RU88456U1

RU88456U1 - ALPHA OR BETA RADIATION SCINTILLATION DETECTOR IN LIQUID MEDIA

Info

Publication number: RU88456U1
Application number: RU2009128299/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Денисиков
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2009-11-10

Abstract

1. Сцинтилляционный детектор альфа- или бета- излучения в жидких средах, содержащий сцинтиллятор, размещенный в кювете, отличающийся тем, что сцинтиллятор выполнен поликристаллическим и образован из кристаллов антрацена, соединенных между собой, при этом сцинтиллятор размещен в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы. ! 2. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что кювета выполнена из светоотражающего материала с высоким коэффициентом обратного отражения для электронов. ! 3. Сцинтилляционный детектор по п.2, отличающийся тем, что кристаллы антрацена соединены между собой с помощью прозрачного лака или клея, а боковая поверхность и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью прозрачного клея или лака соединены со стенками и дном кюветы. ! 4. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что кювета выполнена из оптически прозрачного материала. ! 5. Сцинтилляционный детектор по п.4, отличающийся тем, что внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом. ! 6. Сцинтилляционный детектор по п.4, отличающийся тем, что кювета выполнена из полиметилметакрилата, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью дихлорэтана, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью дихлорэтана соединены со стенками и дном кюветы. ! 7. Сцинтилляционный детектор по п.4, отличающийся тем, что кювета выполнена из полиэтилена, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью толуола, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью толуола соединены со стенками и дном кюветы. ! 8. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что кювета снабж�1. A scintillation detector of alpha or beta radiation in liquid media containing a scintillator located in a cuvette, characterized in that the scintillator is made of polycrystalline and is formed of anthracene crystals interconnected, while the scintillator is placed in the cuvette without gaps with the bottom and walls ditches. ! 2. The scintillation detector according to claim 1, characterized in that the cuvette is made of reflective material with a high coefficient of back reflection for electrons. ! 3. The scintillation detector according to claim 2, characterized in that the anthracene crystals are interconnected using a transparent varnish or glue, and the side surface and one end surface of the scintillator are connected using transparent glue or varnish to the walls and the bottom of the cell. ! 4. The scintillation detector according to claim 1, characterized in that the cuvette is made of optically transparent material. ! 5. The scintillation detector according to claim 4, characterized in that the outer side surface of the cell is coated with a reflective substance. ! 6. The scintillation detector according to claim 4, characterized in that the cuvette is made of polymethyl methacrylate, while anthracene crystals are interconnected with dichloroethane, and the side and one end surface of the scintillator are connected with dichloroethane to the walls and bottom of the cuvette. ! 7. The scintillation detector according to claim 4, characterized in that the cuvette is made of polyethylene, while anthracene crystals are interconnected using toluene, and the side and one end surface of the scintillator are connected with the toluene to the walls and bottom of the cuvette. ! 8. The scintillation detector according to claim 1, characterized in that the cell

Description

Предложенный сцинтилляционный детектор относится к области радиометрии жидких сред, предназначен для определения удельной активности нуклидов альфа или бета- излучения в жидких средах и может быть применен в лабораторных исследованиях, в лаборатории метрологии ионизирующих излучений, при радиационном контроле окружающей среды и радиационной безопасности, при контроле сбросовых вод предприятий атомной промышленности.The proposed scintillation detector relates to the field of radiometry of liquid media, is designed to determine the specific activity of alpha or beta radiation nuclides in liquid media, and can be used in laboratory studies, in the laboratory of metrology of ionizing radiation, in radiation monitoring of the environment and radiation safety, and in monitoring waste waters of nuclear industry enterprises.

Известен сцинтилляционный детектор, содержащий флакон и жидкий сцинтиллятор (см. пат.США №5412216, G01T 1/204, 1995 г., или В.О.Вяземский и др. «Сцинтилляционные метод в радиометрии», М., Госатомиздат, 1961 г., стр.408-409.) Недостатком известного детектора является сложность предварительной подготовки пробы и высокая стоимость.Known scintillation detector containing a bottle and a liquid scintillator (see US Pat. No. 5412216, G01T 1/204, 1995, or V.O. Vyazemsky and others. "Scintillation method in radiometry", M., Gosatomizdat, 1961 ., pp. 408-409.) A disadvantage of the known detector is the complexity of the preliminary preparation of the sample and the high cost.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является сцинтилляционный детектор по патенту РФ №2154843, G01T 1/204, 1998 г., содержащий кювету, в которую одновременно вводится жидкий сцинтиллятор и радиоактивный материал. Недостатком известного технического решения является сложность приготовления счетных образцов, низкое α/β отношение (≈0,1), требующее при измерении альфа- излучения при наличии гамма-, бета-фона удаления кислорода из сцинтиллятора. Недостатком также является ядовитость и огнеопасность жидких сцинтилляторов и отрицательное влияние на экологию. Детектор с жидким сцинтиллятором имеет одноразовое применение, а при одном измерении используется достаточно большое количество сцинтиллятора, что создает экологическую проблему при массовых измерениях, как это имеет место в медицине. Так же недостатком является недостаточно высокий коэффициент конверсии сцинтиллятора, поэтому для получения высокой чувствительности при измерении низкоэнергетического излучения, для повышения чувствительности используют способ охлаждения детектора вместе с блоком детектирования. Это операция сложная и дорогая, к тому же не всякие жидкие сцинтилляторы допускают низкое охлаждение. Недостатком является высокая стоимость материалов и невозможность создания проточного детектора.Closest to the proposed technical solution is a scintillation detector according to the patent of the Russian Federation No. 2154843, G01T 1/204, 1998, containing a cuvette into which a liquid scintillator and radioactive material are simultaneously introduced. A disadvantage of the known technical solution is the difficulty of preparing countable samples, a low α / β ratio (≈0.1), which requires the measurement of alpha radiation in the presence of gamma, beta background removal of oxygen from the scintillator. The disadvantage is the toxicity and flammability of liquid scintillators and the negative impact on the environment. A detector with a liquid scintillator has a one-time use, and in one measurement a sufficiently large amount of scintillator is used, which creates an environmental problem in mass measurements, as is the case in medicine. Also, the disadvantage is the scintillator’s conversion rate is not high, therefore, to obtain high sensitivity when measuring low-energy radiation, to increase the sensitivity, the detector cooling method is used together with the detection unit. This operation is complicated and expensive, and not all liquid scintillators allow low cooling. The disadvantage is the high cost of materials and the inability to create a flow detector.

Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является создание сцинтилляционного детектора более эффективного к низкоэнергетическому бета-излучению, экологичного и имеющего невысокую стоимость.The problem solved by the proposed utility model is the creation of a scintillation detector that is more efficient for low-energy beta radiation, which is environmentally friendly and has a low cost.

Техническим результатом от применения предложенной полезной модели является значительное увеличение чувствительности к низкоэнергетичному излучению, снижение уровня измеряемой активности, низкий фон применяемого сцинтиллятора, обусловленный окружающей средой, повышение экологичности за счет применения нетоксичных, экологически чистых сцинтилляционных материалов, упрощение процесса приготовления счетных образцов, уменьшение количества потребного сцинтиллятора, снижение стоимости, обеспечение непрерывного измерения в проточном режиме.The technical result from the application of the proposed utility model is a significant increase in sensitivity to low-energy radiation, a decrease in the level of measured activity, a low background of the applied scintillator due to the environment, an increase in environmental friendliness due to the use of non-toxic, environmentally friendly scintillation materials, a simplification of the process of preparing countable samples, a decrease in the amount of required scintillator, cost reduction, ensuring continuous measurement in flow mode.

Указанный технический результат достигается тем, что сцинтилляционный детектор альфа- и бета- излучения в жидких средах содержит поликристаллический сцинтиллятор, образованный из кристаллов антрацена, соединенных между собой, размещенный в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.The specified technical result is achieved by the fact that the scintillation detector of alpha and beta radiation in liquid media contains a polycrystalline scintillator formed from anthracene crystals interconnected, placed in a cuvette without gaps with the bottom and walls of the cuvette.

Кювета выполнена из светоотражающего материала с высоким коэффициентом обратного отражения для электронов.The cuvette is made of reflective material with a high coefficient of back reflection for electrons.

Кристаллы антрацена соединены между собой с помощью прозрачного лака или клея, а боковая поверхность и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью прозрачного клея или лака соединены со стенками и дном кюветы.Anthracene crystals are interconnected using a transparent varnish or glue, and the side surface and one end face of the scintillator are connected using transparent glue or varnish to the walls and the bottom of the cell.

Кювета выполнена из оптически прозрачного материала. Внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом.The cuvette is made of optically transparent material. The outer side surface of the cell is coated with reflective material.

Кювета выполнена из полиметилметакрилата, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью дихлорэтана, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью дихлорэтана соединены со стенками и дном кюветы.The cuvette is made of polymethylmethacrylate, while anthracene crystals are interconnected with dichloroethane, and the side and one end surface of the scintillator are connected with dichloroethane to the walls and bottom of the cuvette.

Кювета выполнена из полиэтилена, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью толуола, а боковая и одна торцевая поверхность сцинтиллятора с помощью толуола соединены со стенками и дном кюветы.The cuvette is made of polyethylene, while anthracene crystals are interconnected with toluene, and the side and one end face of the scintillator are connected with the toluene to the walls and bottom of the cuvette.

Кювета снабжена оптически прозрачной крышкой, внешняя боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим веществом, в боковой поверхности кюветы выполнены два диаметрально противоположных отверстия для обеспечения проточного перемещения жидкости.The cuvette is equipped with an optically transparent cover, the outer side surface of the cuvette is coated with a reflective substance, and two diametrically opposite holes are made in the side surface of the cuvette to ensure fluid flow.

Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.A utility model can be implemented as follows.

Кювета предназначена для отражения выходящего из сцинтиллятора света, обратного отражения в сцинтиллятор электронов и увеличения светового выхода из детектора. Кювета, изготовленная из материала с высоким коэффициентом отражения света и обратного отражения вылетающих из сцинтиллятора электронов (например из полированных никеля, кобальта, нержавеющей стали), обеспечивает выход света только через верхнюю (открытую) поверхность сцинтиллятора, что обеспечивает высокий световой выход детектора. Этому способствует также то, что сцинтиллятор, образованный из кристаллов антрацена, соединенных между собой, например склеенных при помощи прозрачного клея, в частности немодифицированного раствора полиакрилового клея, или лака, в частности лака №13, размещен в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.The cuvette is designed to reflect light coming out of the scintillator, to reflect back into the electron scintillator and to increase the light output from the detector. A cuvette made of a material with a high coefficient of light reflection and back reflection of electrons emitted from the scintillator (for example, polished nickel, cobalt, stainless steel) provides light output only through the upper (open) surface of the scintillator, which ensures a high light output of the detector. This is also facilitated by the fact that the scintillator formed from anthracene crystals interconnected, for example, glued with a transparent glue, in particular an unmodified solution of polyacrylic glue, or varnish, in particular varnish No. 13, is placed in the cell without gaps with the bottom and walls of the cell .

Кювета, изготовленная из оптически прозрачного материала, предназначена для измерения активности нуклидов, излучающих очень мягкое энергетическое излучение, например, трития, средняя энергия спектра излучения которого составляет всего 6 кэВ. Для обеспечения выхода света из детектора только через торцевые части, боковая поверхность кюветы покрыта светоотражающим материалом, специальной светоотражающей краской или слоем алюминия.A cuvette made of optically transparent material is designed to measure the activity of nuclides emitting very soft energy radiation, for example, tritium, whose average radiation spectrum energy is only 6 keV. To ensure light exit from the detector only through the end parts, the side surface of the cell is coated with reflective material, special reflective paint or a layer of aluminum.

Кювета выполнена из полиметилметакрилата, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью дихлорэтана, который, частично растворяя кристаллы антрацена, склеивает их между собой и со стенками кюветы, обеспечивая размещение сцинтиллятора в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.The cuvette is made of polymethylmethacrylate, while anthracene crystals are interconnected with dichloroethane, which, partially dissolving anthracene crystals, glues them together and with the walls of the cuvette, ensuring that the scintillator is placed in the cuvette without gaps with the bottom and walls of the cuvette.

Кювета выполнена из полиэтилена, при этом кристаллы антрацена соединены между собой с помощью толуола, который, частично растворяя кристаллы антрацена, склеивает их между собой и со стенками кюветы, обеспечивая размещение сцинтиллятора в кювете без зазоров с дном и стенками кюветы.The cuvette is made of polyethylene, while anthracene crystals are interconnected using toluene, which, partially dissolving anthracene crystals, glues them together and with the walls of the cuvette, ensuring that the scintillator is placed in the cuvette without gaps with the bottom and walls of the cuvette.

Поликристаллический сцинтиллятор имеет немонолитную структуру и позволяет вводить внутрь объема радиоактивный раствор. Расстояние между кристаллами невелико, поэтому взаимодействие сцинтилляционного материала с частицами распада высокое. Для получения максимальной чувствительности детектор высушивается при комнатной температуре в течение 12-24 часов или выпаривается при температуре 50-70°С в течение 20-30 минут, при этом радиоактивный материал осаждается практически монослоем и поглощение излучения в самом радиоактивном материале отсутствует.The polycrystalline scintillator has a non-monolithic structure and allows the introduction of a radioactive solution into the volume. The distance between the crystals is small; therefore, the interaction of scintillation material with decay particles is high. To obtain maximum sensitivity, the detector is dried at room temperature for 12-24 hours or evaporated at a temperature of 50-70 ° C for 20-30 minutes, while the radioactive material is deposited practically in a monolayer and there is no absorption of radiation in the radioactive material itself.

Предложенный сцинтилляционный детектор с двумя фотоумножителями, включенными по схеме совпадений совместно с регистрирующим устройством, был использован для определения чувствительности к углероду - 14 и тритию, которая составила более 0,95 и 0,7 Бк^-1с^-1 соответственно.The proposed scintillation detector with two photomultipliers included in the coincidence scheme together with a recording device was used to determine the sensitivity to carbon - 14 and tritium, which amounted to more than 0.95 and 0.7 Bq ^-1 s ^-1, respectively.

Claims

1. A scintillation detector of alpha or beta radiation in liquid media containing a scintillator located in a cuvette, characterized in that the scintillator is made of polycrystalline and is formed of anthracene crystals interconnected, while the scintillator is placed in the cuvette without gaps with the bottom and walls ditches.

2. The scintillation detector according to claim 1, characterized in that the cuvette is made of reflective material with a high coefficient of back reflection for electrons.

3. The scintillation detector according to claim 2, characterized in that the anthracene crystals are interconnected using a transparent varnish or glue, and the side surface and one end surface of the scintillator are connected using transparent glue or varnish to the walls and the bottom of the cell.

4. The scintillation detector according to claim 1, characterized in that the cuvette is made of optically transparent material.

5. The scintillation detector according to claim 4, characterized in that the outer side surface of the cell is coated with a reflective substance.

6. The scintillation detector according to claim 4, characterized in that the cuvette is made of polymethyl methacrylate, while anthracene crystals are interconnected with dichloroethane, and the side and one end surface of the scintillator are connected with dichloroethane to the walls and bottom of the cuvette.

7. The scintillation detector according to claim 4, characterized in that the cuvette is made of polyethylene, while anthracene crystals are interconnected using toluene, and the side and one end surface of the scintillator are connected with the toluene to the walls and bottom of the cuvette.

8. The scintillation detector according to claim 1, characterized in that the cuvette is equipped with an optically transparent cover, the outer side surface of the cuvette is coated with a reflective substance, two diametrically opposite holes are made in the side surface of the cuvette to ensure fluid flow.