[1]Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в атомной технике и промышленности, биофизике и медицине, физике космических лучей, в частности для создания высокоэффективных детекторов больших объемов и для решения задач по обеспечению безопасности работы ЯР и ЯЭУ.
[2]Известен жидкий сцинтиллятор для регистрации нейтронов, содержащий активатор РРО, сместитель спектра РОРОР, соединение лития и основу сцинтиллятора, в качестве основы он содержит нефтяную фракцию углеводородов с температурой кипения 250-320°С и температурой вспышки насыщенных паров 120°С, прошедшую гидроочистку и гидрогенизацию, а в качестве соединения лития LiOCH3 (метилат лития). При этом он содержит компоненты в следующем составе, г/л:
[3]Нефтяная фракция углеводородов 1
[7](патент РФ № 2078355, оп. 27.04.97. G01T 1/204).
[8]Этот сцинтиллятор узкого профиля, он предназначен только для регистрации нейтронов.
[9]Также известен жидкий сцинтиллятор (патент РФ № 2094824, оп. 27.10.97), который в качестве основы содержит жидкие парафины с температурой кипения 232-334°С, в качестве ароматического углеводорода - нафталин, или - метилнафталин или ксилол или смесь нафталина с ксилолом, в качестве активатора 2-фенил-5-4-бифенил-оксазол (ВРО) или 1,3,5-трифенил-2-пиразолин (ТФП), или 2,5-дифенилоксазол (РРО) при следующем соотношении компонентов, мас.:
[10]Жидкие парафины 79,5-94,5,
[11]Ароматический углеводород 5-20,
[13]Известен жидкий органический сцинтиллятор на основе - РХЕ («Study of phenylxylylethane (PXE) as scintillator for low energy neutrino experiments». Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 585 (2008) 48-60).
[14]Состав сцинтиллятора:
[15]активатор - паратерфенил - р-Тр - 2 г/л,
[16]сместитель спектра - bis-MSB - 20 мг/л;
[17]основа сцинтиллятора - органическая жидкость - PXE.
[18]PXE - органическая жидкость, дорогая, требующая очистки методом адсорбции, прозрачность после очистки составляет порядка 10 м.
[19]Известные жидкие сцинтилляторы, используемые для регистрации нейтринного излучения, обладают рядом недостатков. Они имеют малую прозрачность, низкую температуру вспышки насыщенных паров, токсичны. Все это увеличивает капитальные и эксплуатационные расходы при создании детекторов нейтронов больших размеров. Определенным недостатком упомянутых сцинтилляторов является высокая стоимость используемых для их создания материалов.
[20]Наиболее близкими по характеристикам к заявляемому сцинтиллятору является сцинтиллятор, принятый в качестве прототипа, содержащий активатор РРО, сместитель спектра РОРОР и основу сцинтиллятора - пседокумин (PC) (The Borexino detector at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume 600, Issue 3, 11 March, 2009, Pages 568-593). Его недостатками также являются высокая токсичность, низкая прозрачность, высокая стоимость. Прозрачность сцинтиллятора на основе PC составляет 7-8 м, а световыход порядка 10000 фотонов/МэВ.
[21]Задачей изобретения является снижение пожароопасности, уменьшение токсичности и повышение прозрачности сцинтиллятора, снижение расходов на создание.
[22]Для этого предложен жидкий органический сцинтиллятор, состоящий из активатора РРО, сместителя спектра РОРОР и основы сцинтиллятора, при этом в качестве основы он содержит смесь синтетических углеводородов ароматического ряда - линейный алкилбензол с температурой вспышки насыщенных паров 150°С, прошедшую адсорбционную очистку.
[23]При этом он содержит компоненты в следующем составе: линейный алкилбензол 1 л, РРО от 2,5 до 3,5 г/л, РОРОР от 0,015 до 0,020 г/л.
[24]В данном изобретении в качестве основы сцинтиллятора используется линейный алкилбензол (ЛАБ) с температурой вспышки насыщенных паров выше +150°С. Линейный алкилбензол является продуктом, получаемым из побочных продуктов переработки нефти и используется в качестве основы для создания ПАВ и жидких моющих средств. Линейный алкилбензол - недорогая и нетоксичная органическая жидкость.
[25]Для применения в качестве основы сцинтиллятора линейный алкилбензол подвергается адсорбционной очистке от примесей через колонку с оксидом алюминия.
[26]Такой состав сцинтиллятора удобно использовать как с ФЭУ (фотоэлектронный умножитель), имеющими одинаковую эффективность регистрации света в широком диапазоне длин волн, так и
[27]для ФЭУ с неравномерным распределением эффективности регистрации света по длинам волн. Наличие РОРОР - сместителя спектра высвечивания в составе сцинтиллятора смещает спектр высвечивания в область длин волн от 410 до 430 нм, в этой области большинство ФЭУ имеют максимум эффективности регистрации света.
[28]Пример приготовления сцинтиллятора.
[29]Промышленный линейный алкилбензол очищается от примесей методом адсорбции. В 1 л линейного алкилбензола растворяется 3 г РРО и 0,015 г РОРОР. Для ускорения процесса растворения возможно повышение температуры. Необходимо отметить, что методика очистки и приготовления сцинтиллятора относительно просты и общеизвестны. Сцинтиллятор обладает следующими характеристиками.
[30]Прозрачность на длине 420 нм > 10 м, световыход составляет 115% от сцинтиллятора на основе PC (прототип), исходные материалы доступны и имеют низкую стоимость, сцинтиллятор обладает высокой температурой вспышки и не токсичен.
[31]В качестве эталона для измерения световыхода был взят именно PC, поскольку для него с высокой точностью известен абсолютный показатель световыхода.
[32]Использование предлагаемого жидкого органического сцинтиллятора позволяет решать целый ряд фундаментальных и прикладных задач, снизить затраты на изготовление, снизить пожароопасность при работе с большими объемами.
[33]На фигуре 1 показана зависимость световыхода от концентрации РРО в ЛАБе. Видно, что максимальный световыход достигается уже при концентрации РРО 2,5 г/л, и остается на уровне 110% от эталонного образца до концентрации 3,5 г/л. Поэтому оптимальная концентрация РРО в растворе - 3 г/л.
[34]На фигуре 2 показана зависимость световыхода от концентрации РОРОР в растворе при концентрации РРО - 3 г/л. Максимальный световыход (115% от эталонного образца) достигается при концентрации 0,015 г/л и не меняется при увеличении концентрации в лучшую сторону. Поэтому рекомендуется для изготовления 1 л сцинтиллятора добавлять 0,015-0,020 г/л РОРОР.
[35]Использование предлагаемого жидкого органического сцинтиллятора позволяет решать целый ряд фундаментальных и прикладных задач, снизить затраты на изготовление, снизить пожароопасность при работе с большими объемами. Этот сцинтиллятор обладает рядом достоинств, позволяющих применять его там, где кристаллические сцинтилляторы оказываются непригодными. Он имеет короткое время высвечивания, высокую прозрачность к собственному излучению, им можно придавать любую форму в зависимости от формы детектора, вводить в них источник излучения.
