированных элементоорганических соединений общей формулы C24H23O6S3Si3Me, где Me означает Eu или Tb, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
наноструктурированный наполнитель 1,0-2,0 металлосодержащее соединение 1,0-10,0 полистирол остальное
1. A polystyrene-based plastic scintillator comprising luminescent additives and a metal-containing compound, characterized in that as luminescent additives it contains a nanostructured filler consisting of units corresponding to primary and secondary phosphors, and as a metal-containing compound contains a compound selected from self-organizing organo-organizing compounds of the general formula C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Me, where Me is Eu or Tb, the following ratio of components of s, wt.%:
nanostructured filler 1.0-2.0 metal compound 1.0-10.0 polystyrene rest
2. Пластмассовый сцинтиллятор по п.1, отличающийся тем, что в наноструктурированном наполнителе звеньями, соответствующими первичному и вторичному люминофорам, являются звенья первичного люминофора - 2,2'-битиенил (четыре звена) и вторичного люминофора - 9,10-дифенилантрацен (одно звено).2. The plastic scintillator according to claim 1, characterized in that in the nanostructured filler, the links corresponding to the primary and secondary phosphors are the primary phosphor compounds - 2,2'-bithienyl (four units) and the secondary phosphor - 9,10-diphenylanthracene (one link). 3. Пластмассовый сцинтиллятор по п.1, отличающийся тем, что самоорганизующимся наноструктурированным элементоорганическим соединением является C24H23O6S3Si3Eu.3. The plastic scintillator according to claim 1, characterized in that the self-organizing nanostructured organoelement compound is C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Eu. 4. Пластмассовый сцинтиллятор по п.1, отличающийся тем, что самоорганизующимся наноструктурированным элементоорганическим соединением является C24H23O6S3Si3Tb. 4. The plastic scintillator according to claim 1, characterized in that the self-organizing nanostructured organoelement compound is C 24 H 23 O 6 S 3 Si 3 Tb.
RU2010134023/28A 2010-08-17 2010-08-17 Metal-containing plastic scintillator RU2466428C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134023/28A RU2466428C2 (en) 2010-08-17 2010-08-17 Metal-containing plastic scintillator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134023/28A RU2466428C2 (en) 2010-08-17 2010-08-17 Metal-containing plastic scintillator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010134023A RU2010134023A (en) 2012-02-27
RU2466428C2 true RU2466428C2 (en) 2012-11-10

Family

ID=45851584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134023/28A RU2466428C2 (en) 2010-08-17 2010-08-17 Metal-containing plastic scintillator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2466428C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016006483A1 (en) * 2014-07-07 2016-01-14 東レ株式会社 Scintillator panel, radiation detector, and manufacturing method therefor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1780423A1 (en) * 1990-08-14 1994-11-15 Научно-Производственное Объединение "Монокристаллреактив" Plastic scintillator composition
EP1074856A2 (en) * 1999-07-30 2001-02-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiation detector
RU2242545C1 (en) * 2003-11-04 2004-12-20 Загуменный Александр Иосифович Scintillation substance (options)
US7547888B2 (en) * 2005-12-21 2009-06-16 Los Alamos National Security, Llc Nanocomposite scintillator and detector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1780423A1 (en) * 1990-08-14 1994-11-15 Научно-Производственное Объединение "Монокристаллреактив" Plastic scintillator composition
EP1074856A2 (en) * 1999-07-30 2001-02-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiation detector
RU2242545C1 (en) * 2003-11-04 2004-12-20 Загуменный Александр Иосифович Scintillation substance (options)
US7547888B2 (en) * 2005-12-21 2009-06-16 Los Alamos National Security, Llc Nanocomposite scintillator and detector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010134023A (en) 2012-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qiao et al. Eu2+ site preferences in the mixed cation K2BaCa (PO4) 2 and thermally stable luminescence
Zhou et al. Large-area perovskite-related copper halide film for high-resolution flexible X-ray imaging scintillation screens
Wang et al. Sensitive X-ray detection and imaging by a scintillating Lead (II)-based Metal-Organic framework
Dawson et al. Mechanisms of VUV damage in BaMgAl10O17: Eu2+
Lin et al. Site Occupation of Eu2+ in Ba2–x Sr x SiO4 (x= 0–1.9) and Origin of Improved Luminescence Thermal Stability in the Intermediate Composition
Lee et al. Synthesis and luminescence properties of novel Ce3+-and Eu2+-doped lanthanum bromothiosilicate La3Br (SiS4) 2 phosphors for white LEDs
Nazarov et al. Structural and electronic properties of SrAl2O4: Eu2+ from density functional theory calculations
Bulus et al. Enhanced elastic and optical attributes of boro-telluro-dolomite glasses: Role of CeO2 doping
Koshimizu et al. Scintillation and luminescence properties of a single CsCaCl3 crystal
Wang et al. Long persistent luminescence and traps distribution of Tb3+ doped calcium gallium germanate
Fu et al. Luminescent properties of the Sr2. 97− xBaxMgSi2O8: Eu2+ 0.01, Dy3+ 0.02 with different Sr/Ba ratio
Xu et al. Two-step synthesis and surface modification of CaZnOS: Mn2+ phosphors and the fabrication of a luminescent poly (dimethylsiloxane) film
Skorotetcky et al. Novel cross-linked luminescent silicone composites based on reactive nanostructured organosilicon luminophores
RU2466428C2 (en) Metal-containing plastic scintillator
Zhang et al. Competitive Cr3+ occupation in persistent phosphors toward tunable traps distribution for dynamic anti‐counterfeiting
Inkrataite et al. Study of YAG: Ce and polymer composite properties for application in LED devices
CN106281325A (en) A kind of novel metal boron phosphate luminescent powder and preparation method thereof
Zhou et al. High temperature persistent luminescence in Tb3+ doped CaSr2Al2O6 phosphor
Chewpraditkul et al. Optical and scintillation properties of LuGd2Al2Ga3O12: Ce, Lu2GdAl2Ga3O12: Ce, and Lu2YAl2Ga3O12: Ce single crystals: A comparative study
Yang et al. Efficient emission in copper-doped Cs 3 ZnX 5 (X= Cl, I) for white LEDs and X-ray scintillators
Naresh et al. Cs2NaGdCl6: Tb3+─ A Highly Luminescent Rare-Earth Double Perovskite Scintillator for Low-Dose X-ray Detection and Imaging
JP2015053368A (en) Wavelength conversion material for solar batteries, and solar battery module
Sahu Orange‐red emitting europium doped strontium ortho‐silicate phosphor prepared by a solid state reaction method
Yawalkar et al. Synthesis and mechanoluminescence study of Li6Y (BO3) 3: Dy3+/Eu3+ phosphor
Hamel et al. Fluorescent 1, 8-naphthalimides-containing polymers as plastic scintillators. An attempt for neutron–gamma discrimination

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200818