UA79015C2 - Спосіб обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів - Google Patents

Abstract

Винахід належить до засобів виготовлення детектуючих пристроїв для реєстрації іонізуючих випромінювань які використовуються у медичних діагностичних гамма-камерах. Спосіб обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів включає шліфування їх торцевих поверхонь складом, який містить абразивний матеріал та змочувальну рідину, видалення відходів шліфування шляхом промивання тетраетоксисиланом, обробку промитої поверхні з боку вхідного вікна сухим абразивним матеріалом з високою відбивною здатністю. За винаходом, як змочувальну рідину використовують суміш олігодиметилсилоксану ПМС-5 і олігодіетилсилоксану ПЕС-3, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: олігодіетилсилоксан ПЕС-3 5-20 олігодиметилсилоксан ПМС-5 решта. Винахід забезпечує покращення сцинтиляційних характеристик детекторів та підвищує стабільність у процесі експлуатації.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до технології виготовлення детектуючих пристроїв для реєстрації іонізуючих 2 випромінювань, у тому числі детекторів великої площі та малої товщини, які використуються у медичних діагностичних гамма-камерах.

Сцинтиляційні детектори, що призначені для діагностичних медичних гамма-камер, відрізняються від звичайних спектрометричних тім, що, крім енергетичного розділення, характеризуються ще й просторовим, яке залежить від характеру розподілу активатора, а також від якості оброблених поверхонь сцинтилятору.

Актуальною проблемою виготовлення зазначених детекторів є вибір такого способу обробки торцевих поверхонь сцинтилятору, що забезпечує не тільки високу однорідність світлового виходу по площині і, як наслідок, хороше енергетичне розділення, але і стабільність зазначених сцинтиляційних характеристик у процесі експлуатації детекторів.

Відомий спосіб обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів (ЕПВ Мо01451659. Кл. (30111/20 1985), що 12 включає шліфування їх торцевих поверхонь абразивним матеріалом з високою відбивною здатністю, наприклад, оксидом алюмінію, розмір часток якого знаходиться в межах 40...100мкм, (номерів абразивного матеріалу 150...400), видалення надлишку абразивного матеріалу за допомогою очищення щіткою або обдуванням.

Недоліком відомого способу є те, що шліфування поверхонь кристалічних заготівок великої площі, що мають, як правило, багато блоків з різною кристалографічною орієнтацією, виявляє блокову структуру і приводить до утворення неоднорідного спотвореного шару, що створює неоднорідність світлозбирання й обумовлює погіршення енергетичного розділу детектора. Крім того, відомий спосіб обробки не забезпечує високої надійності оптичного зчленування обробленої поверхні сцинтилятору з вихідним вікном детектора, а отже й стабільність сцинтиляційних характеристик, тому що на шліфованій поверхні залишаються частки зруйнованого сцинтилятору, що знижує адгезійну міцність з'єднання. с

Найбільш близьким по технічній сутності й обраним у якості прототипу є спосіб обробки поверхні Го) лужно-галоїдних кристалів |Пат. РФ Мо2017170 5 д. 0111/202), що включає шліфування торцевих поверхонь складом, що містить абразивний матеріал - карбід кремнію або електрокорунд з розміром зерна бЗ3мкм та змочувальну рідину - етиловий ефір ортокремневої кислоти (тетраетоксисилан - ТЕОС), промивання відшліфованих поверхонь ТЕОС, обробку промитих поверхонь сухим абразивним матеріалом, що має високий о коефіцієнт відбиття, наприклад, оксидом алюмінію, шляхом його втирання в поверхню, видалення надлишку «-- абразивного матеріалу за допомогою очищення щіткою або обдуванням.

Застосування абразиву у складі з ТЕОС дозволяє створити більш сприятливі умови роботи абразиву, за о рахунок розклинуваючої дії змочувальної рідини, проте у зазначеному способі не забезпечується висока якість Ге») шліфованих поверхонь сцинтиляторів діаметром не менш за 500мм через високу випаровуваність і недостатню 3о мастильну дію ТЕОС, що призводить до утворення налипань та задирів, що погіршують однорідність структури в поверхневого шару і його сцинтиляційних властивостей. Крім того, вадою зазначеного способу обробки є те, що застосування ТЕОС як змочувальної рідини при шліфуванні впливає на організм працюючих у спеціальній "сухій" кімнаті. «

В основу запропонованого винаходу покладено задачу розробити спосіб обробки поверхонь лужногалоїдних З 50 кристалів, великої площі і малої товщини, який забезпечує покращення сцинтиляційних характеристик детектора с та їх стійкість у процесі експлуатації.

Із» Вирішення цієї задачі забезпечується тим, що в способі обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів, що включає шліфування їх торцевих поверхонь складом, що містить абразивний матеріал і змочувальну рідину, видалення відходів шліфування шляхом промивання тетраетоксисиланом, обробку промитої поверхні з боку вхідного вікна сухим абразивним матеріалом з високою відбивною здатністю, відповідно до винаходу, як і змочувальну рідину, використовують суміш олігодиметілсилоксану ПМО-5 і олігодиетілсилоксану ПЕС-3, при (се) наступному співвідношенні компонентів, мас.9о: о ПЕС-3 5-20 -оУу 70 ПМО-5 інше. сл Використання для шліфування лужно-галоїдних кристалів як змочувальну рідину суміші олігоорганосилоксанових рідин ПМО-5 і ПЕС-3, що є поверхнево-активними речовинами і мають мастильну дію, усуває утворення налипань і задирів, що забезпечує покращення якості відшліфованих поверхонь сцинтилятору та поліпшення його сцинтиляційних характеристик. Використання у складі змочувальної рідини о олігодиетілсилоксану ПЕС-3, здатного лише частково розчиняти йодид натрію (втрата маси кристала Маї!:ТІ розмірами їх!хбсм?, зануреного на 10хв у ПЕС складає 0,2396), дозволяє знизити пружні напруження вже на о стадії шліфування. Крім того, наявність етільних груп у ПЕС, забезпечує більш високу розчинність змочувальної рідини в тетраетоксисилані, що забезпечує їх більш повне видалення з обробленої поверхні на стадії очищення 60 відшліфованих поверхонь. Це призводить до підвищення оптичної чистоти поверхні, підвищення надійності оптичного зчленування сцинтилятору з вихідним вікном детектора та покращення сцинтиляційних характеристик детектора. Зазначений зміст ПЕС-3 у змочувальній рідині є оптимальним і обрано у процесі проведення експериментів. Зменшення кількості ПЕС-3 у складі змочувальної рідини, менш за 595 призводить до збільшення пружних напружень на стадії шліфування, що призводить до погіршення якості оброблених поверхонь. Крім того, бо зменшення кількості ПЕС-3 у складі змочувальної рідини призводить до ускладнення видалення залишку адсорбованої змочувальної рідини з поверхні при промиванні. Збільшення кількості ПЕС-3 у складі змочувальної рідини, більш за 2095 призводить до збільшення її в'язкості та поверхневого натягу, що призводить до погіршення якості обробленої поверхні і знижує продуктивність технологічного процесу шліфування.

Олігодиетілсилоксанові рідини ПМО-5 і ПЕС-3 є хімічно інертними, вибухобезпечними, нетоксичними, не спричиняють дратівної дії на шкіру й слизові оболонки, що дозволяє покращити екологічні аспекти технології обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів у "сухій" кімнаті з відносною вологістю повітря до 1905.

У таблиці наведено сцинтиляційні характеристики детекторів на основі лужногалоїдних кристалів у залежності від головних параметрів запропонованого способу обробки їх торцевих поверхонь.

Запропонований спосіб обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів реалізується наступним чином: 70 Приклад 1. Запропонований спосіб був перевірений для детекторів на основі монокристалів Маї/!:ТІ, розмірами 2е63х1О0мм. Відповідно до пропонованого способу, торцеві поверхні сцинтиляторів шліфують складом, що містить, як абразивний матеріал - порошок Е 230 з розміром зерна бЗмкм, а як змочувальну рідину склад, що містить УОмас.уо ПМО-5 і тОмас.бо ПЕС-3. Відшліфовані поверхні промивають ТЕОС. Поверхня сцинтилятору з боку вихідного вікна, після промивання оптично зчленовують з вихідним вікном кремнійорганічним гелем СУРЕЛ 75 СЛ-1. Поверхню сцинтилятора з боку вхідного вікна обробляють оксидом алюмінію з розміром зерна б3мкм до утворення однорідної матової поверхні й упаковують у корпус детектора (приклади 3-5).

Приклади реалізації способу за іншими технічними рішеннями наведено у таблиці (приклади 2, 6, 7). У таблиці також наведено результати вимірів сцинтиляційних характеристик детектора, виготовленого у відповідності з прототипом (приклад 1). Попередньо вимірюють сцинтиляційні характеристики, після чого детектори піддають кліматичним іспитам: впливові температури 1502 протягом 3-Х годин і впливові температури -402С протягом 3-х годин. Потім вдруге вимірюють сцинтиляційні характеристики. Як видно з таблиці, запропонований спосіб обробки поверхонь кристалу Ма!:ТІ у порівнянні з прототипом (приклад 1), забезпечує покращення енергетичного розділення детекторів більш ніж на 13905.

З таблиці видно, що тільки при параметрах процесу обробки, що заявляються, досягається покращення с сцинтиляційних характеристик детекторів і підвищення їх стійкості. Вихід за границі діапазонів значень, що о заявляються, кількості ПЕС-3 у змочувальній рідині (приклади 2, 6, 7) не дозволяє поліпшити сцинтиляційні характеристики і підвищити їх стійкість.

Приклад 2. Запропонований спосіб був реалізований для детекторів на основі полікристалів Маї!:ТІ, розмірами 593х470х9,5мм. Відповідно до запропонованого способу, торцеві поверхні сцинтилятору шліфують юю складом, що містить як абразивний матеріал порошок Е 230 з розміром зерна бЗмкм, а як змочувальну рідину - склад, що містить ПМО-5 (94мас.бв) і ПЕС-3 (бмас.9о). Відшліфовані поверхні промивають ТЕОС. Поверхню сцинтилятору з боку вхідного вікна обробляють оксидом алюмінію з розміром зерна бЗмкм до утворення (ав) однорідної матової поверхні, надлишки абразивного матеріалу видаляють щіткою. Поверхня сцинтилятору з боку Ф вихідного вікна, після промивання оптично зчленовують з вихідним вікном кремнійорганічним гелем СУРЕЛ СЛ-1 | упаковують у корпус детектора (приклад 9). У таблиці також наведено результати вимірів сцинтиляційних - характеристик такого ж детектора, виготовленого у відповідності з прототипом (приклад 8). Попередньо вимірюють сцинтиляційні характеристики детекторів, піддають їх кліматичним іспитам: впливі температури від 1590 до ж459С із швидкістю зміни температури 109С/год. протягом 4 циклів. Потім вдруге вимірюють « сцинтиляційні характеристики. Як видно з таблиці, запропонований спосіб обробки поверхонь кристалів МаїТІ у порівнянні з прототипом, забезпечує поліпшення неоднорідності світлового виходу по площі детектора більш ніж т с на 695, енергетичного розділення більш ніж на 5905. ч Приклад 3. Запропонований спосіб був реалізований для детекторів на основі монокристалів Св1:ТІ » розмірами 2160х5мм. Відповідно до запропонованого способу, торцеві поверхні сцинтилятору шліфують складом, що містить як абразивний матеріал оксид алюмінію з розміром зерна 8Омкм, а як змочувальну рідину склад, що містить ПМО-5 (8Омас.95) і ПЕС-3 (20мас.90). Відшліфовані поверхні промивають ТЕОС, потім - надлишки абразивного матеріалу видаляють щіткою. Поверхні сцинтиляторів з боку вхідного вікна обробляють о сухим оксидом алюмінію з розміром зерна 8Омкм до утворення однорідної матової поверхні. Поверхні сцинтиляторів з боку вихідного вікна після промивання оптично зчленовують із вихідним вікном детектора о кремнійорганічним гелем СУРЕЛ СЛ-1 і упаковують в корпус (приклад 11-13). У таблиці також наведено -лй 20 результати вимірів сцинтиляційних характеристик детектора, виготовленого відповідно з прототипом (приклад 10). Попередньо виміривши сцинтиляційні характеристики, детектори піддають кліматичним іспитам: на вплив сл температури 1002 протягом 3-х годин і вплив температури -602С протягом 3-х годин. Потім вдруге вимірюють сцинтиляційні характеристики. Як видно з таблиці, запропонований спосіб обробки торцевих поверхонь кристалів

Сві:ТІ у порівнянні з прототипом забезпечує покращення енергетичного розділення більш ніж на 10905. 52 Таким чином, запропонований спосіб обробки торцевих поверхонь лужно-галоїдних кристалів забезпечує

Ф! покращення сцинтиляційних характеристик детекторів від 595 до 1595 та їх стабільність у процесі експлуатації. з во шк М ШИ МОЯ По МОЯ ПН пол мац(тІ б3х10 2 Запропонований спосіб 4 - 11,9 - 12,7 Відклеювання ма!:ТтІ І-1мм бо еб3х10

00000117 51171151 01 (веж 00101011 04 вам 51111816 вм 21 12,0 12,6 Відклеювання

Іх1мм 00101081 вояк

Прототип 32 16,6 34 16,8 Без змін. ма!:ТтІ 593х470х9,Б5Ммм

Запропонований спосіб 2,9 15,7 2,8 15,7 Без змін ма!:ТтІ 593х470х9,Б5Ммм 10 Прототип 20,1 20,8 Без змін

СвІСТІ елвох5,о я - - 11 Запропонований спосіб 20 18,9 18,8 Без змін

СвІСТІ елвох5,о 00000585 в век в 11000010

Примітка: С - зміст ПЕС-3 у змочувальної рідині, 5І. - неоднорідність світлового виходу, К - енергетичне розділення. Виміри проведено з ізотопом 241Ат (Еу-6бОкзВ). с

Ф ормула винаходу Го)

Спосіб обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів, що полягає у шліфуванні їх торцевих поверхонь складом, який містить абразивний матеріал та змочувальну рідину, видаленні відходів шліфування шляхом ю промивання тетраетоксисиланом, обробки промитої поверхні з боку вхідного вікна сухим абразивним матеріалом з високою відбивною здатністю, який відрізняється тим, що як змочувальну рідину використовують суміш - олігодиметилсилоксану ПМО-5 і олігодіетилсилоксану ПЕС-3, при наступному співвідношенні компонентів, мас. о

Фо: (о) олігодіетилсилоксан ПЕС-3 5-20 й ї- олігодиметилсилоксан. ПМО-5 решта.

Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних « дю мікросхем", 2007, М 6, 10.05.2007. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і з с науки України. . и? -і се) («в) - 70 сл іме) 60 б5