[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 LiОСН3 (метилат лития). При этом он содержит компоненты в следующем составе, г/л:
[3]Нефтяная фракция углеводородов - 1
[7](патент РФ №2078355, oп. 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, oп. 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 (РХЕ) 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 - РХЕ.
[18]РХЕ - 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. Наиболее близким 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.
[20]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, 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, а в качестве активатора паратерфенил (р-Тр).
[23]При этом он содержит компоненты в следующем составе: линейный алкилбензол
[24]1 л, паратерфенил (р-Тр) от 1,5 до 2 г/л, РОРОР от 0,010 до 0,020 г/л.
[25]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.
[26]Для применения в качестве основы сцинтиллятора линейный алкилбензол подвергается адсорбционной очистке от примесей через колонку с оксидом алюминия. Использование в качестве активатора р-Тр позволит, не ухудшая световыход, удешевить конечный продукт.
[27]Пример приготовления сцинтиллятора.
[28]Промышленный линейный алкилбензол очищается от примесей методом адсорбции. В 1 л линейного алкилбензола растворяется от 1,5 до 2 г р-Тр и от 0,010 до 0,02 г РОРОР. Для ускорения процесса растворения возможно повышение температуры. Необходимо отметить, что методика очистки и приготовления сцинтиллятора достаточно просты.
[29]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 фиг.1 показана зависимость световыхода от концентрации р-Тр в ЛАБе. Видно, что максимальный световыход достигается при концентрации р-Тр 2 г/л и составляет 85% от эталонного.
[34]На фиг.2 показана зависимость световыхода от концентрации РОРОР в растворе при концентрации р-Тр - 1 и 2 г/л. Максимальный световыход (115% от эталонного образца) достигается при концентрации 0,010 г/л и не меняется при увеличении концентрации в лучшую сторону. Поэтому рекомендуется для изготовления 1 л сцинтиллятора добавлять 0,010-0,020 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.
