Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СОСТАВ ПОЛИМЕРНОГО ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО ДЕТЕКТОРА ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
СОСТАВ ПОЛИМЕРНОГО ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО ДЕТЕКТОРА ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

СОСТАВ ПОЛИМЕРНОГО ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО ДЕТЕКТОРА ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к дозиметрии ионизирующих излучений, а именно к сцинтиляционной дозиметрии. Сущность изобретения: заявляемый состав содержит в качестве вещества, увеличивающего эффективный атомный номер состава - оловянные соли органических кислот общей формулы I (R1COO)lSn(R2)m l = 1, m = 3, R1 и R2 = CnH2n+1, где n = 1 - 17, l = m = 2 R1 и R2 = Ph, CnH2n+1, где n = 1 - 17 в качестве радиолюминофора производные тиофена общей формулы II, где R1=CnH2n+1 при n = 0 - 4 в качестве полимерной матрицы- сополимер метилметакрилата со стиролом и бутилакрилатом. Кроме того, дополнительно он содержит в качестве вещества, увеличивающего световой выход - производные нафталина общей формулы III, где а) R1=R2=R3 = H, б) R1=CH3 R2=R3 = H, в) R1 = H, R2=R3=CH3 при следующем соотношении компонентов, мас. % : вещество, увеличивающее эффективный атомный номер состава 2,5 - 3,0; радиолюминофор - 1,2 - 2,0, вещество, увеличивающее световой выход 5,0 - 15,0, полимерная матрица остальное.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2009525
Класс(ы) патента: G01T1/203
Номер заявки: 5035634/25
Дата подачи заявки: 02.04.1992
Дата публикации: 15.03.1994
Заявитель(и): Московское научно-производственное объединение "НИОПИК"
Автор(ы): Толкачев Б.В.; Попова А.Г.; Пчелинцева Т.Г.; Болдырева Е.А.; Култаев В.Н.
Патентообладатель(и): Московское научно-производственное объединение "НИОПИК"
Описание изобретения: Изобретение относится к дозиметрии ионизирующих излучений, а именно к сцинтилляционной дозиметрии.
Сцинтилляционные детекторы (СД) нашли применение в дозиметрии ионизирующих излучений, в частности гамма излучения, дозиметрия которого имеет большое практическое значение. Однако элементный состав известных СД не эквивалентен элементному составу живой биологической ткани, т. е. эффективный атомный номер состава Zэф.с. отличается от эффективного атомного номера биологической ткани Zэф.б.т. = 7,39-7,42.
Это приводит к значительным погрешностям при измерении величин поглощенных доз гамма-излучения в области энергий, меньших 150 кЭв, где существенно влияние фотоэффекта.
Известны составы СД на основе неорганических радиолюминофоров - сульфидов, активированных серебром и мелью, галогенидов, активированных таллием и др. , величина Zэф.ф которых значительно больше Zэф.ф.б.т. В области малых энергий гамма-излучения детекторы с таким составами повышают величины поглощенных доз [1] .
Известны составы СД на основе органических соединений. Наиболее близким к заявляемому (прототип) является состав на основе полистирола в качестве матрицы с добавками пара-терфенила в качестве ра-диолюминофора и 1,4-ди-/5 -фенилоксазол- 2-ил/-бензола (РОРОР) в качестве смесителя спектра люминесценции [2] .
Недостатками этого состава являются:
- меньший, чем у биологической ткани, эффективный атомный номер Zэф.ф = 6,1, что приводит в области малых энергий гамма-излучения к занижению в 2 раза величин поглощенных доз; - несовпадение максимума спектра спектра люминесценции пара-терфенила λмакс = 355 нм с областью наибольшей чувствительности фотоумножителей 400N450 нм, используемых в качестве фотопримеников дозиметрических приборов, что вызывает необходимость введения дополнительного люминофора-смесителя спектра; - недостаточная прозрачность матрицы - полистирола, что ограничивает размеры детектора, например, волоконных СД.
Задачами изобретения являются:
1. Достижение у заявляемого состава тканевой эквивалентности по гамма-излучению.
2. Приближение области максимума люминесценции заявляемого состава к области максимальной чувствительности фотоэлектронных умножителей с возможностью вариации положения максимума люминесценции.
3. Увеличение прозрачности матрицы.
Задача 1 решается введением в состав оловянных солей органических кислот общей формулы I:
(R1COO)l .Sn(R2)m, где l = 1, m = 3; R1 и R2 = CnH2n+1; n = 1-17
l = m = 2; R1 и R2 = Ph, CnH2n+1, n = 1-17.
Задача 2 решается введением в состав в качестве радиолюминофора производных тиофена общей формулы II:
где R1 = CnH2n+1, n = 0-4.
Задача 3 решается путем использования в качестве матрицы сополимера метилметакрилата (50-70% ) со стиролом (10-30% ) и бутилакрилатом (0-20% ).
В качестве вещества, увеличивающего световой выход люминесценции, состав содержит в количестве 5-15% производные нафталина, общей формулы III

III а-в, где а) R1 = R2 = R3 = H;
б) R1 = CH3, R2 = R3 = H;
в) R1 = H, R2 = R3 = CH3.
Известно исследование одного из производных тиофена/IIД (R1 = трет-ви)/ в качестве активной добавки в лазерных средах [3] .
Однако другие заявленные производные тиофена в качестве люминофоров не исследовались, а в качестве радиолюминофоров производные тиофена не применялись. Выбранный диапазон концентраций радиолюминофора обусловлен тем, что его содержание ниже 1% приводит к заметному снижению световыхода, а концентрации более 2% он не вводится в полимерную матрицу.
Известно применение в составах сцинтилляционных детекторов для исправления их чувствительности с жесткостью излучения таких производных как дифенилртуть и тетрафенилолова [4] . Однако эти соединения ядовиты и труднодоступны, в то время как предлагаемые в заявленном составе для увеличения Zэфф. оловянные соли органических кислот являются продуктами крупнотоннажной химии поскольку используются в качестве стабилизаторов для поливинилхлорида. Выбранный диапазон концентраций обусловлен тем, что в области малых энергий гамма-излучений состав с большими концентрациями завышает, а с меньшими концентрациями занижает измеряемые величины поглощенных доз.
Известно применение сополимера метилметакрилаа со стиролом и бутилакрилатом в световодах для обеспечения их наибольшей прозрачности [5] .
Однако заявляемое соотношение компонентов в качестве полимерной матрицы СД ранее не применялось. Выбор заявляемого соотношения мономеров обусловлен тем, что при увеличении доли акрилатов уменьшается световой выход, а при увеличении доли стирола уменьшается прозрачность матрицы.
Известно применение производных нафталина в жидкостных СД незамещенного нафталина (IIIа) в полимерных СД [6] .
Однако в полимерных СД производные нафталина ранее не применялись. Применение в заявляемом составе производных нафталина III позволяет снизить концентрацию вводимой добавки с 15% в случае нафталина до 5% при использовании замещенных нафталина при сохранении светового выхода. Верхний предел концентрации добавки обусловлен ее растворимостью в полимере, а при концентрациях ниже 5% нет заметного увеличения светового выхода.
П р и м е р. Определение эксплуатационных параметров состава полимерного СД.
Для испытаний готовят СД блочной сополимеризацией заявляемого состава с последующей механической и оптической обработкой. Готовые образцы представляют собой цилиндром 22±0,3 мм и высотой 20 ± 0,3 мм. Измерение светового отклика СД осуществляли с помощью работающего в токовом режиме фотоумножителя, на входное окно которого помещали образец. Над детектором последовательно помещали образцовые спектрометрические гамма-источники - америций-241 и кобальт-60, мощность дозы которых определяли с помощью образцового прибора. Усиленный сигнал с фотоэлектронного умножителя регистрировали с помощью цифрового вольтметра. Определялось отношение откликов и СД заявляемого состава и прототипа. Значения Zэфф. вычислялись в соответствии с [7] . Положение максимума люминесценции λмакс определялось на приборе СДД-2.
Результаты представлены в таблице, из которой видно: 1) значения Zэфф. заявляемого состава в пределах нескольких процентов совпадают с Zэфф.б.т. и на ≈ 20% превышают значение Zэфф.п прототипа; 2) величина светового отклика СД заявляемого состава в области больших и малых энергий гамма-излучения в пределах погрешности измерения пропорциональна величине поглощенной мощности излучений, в то время как СД состава прототипа в 2 раза занижают значение поглощенной дозы в области малых энергий; 3) при варьировании химической формулы люминофора положение максимума люминесценции λмакс меняется в пределах 425-450 нм, оставаясь в пределах области максимальной чувствительности фотоумножителей. (56) 1. Радиоактивные индикаторы в химии. Под ред. В. Б. Лукьянова, М. : Высшая школа, 1985, с. 79.
2. Авторское свидетельство СССР N 172040, кл. G 08 F 212/08, 1965.
3. Каталог активных лазерных сред на основе растворов органических красителей. Под ред. Б. И. Степанова, Минск, 1977, с. 37-38.
4. Авторское свидетельство СССР N 115458, 1958, кл. С 08 F 112/08.
5. Патент Японии N 63-128037, кл. С 07 J 7/00, опублик. 1988.
6. Гуднер О. А. и др. Приборы и техника эксперимента, 1969, вып. 3, с. 66-69.
7. Иванов В. И. Курс дозиметрии. М. : Энергоатомиздат, 1988, с. 56.
Формула изобретения: СОСТАВ ПОЛИМЕРНОГО ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО ДЕТЕКТОРА ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий радиолюминофор и полимерную матрицу, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вещество, увеличивающее эффективный атомный номер состава, и вещество, увеличивающее световой выход, в качестве вещества, увеличивающего эффективный атомный номер состава, взята оловянная соль органических кислот общей формулы
(R1COO)l · Sn(R2)m,
где а) l = 1, m = 3, R1 и R2 - CnH2n+1 при n = 1 - 17;
б) l = m = 2, R1 и R2 - Ph, CnH2n+1 при n = 1 - 17,
в качестве радиолюминофора - производные тиофена общей формулы

где R1 - CnH2n+1 при n = 0 - 4,
в качестве полимерной матрицы - сополимер метилметакрилата со стирлом и бутилакрилатом, а в качестве вещества, увеличивающего световой выход, - производные нафталина общей формулы

где а) R1 = R2 = R3 - H;
б) R1 - CH3, P2 = R3 - H;
в) R1 - H, R2 = R3 - CH3,
при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Вещество, увеличивающее эффективный атомный номер состава 2,5 - 3,0
Радиолюминофор 1,2 - 2,0
Вещество, увеличивающее световой выход 5 - 15
Полимерная матрица Остальное