Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СВЕТОВОД - Патент РФ 2154290
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СВЕТОВОД
СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СВЕТОВОД

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СВЕТОВОД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Световод используют для обнаружения и измерения ионизирующего излучения (рентгеновского, гамма, альфа и электронного). Состав сцинтилляционного световода - твердые растворы на основе галогенидов серебра, мас.%: AgCl 17,980 - 27,000; AgBr 82,000 - 72,499; AgJ 0,010 - 0,500, которые активированы добавками либо таллия, либо хрома, либо европия, либо церия в количестве 0,01-0.001 мас.%. Световоды получают длиной до 50 м и более. Они негигроскопичны, высоко пластичны, нетоксичны, имеют высокую плотность - 6,4 г/см3 и эффективный атомный номер Zэфф = 42,7-42,8; обладают малым временем высвечивания - 20 нс и имеют удобный для регистрации спектр свечения с максимумом при 400 нм. Рабочий температурный диапазон от -60 до +200°С. 4 з.п. ф-лы.
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: 2154290
Класс(ы) патента: G02B6/02, G02B6/16
Номер заявки: 99110721/28
Дата подачи заявки: 11.05.1999
Дата публикации: 10.08.2000
Заявитель(и): Уральский государственный технический университет
Автор(ы): Жукова Л.В.; Жуков В.В.; Шульгин Б.В.; Макурин Ю.Н.
Патентообладатель(и): Уральский государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к сцинтилляционным материалам, а именно к световодам на основе кристаллических неорганических сцинтилляторов, в которых под действием ионизирующих излучений возникают световые вспышки - сцинтилляции.
Для обнаружения и измерения ионизирующего излучения, особенно в недоступных местах, необходимы длинные, пластичные, нетоксичные и негигроскопичные сцинтилляционные световоды, основными свойствами которых является широкий диапазон прозрачности световода, небольшое время высвечивания, высокая плотность, эффективный атомный номер (Zэфф), оптимальная длина волны, которая соответствует максимуму спектра люминесценции, а также широкий рабочий температурный диапазон.
Известны световоды (нити) небольшой длины (~100 мм) из пластикового сцинтиллятора [1] . Они имеют низкую температуру плавления, поэтому интервал рабочей температуры у них ограничен; невысокую плотность от 1,16 до 1,25 и малую величину Zэфф.
Кроме того, область прозрачности у кристаллических органических сцинтилляторов в основном видимая, т.е. довольно узкая, и они не прочны.
Известны также сцинтилляционные волокна из кристаллического неорганического сцинтиллятора типа CsJ [2, 3]. Авторы отмечают, что прочность экструдированных волокон низка (~1 МПа), что связано с наличием границ блоков [2]. Кроме того при экструзии щелочно-галоидных кристаллов наблюдается высокий коэффициент трения о стенки фильеры, поэтому изготовить из них световоды трудно [3]. Однако высокая температура плавления CsJ дает возможность получения стабильной кристаллической структуры путем выращивания световодов из расплава [3]. Недостатком таких световодов, кроме высокой гигроскопичности и низкой прочности, является и малая длина.
Наиболее близким техническим решением является световод из иодида натрия [4] , который является сцинтилляционным материалом, и предназначен для отделения и экранирования сцинтиллятора от радиоактивного излучения фотоэлемента.
К недостаткам такого световода, как и для световода из иодида цезия [2,3] , относится высокая гигроскопичность, низкая прочность и малая длина световодов (несколько мм).
Целью изобретения является получение длинных (несколько метров), пластичных, негигроскопичных и нетоксичных сцинтилляционных световодов с малым временем высвечивания, удобным для регистрации спектром свечения, высокой плотностью и эффективным атомным номером.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном сцинтиляционном световоде, включающем галогенид металла, согласно изобретения, в качестве галогенида металла используют галогени-ды серебра и активированные добавки (таллий, хром, европий, церий) при следующем отношении ингредиентов, мас. %: хлорид серебра - 17,980 - 27,000; бромид серебра - 82,000 - 72,499; иодид серебра - 0,010 - 0,500 и активированная добавка - 0,010 - 0,001.
Сущность изобретения состоит в том, что сцинтилляционные световоды получают длинные (до 50 м). Они негигроскопичны; высоко пластичны; нетоксичны; имеют высокую плотность - 6,4 г/см3 и эффективный атомный номер Zэфф = 42,7-42,8; обладают малым временем высвечивания - 20 нс и имеют удобный для регистрации спектр свечения с максимумом при 400 нм. Поэтому обычные сурьмяно-цезиевые фотоприемники идеально подходят для работы в сочетании с ними. Эти световоды прозрачны в широкой области спектра и имеют рабочий температурный диапазон от -60oC до +200oC, т.к. состав их - твердые растворы на основе галогенидов серебра в мас.%:
AgCl - 17,980 - 27,000;
AgBr - 82,000 - 72,499;
AgJ - 0,010 - 0,500,
которые активируют добавками в количестве 0,01-0,001 мас.%. В качестве активированных добавок применяют либо таллий, либо хром, либо европий, либо церий.
При увеличении содержания активирующей добавки более 0,01 мас.% световоды быстро "стареют" - разрушаются по границам зерен (пример 4). При уменьшении в световодах активирующей добавки менее 0,001 мас.% сцинтилляционные свойства проявляются слабо (пример 5).
Пример 1
Сцинтилляционный световод длиной 10 м получают методом экструзии из кристаллической заготовки состава твердого раствора в мас.%: AgCl - 17,98; AgBr - 82,00; AgJ - 0,01, активированного таллием, либо хромом, либо европием, либо церием в количестве 0,01%.
Световоды негигроскопичны - растворимость в воде 0,178·10-3 г/дм3; высоко пластичны - минимальный радиус упругого изгиба 5,0 см; прочность на разрыв 200 МПа; время высвечивания - менее 20 нс; плотность 6,4 г/см3; Zэфф - 42,7; максимум спектра люминесценции при λмакс = 400 нм.
Исследования свойств световодов проводятся в УГТУ-УПИ, лаборатория "Сертификация", которая аккредитована и все средства измерений проверены, методики анализа аттестованы.
Сцинтилляционный световод, выбранный в качестве прототипа, гигроскопичен, небольшой длины (1-5 мм), хрупкий, время высвечивания 210 нс, плотность - 3,67 г/см3; Zэфф - 50 [5].
Пример 2
Сцинтилляционный световод получают методом экструзии из кристаллической заготовки твердого раствора состава, мас.%: AgCl - 22,0; AgBr - 77,980; AgJ - 0,015, который активирован добавкой в количестве 0,005%. В качестве добавки может быть таллий, либо хром, либо европий, либо церий.
Длина световода 50 м (в прототипе 1-5 мм), радиус упругого изгиба 4,5 см, прочность на разрыв 200 МПа (против ~1 МПа в прототипе), время высвечивания - менее 20 нс (в прототипе - 210 нс), плотность 6,4 г/см3 (3,67 г/см3 - прототип), спектр люминесценции 400 нм (415 нм - прототип), растворимость в воде при 25oC - 0,178·10-3 г/дм3 (в прототипе 645 г/дм3). Световоды нетоксичны и негигроскопичны (очень гигроскопичны в прототипе).
Пример 3
Сцинтилляционный световод получают методом экструзии из кристаллической заготовки твердого раствора состава, мас.%: AgCl - 27,0; AgBr - 72,499; AgJ - 0,50, который активирован добавкой таллия, либо хрома, либо европия, либо церия в количестве 0,001%.
Длина световода 50 м (1-5 мм в прототипе); он негигроскопичен (очень гигроскопичен в прототипе); не растворим в воде - 0,178·10-3 г/дм3 (очень растворим в прототипе - 645 г/дм3); высокопластичен, радиус упругого изгиба 4,0 см и прочность на разрыв 250 МПа (против ~1 МПа в прототипе); плотность 6,4 г/см3 (3,67 г/см3 - прототип).
Время высвечивания менее 20 нс (210 нс в прототипе); Zэфф = 42,8 (50,0 - прототип); оптимальная длина волны, которая соответствует максимуму спектра люминесценции 400 нм (в прототипе 415 нм).
Пример 4
Сцинтилляционный световод получают методом экструзии из кристаллической заготовки твердого раствора состава, мас.%: AgCl - 24,94; AgBr - 75,00; AgJ - 0,010, который активирован добавкой таллия, либо хрома, либо европия, либо церия в количестве 0,05%.
Получен световод длиной 3 м, который после изгиба до радиуса в 20 см темнеет на воздухе, т.е. быстро "стареет".
Пример 5
Сцинтилляционный световод получают методом экструзии из кристаллической заготовки твердого раствора состава, мас.%: AgCl - 24,95; AgBr - 75,00; AgJ - 0,0495; активированная добавка (таллий, хром, европий, церий) в количестве 0,0005%.
Длина световода 10 м, радиус упругого изгиба 5 см, прочность на разрыв 200 МПа, плотность и растворимость как в примере 1, но световоды не обладают сцинтилляционными свойствами.
Таким образом, предлагаемые световоды являются негигроскопичны, т.е. практически не растворимы (в прототипе - очень растворимы и гигроскопичны) и высокопластичны, что позволяет изготавливать методом экструзии длинные световоды - до 50 м и более, против 1-5 мм в прототипе. Время высвечивания в 10 раз меньше, чем в прототипе. Световоды нетоксичны, а рабочий температурный диапазон от -60oC до +200oC, т.к. температура плавления галогенидов серебра ~420oС.
На основе разработанных световодов могут изготавливаться сцинтиллирующие волоконно-оптические устройства и кабели, что дает толчок развитию новых технологий в оптоэлектронике и системах радиационного мониторинга.
Литература
1. Акимов Ю.К. Сцинтилляционные методы регистрации частиц больших энергий. Изд. МГГ, 1963, с. 151.
2. Антонив И. П. , Гарапын И.В. и др. Исследование физических свойств монокристаллов галогенидов цезия и волокон, полученных на их основе. Сб. тезисов докладов Всесоюзной конференции "Волоконная оптика", Москва, 1990, с. 333.
3. Кацуяма Т., Мацамура X. Инфракрасные волоконные световоды. (перевод Плотниченко и Войцеховского), Москва, 1992, с. 175, 187.
4. Патент США (US) N 4586785. Световод из иодида натрия.
5. Физический энциклопедический словарь, том 5, изд. "Советская энциклопедия", Москва, 1966, с. 109.
Формула изобретения: 1. Сцинтилляционный световод, включающий галогенид металла, отличающийся тем, что в качестве галогенида металла используют галогениды серебра и активированную добавку при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Хлорид серебра - 17,980 - 27,000
Бромид серебра - 82,000 - 72,499
Иодид серебра - 0,010 - 0,500
Активная добавка - 0,010 - 0,001
2. Сцинтилляционный световод по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированной добавки применяют таллий.
3. Сцинтилляционный световод по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированной добавки применяют хром.
4. Сцинтилляционный световод по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированной добавки применяют европий.
5. Сцинтилляционный световод по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированной добавки применяют церий.