Изобретение относитс к области экспериментальной дерной физики и может использоватьс в любой области техники, в которой примен ютс жидкостные спинтилц ционные счетчики и жидкостные световоды.The invention relates to the field of experimental nuclear physics and can be used in any field of technology in which liquid spinning counters and liquid optical fibers are used.
Известны жидкостные сцинтилл 1 ионные счетчики, включаюрще в себ заполненный жидким сцинтилл тором контейнер из прозрачных материалов, заключенный дл прочности и металлический или шхастмассовый корпус, и фотоумножители, просматривающие объем контейнера через прозрачные окна. Светособирание в таких счетчик«с осуществл етс за счет полного внутреннего отражени света на границе контейнер - воздупный промежуток между внешней границей прозрачного контейнера и корпусом счетчика, а также за счет зеркального или диффузного отражени на внутренней поверхности корпуса счетчика.Liquid scintilla 1 ion counters are known, including a container of transparent materials filled with a liquid scintillator, enclosed for durability and a metal or schastmass body, and photomultipliers that look through the volume of the container through transparent windows. The light wiping in such a meter is accomplished by total internal reflection of light at the container boundary — the air gap between the outer boundary of the transparent container and the meter body, as well as by specular or diffuse reflection on the inner surface of the meter body.
О)ABOUT)
Прозрачные контейнеры изготавлис ваютс из стекла (стекл нные трубы, склеенные из стекл нных пластин контейнеры других форм), а также из полиэтиленовых или лавсановых пленок с клееными или сварными соединени ми. В первом случае сложность Изготовлени крупногабаритных труб или контейнеров других форм из стекла и хрупкость стекла существенно ограничиел вает применение таких счетчиков. Во Transparent containers are made of glass (glass tubes, glued containers of other shapes glued from glass plates), as well as polyethylene or polyester films with glued or welded joints. In the first case, the complexity of the manufacture of large-sized pipes or containers of other shapes from glass and the fragility of glass substantially limits the use of such meters. In
00 СП втором - существенным недостатком вл етс мала прочность сварных или клееных пленочных контейнеров. При больших объемах (часто дес тки и сотни литров) такие контейнеры с большей веро тностью могут разрушатьс либо давать течи, что приводит к выходу счетчиков из стро . Использование же таких достаточно прочных, прозрачных и легкосоедин емых материалов, как органическое стекло, как правило, невозможно из-за их растворимости или набухани в большинстве шщких сциитилл торов . Кроме того, при прот жен ных размерах счетчиков с контейнеракн из оргстекла, лавсановых и поли этюгеновых пленок эффективность свет собирани оказываетс недостаточной из-за невысокого оптического качеств внешней поверхности контейнеров. Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс жидкос ной сцинтилл ционньй счетник, содержащий контейнер дл жидкого сцинтилл тора и фотоэлектронный умножитель причем контейнер имеет прозрачное дл света окно, сочлененное с фотоэлектронным умноло-ггелем, а внутренн поверхность контейнера выполнена отражающей дл света. На внутреннюю поверхность контейнера нанесено покрытие из фторопласта . Счетчик представл ет собой,адронный калориметр с использованием жидкого сцинтилл тора на основе минерал ного масла (60%) и 1,4,4-триметилбен зола (35%) со сцинтиллшшонными t добавками (5%) , Дп повышени эффективности светосбора с несколькими () отражени ми от стенок контейнера изготовлено внутреннее покрытие обеспечивающее- услови полного внутреннего отражени . Коэффициент прелр лени сцинтилл тора п .7, поэто му используют фторопластовую пленку (пф 1,35) толщиной около 0,025 мм, Пленку с одной стороны покрывают в вакууме алюминием (дл улучшени уаювий поглощени и переизлучени света при малых 10 мм толщинах сцинтилл тора), На слой алюмини нанос т слой адгезива дл приклеивани к cтeнкa { контейнера Длина поглоще .ни света 1 р по графикам, приведен- ным в работе, составл ет 1,7 м дл контейнера диаметром 80 мм и длиной 3,4 м. Подобные счетчики в случае прот женных размеров (длина счетчика 1 существенно больше характерных размеров поперечного сечени г, т.е. 1 20-30 г) имеют низкую эффективность светособирани . Это св зано с малой прозрачностью фторопласта и следовательно, относительно малой величиной коэффициента полного внутреннего отражени , что обусловлено поликристшшической структурой фторопласта. Следует отметить также CJfoжнocть подготонки и приклейки фторошшстовой пленки. Целью изобретени вл етс повышение эфсЬективности светособирани сцинтшишционных детекторов счетчиков . Цель достигаетс тем, что в жидкостном СЦИНТИЛ1ЛЯЦИОННОМ счетчике, содержащем контейнер дл жидкого сцинтилл тора и фотоэлектронный умножитель , причем контейнер имеет прозрачное дл света окно, сочлененное с фотоэлектронным умножителем, а внутренн поверхность контейнера выполнена отражшош;ей дл света, внутренн поверхность контейнера счетчика допооп1ите;(1ьно покрыта пленкой из прозрачного кремнийорганического компаунда типа LTV, имеющего коэффициент преломлени п ё 1,А и обеспечивающего значительно более высокое значение коэффициента полного внутреннего отражени , чем в случае используемых фторопластовых покрытий о . Зеркальную отражаюи ую поверхность формируют в процессе занесени кремнийоргдт-гического ком1паунда на -внутреннюю поверхность |контейнера за счет сил поверхност1НОГО нат жени в тонкой пленке. Высока прозрачность пленки из кремнийорганического компаунда позвол ет одновременно использовать светособирание как за счет полного внутреннего ртражени на границе сцинтилл торпленка из кремнийорганического компаунда , так и за счет зеркального или диффузного отражени на внутренней поверхности контейнера„ На фиг. 1 изображено сечение жидкостного сцинтилл ционного счетчика. Счетчик имеет контейнер 1, на внутренней поверхности которого нанесена пленка из кремнийорганического компаунда 2. Контейнер заполнен жидким сцинтииГ л тором 3, в торце корпуса имеетс окно дл выхода света 4, имеющее оптический контакт с фотоумножителем 5, Пример практической реалшзатщи. Внутреннюю поверхность контейнера 1 счетчика, представл ющего собой фторопластовую трубку диаметром 5 мм, покрывают гшенкой прозрачного кремнийорганического компаунда 2 с поМОЕ;ЬЮ известного способа термической полимеризации. Компаунд на внутреннюю поверхность корпуса наноситс , например, путем перемещени столба неотвержденного компаунда, заполн ющег часть корпуса, с помощьюполированного мета;ишческого шарика или стержн с диаметром на 0,1-0,3 мм меньшим, чем внутренний диаметр корпуса. Длина затухани сцинтютл ционного излучени в С1у1нтилл ционном счетчике, состо щем из фторопластовой трубки с кремнийорганическим покрытием (п 1 заполненном раствором 3 г/л 2,5-дифенилоксазола +0,1 г/л 1,3 дифенил3 стирил-пиразолином в сс -метилнафтал не (П, 1,61), г оставл ет 1 1,5 м, В то-же врем длина затухани света в аналогичном счетчике, но без кремнийорганического покрыти составл ет IQ 0,5 м. Следует отметить, что жидкостные сцинтилл ционные счетчики с использо ванием отражающего покрыти из кремнийорганического компаунда дают заме ный вьшгрыш в светособирании на ФЭУ 5 при условии, что светособирание в исходном счетчике без покрыти из кремнийорганического компаунда определ етс потер ми на отражение света от стенок контейнера, а не поглощени ем излучени самим сцинтшш тором. Аналогичные результаты были получ ны в случае использовани эластичной трубки d 5 мм из полисилоксана и алюминиевой трубки d 5 мм с внутре ними поверхност ми, покрытыми кремнийорганическим компаундом. Кремнийорганический компаунд обладает высокой адгезией к металлам и большинству пластмасс, благодар чем на этих материалах легко образуютс достаточно прочные оптически совершенные пленки из кремнийорганическогс компаунда. Это позвол ет изготавливать жидкостные сцинтилл ционные счетчики и жидкостные световоды с прочными жесткими и гибкими корпусами - контейнерами из широкого набора материалов. Изобретение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными решени ми; получение существенно более высокого светособирани по сравнению со с.гучаем жидкостных счетчиков с внутренним фторопластовым покрытием как за счет более эффективного полного внутреннего отражени , так и за счет одновременного использовани зерка/1ьного шш диффузного отражени ; простоту технологического процесса нанесени кремнийорганического покрыти на внутренние поверхности корпусов - контейнеров счетчиков, изготовленных из разных металлов и пластмасс, что позвол ет создавать жидкостные световоды и счетчики самых различных размеров и форм; возможность изготовлени гибких сцинтшш ционных счетчиков и световодов , что особенно важно дл создани технологически простых конструкций сцинтшиг ционных годоскопов со сцинтшш торами, имеющими поперечные размеры меньшие, чем у фотоумножите- лей, или в случае использовани в годоскопах таких многоканальных фото .приемников, как ЭОП, годоскопические ФЭУ и т.п.00 SP second - a significant drawback is the low strength of welded or glued film containers. With large volumes (often tens and hundreds of liters), such containers are more likely to collapse or leak, which causes the meters to fail. The use of such sufficiently strong, transparent and easily coupled materials as organic glass, as a rule, is impossible due to their solubility or swelling in most soft crystals. In addition, with extended dimensions of counters with plexiglass containers, polyester films and poly ethene films, the collection light efficiency is insufficient due to the low optical quality of the outer surface of the containers. The closest technical solution to the invention is a liquid scintillation counter, containing a container for a liquid scintillator and a photomultiplier, the container having a transparent window for light coupled to the photomultiplier and reflecting the light. On the inner surface of the container coated with fluoroplastic. The counter is a hadron calorimeter using a mineral oil-based liquid scintillator (60%) and 1,4,4-trimethylben ash (35%) with scintillity t additives (5%), Dp increasing the efficiency of light collection with several ( ) reflections from the walls of the container have produced an internal coating providing the conditions for complete internal reflection. The scintillator refractive index p. 7, therefore, a fluoroplastic film (pf 1.35) with a thickness of about 0.025 mm is used. The film is coated on one side with aluminum (to improve light absorption and reradiation of light at small 10 mm thick scintillator), An adhesive layer is applied to the aluminum layer to adhere to the wall {container. The length of light absorbed by 1 p according to the diagrams given in the work is 1.7 m for a container with a diameter of 80 mm and a length of 3.4 m. the case of extended dimensions (the length of the counter 1 is significantly pain f characteristic cross-sectional sizes g, i.e. 20-30 g 1) have a lower light-collection efficiency. This is due to the low transparency of the fluoroplastic and, consequently, the relatively small value of the total internal reflection coefficient, which is due to the polycrystalline structure of the fluoroplastic. It should also be noted the use of preprocessing and gluing fluorine film. The aim of the invention is to increase the efficiency of the light-gathering of scintillation counter detectors. The goal is achieved in that a liquid SCINTILLATION counter contains a container for a liquid scintillator and a photomultiplier tube, the container having a transparent for light window coupled with the photomultiplier tube, and for the light, the inner surface of the container of the counter dopo1; (1coated with a film of a transparent silicone compound of the type LTV, which has a refractive index of 1, A and provides a much higher value of total internal reflection than in the case of the used fluoroplastic coatings of the island.The mirror reflecting surface is formed in the process of deposition of the silicon organic composite on the inner surface of the container due to the surface tension in the thin film. The high transparency of the silicone compound film allows simultaneously use light-coupling both due to complete internal rtragation at the boundary of the scintill torplenka from the organosilicon compound, and due to the mirror or a diffuse reflectance on the inner surface of the container "FIG. 1 shows a section of a liquid scintillation counter. The counter has a container 1, on the inner surface of which a film of silicone compound 2 is applied. The container is filled with liquid scintia with a torus 3, at the end of the case there is a window for light 4 that has optical contact with the photomultiplier 5, An example of practical real life. The inner surface of the container 1 of the meter, which is a fluoroplastic tube with a diameter of 5 mm, is coated with a transparent silicone-silicone compound 2 with WMS; LW of the known method of thermal polymerization. The compound is applied to the inner surface of the body, for example, by moving a column of uncured compound, filling the body part, using a polished metal, ishmic ball or rod with a diameter of 0.1-0.3 mm smaller than the internal diameter of the body. The attenuation length of scintillation radiation in the SlIintlating counter, consisting of a fluoroplastic tube with a silicon coating (n 1 filled with a solution of 3 g / l of 2.5-diphenyloxazole + 0.1 g / l of 1.3 diphenyl 3 styryl-pyrazoline to cc-methyl naphthal not (P, 1.61), g leaves 1 1.5 m. At the same time, the light attenuation length in a similar counter, but without an organosilicon coating, is IQ 0.5 m. It should be noted that liquid scintillation counters with the use of a reflective coating of the silicone compound give replacement The magnitude of the light-gathering on the photomultiplier 5, provided that the light gathering in the original counter without the coating of the organosilicon compound is determined by the light reflection losses from the walls of the container, rather than by the radiation absorbed by the scinct torus itself. Similar results were obtained when using an elastic tube d 5 mm of polysiloxane and an aluminum tube d 5 mm with silicone-coated surfaces inside them. The organosilicon compound has a high adhesion to metals and most plastics, due to which rather durable optically perfect films of organosilicon compounds are easily formed on these materials. This makes it possible to manufacture liquid scintillation counters and liquid light guides with durable rigid and flexible shells — containers from a wide range of materials. The invention provides the following advantages over known solutions; obtaining a significantly higher light gathering as compared with dry liquid counters with an internal fluoroplastic coating both due to more efficient total internal reflection, and due to the simultaneous use of a diffuse reflectance mirror; the simplicity of the technological process of applying the silicone coating on the inner surfaces of enclosures — containers of counters made of different metals and plastics, which makes it possible to create liquid light guides and counters of various sizes and shapes; the possibility of producing flexible scintillation counters and light guides, which is especially important for creating technologically simple designs of scintilla- tion hodoscopes with scintilla- tors having transverse dimensions smaller than those of photomultipliers, or in the case of using multichannel photo receivers in the hodoscopes, Hodoscopic PMT, etc.