SU1122113A1 - Волокно дл сцинтилл ционных годоскопов - Google Patents

Abstract

ВОЛОКНО ДЛЯ СЩШТИЛЛЯ1ЩОННЫХ ГОДОСКОПОВ, содержащее керн, выполненный из СЦИНТИЛЛЯ1ЩОННОГО вещества и прозрачную оболочку, коэффициент преломлени  которой меньше , чем у керна, oтJrичaющ ее с   тем, что, с целью увеличени  эффективности регистрации  дерных излучений и повьппени  световыхода волокна, оболочка волокна выполнена из сцинтилл ционного вещества, спектр излгучени  которого совпадает или перекрьтаетс  спектром поглощени  керна.. (Л

Description

Изобретение относитс  к области экспериментальной  дерной физики и может быть использовано в области техники, где необходимы измерени   дерных излучений и рентгеновских :гучей с помощью координатно-чувствительных сцинтшш ционных детекторов (годоскопов) на основе пластмасс, жидкостей или кристалшов „

Известны сцинтилл 1Ц1онные волокна дл  сцинтилш ционньк годоскопов, представл юпще собой плоские кассеты , состо щие из светоизолированных друг от друга сцинтшишционных -однослойных волокон (полированных палочек) сечением около 1 мм, гфи том свет, выход щий из торца каждого волокна, регистрируетс  малогабаритными фотоумножител ми„

IsD ND

Вследствие больщого затухани  света в таких волокна длина чувствительной области годоскопа ограничена несколькими сантиметрами ( Ю см).

СО

Известны двухслойные оптические волокна, состо щие из керна, изготовленного из сцинтшишционного материала , который покрываетс  оболочкой из вещества с меньшим чем у керна показателем преломлени , обеспечива  услови  полного внутреннего отражени  света сцинтилл ций... Высокие оптическое качество границы paздeJra керн- . оболочка обусловливает существенно . меньшее затухание света в двухслойных 3 чем в однослойных i-i длина волокнах чуйствительнои- oojfacTH годоскопа может быть равной HGCKOJtbKHM дес ткам сантиметров при днаметре волокон около 1 мм, эти годоскопы определ ют только олну координату (номер волокн в кассете) в направлении распространени  регистрируемого излучени  ил1-1 частицы, Цл  регистрации двух координат используют несколько плоскостей , расположенных друг за другом. Наиболее близким к изобретению  вл етс  волокно дл  сцинтилл ционных годоскопов, содержащее керн, выполнен5гый из сцинтилл ционного вещества, и прозрачную оболочку,, ко фИ1 ;иент преломлени  которой меньше, чем у керна. Наилучшие результаты были получены дл  волокнаJ состо щего из керна-сдинтилл тора на основе поли- винилтолуола типа NE 161, покрытого кремнийорганической или стекл нной смо:юй. Кассета годоскопа представл ет собой двойной слой волокна, поме щенный Б завд1тную светоизолирующую матрицу, причем один слой сдвинут относительН-о другого,на половину ди метра волокна. Этот прием позвол ет уменьшить неэффективность регистрации три определении одной координат св занную с прохо ;ф,енкем регистрир-/ емых частиц между волокнами и через j их обооточку, В этой работе показана возможность изготовлени  годоскопа до 50 см при диаметре волокон 1 мм„ С одной стороны, существующа  технологи  не позвол ет изготавлива достаточно тонкую оболочку волокна, с другой - оболочка должна быть достаточно толстой дл  надежной защит опт;-1чески / совершенной Границы раздела керн-оболочка от воздействи  Бнеишей среды. Больша  толщина оболочки двухслойных волокон приводит к падению эффективности. Длш часто встречающегос  на прак тике схгуча  потери в эффективности регистрации дл  однослойного годо скопа составл ют более 30%. Дл  мно гослойных годоскопов при соответствующем сдвиге слоев волокон потери в эффективности компенсируютс , но при прохожден1 и регистрируемой частицы только через оболочку или вбли зи границы раздела керн-оболочка 3 уменьшение ко.чичеетва света сцинтилл цией в каждом отдельном волокне составит около 30%, Целью изобретени   влшетс  увеличение эффективности регистрации  дерных излучений и повьш1ение световыхода волокон дл  сцинтилл ционных годо- скопов, Цель достигаетс  тем, что в волокне дл  сцинтилл ционных годоско- пов, содержащем керн, выполненный из сцинти/ш ционного вещества и прозрачную оболочку, коэффициент преломлени  которой меньше, ч.м у керка., оболочка волокна выполнена из сцинтилл циониого вещества. Спектр излучени  которого совпадает или перекрываетс  спектром поглощени  керна волокна, В керне нар ду со светом сцинтилл цией образуетс  jпоминесценци  за счет его фотовозбуждени  светом оболочки . В o6ojto4Ke образуетс  коротко™ волновый Свет, который, попада  в керн, преобразуетс  в более д.тшнноволновый„ Такой подход позвол ет пооГУчить ВОЛОКНОу в котором керн и оболочка сцинтшшируют как единое пелое,, а распространение света происходит в керне с полным внутренним отражением на границе раздела керн-оболочка . На фиг, 1 схематически изображено волокно; на фиг, 2 кассета годоскопа . На фиг, 1 и фиг, 2 введены обозначени  5 волокно 1; керн 2,, выполненный из схшнтшогарующего вещества; оболочка 3 5, кассета годоскопа 4, направление регистрируемого из:гучени  5s направление света 6, выход щего из волокон, Образование света в волокне в случае двухкомпонентов сцинтилл тора керна осуществл етс  следующим образом . Регистрируемое из:1учение (частица) проходит через волокно 1, тер   часть своей энергии, котора  передаетс  вев1;еству (основе) керна 2 и оболочки 3. Эта энерги  безрадиационным способом сообщаетс  сцинтшишционной добавке, котора  излучает корот- коволновые. фотоны. Фотоны, образовавшиес  в керне 2 и оболочке 3. возбуждают молекулы . второй дОбавкИ керна (смеситель.спектра), котора  с высокой квантовой эффективностью изотропно излучает в более длинноволс

ь

новой частц спектра о Далее пасть полученного света выходит из волокна 1, а часть света, удов:(етвор юи1;а  услови м полного внутреннего отражени  на границе раздела кен 2 - оболочка 3, рас простран етс  в керне 2 к фотоприемнику в направлении света 6, выход щего из волокон.

Пример выполнени  волокна.

Керн 2 Изготовлен из полистирола (п 1,59) с добавками: 2% РРО (собственно сцинтилл тор) и 0,1% РОРОР (смеситель спектра). Оболочка 3 сделана из полиметилмегакрилата (п 1,49) с добавкой 10% РРО. Максимум спектра изхгучени  РРО находитс  в области длин волн 360-370 нм, ширина спектра излучени  на уровне 0,5 от максимума составл ет 55 нм (345-400) Максимум спектра поглощени  РОРОР соответствует длине волны 360 нм, а ширина спектра поглощени  на уровне 0,5 - 330-395 нм. Таким образом видно, что спектры - и;-,.1гучени  РРО и поглощени  РОРОР - хорошо перекрываютс ; квантова  эффективность.преобразовани  спектра составл ет 0,80 ,9; кроме того, максимум спектра излучени  РОРОР соответствует максимуму спектральной чувствительности фотокатодов большинства современных фотоумножителей. Диаметр керна 2 равен 0,5 мм, наружный диаметр волокна 1 равен 0,8 мм (К 3,3). Различные концентрации РРО в керне и оболочке выбраны из условий обеспечени  примерно одинаковой сцинтилл ционной эффективности. Сравнение этого волокна с аналогичным волокном без добавок РРО в оболочку показывает, что в предлагаемом волокне световыход уве22113

jwmHBaeTCn на 45-30%. Волокна 1 собраны в кассету годоскопа 4 размером 50x20x10 мм (см.фиг. 2). Регистри90 руемое излучение от |3 -источника Sr (показано стрелкой 5) направлено нормально к плоскости кассеты годоскопа 4 с волокном 1. Выход щий из волокон Свет п направлении 6 попадает на фоIQ тоумножитель и электронно-оптический преобразователь, а далее свет фотографируетс  или преобразуетс  в элект р1тчески:е импульсы и обрабатываетс  электроникой.

Дп  дополнительного повьшени  эффективности волокна оболочку можно изготовить квадратного сечени  либо из легко деформируемого материала с таким расчетом, чтобы при укладке 20 волокон в кассету зазор между волокна ми бьш минимaJtьным и регистрируемое излгучение независимо от места попадани  в кассету проходило одинаковое рассто ние в объеме сцинтшш тора. 5 Некоторое leньшeниe эффективности регистрации при малых значени х К, св занное с уменьшением телесного угла захвата света оболочки керном. можно преодолеть известным способом нанесени  тонкого отражающего сло  на поверхность оболочки волокна.

Применение предлагаемого волокна дл  сцинтилл ционных годоскопов с высоким пространственным разрешением обеспечивает увеличение на 20-30% 5 длины чувствительной области годоскопов при сохранении прежнего световыхода; улучшение пространственного разрешени  годоскопов на 30-40%, а также не требует изменений сущест0 вующей технологии изготовлени  двухслойных волокон.