×
10.04.2019
219.017.056a

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОННЫХ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к сцинтилляционным материалам, конкретно к волоконным сцинтилляторам, предназначенным для измерения ионизирующих излучений. Способ получения волоконных сцинтилляторов, включающий разогрев материала сцинтиллятора с последующим формированием структуры волокна, характеризующийся тем, что разогрев материала сцинтиллятора осуществляют при температуре 170-180°С, давлении 120-140 кг/см, при этом формирование волокна проводят методом экструзии со скоростью 1,5-2,0 м/час, а в качестве материала сцинтиллятора используют галогениды металлов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Технический результат - получение методом экструзии из кристаллов на основе твердых растворов галогенидов серебра, легированных TlI, гибких и длинных волоконных сцинтилляторов, обладающих максимумом спектра свечения на длине волны 550 нм.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сцинтилляционным материалам, конкретно, к волоконным сцинтилляторам, предназначенным для измерения ионизирующих излучений.

Гибкие и длинные сцинтилляционные волоконно-оптические кабели необходимы для использования в комплексах и системах радиационного мониторинга с целью обнаружения делящихся материалов и радиоактивных веществ в недоступных для обычных детекторов каналах, щелях, лабиринтах, трубах и т.д., а также для регистрации нейтрино при глубоководных измерениях.

Известен способ микровытягивания из расплава люминесцентных (сцинтилляционных) кристалловолокон на основе LiF или NaF, активированных ураном (U), либо скандием (Sc), либо стронцием (Sr) в количестве 0,1 моль.% [А.Н.Черепанов, В.Ю.Иванов. Т.С.Королева, Б.В.Шульгин. Люминесценция объемных, волоконных и наноразмерных кристаллов LiF и NaF. Екатернибруг, Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ», 2006, с.33-78]. Способ включает разогрев шихты в тигле до температуры плавления с последующим пропусканием расплава сквозь капилляр, затем следует кристаллизация затравки на игле и ее передвижение вдоль оси капилляра тигля со скоростью от 0,1 до 0,86 мм/мин. Недостатки способа и получаемых им волокон: небольшая скорость роста волокна и длина (несколько см). Волокна имеют непостоянный диаметр по длине, что приводит к потерям сцинтилляционного излучения, и их невозможно изогнуть.

Наиболее близким техническим решением является способ получения кристаллических волоконных сцинтилляторов методом лазерного разогрева на основе NaF:Сu и NaF:U, Cu, который включает локальный разогрев лазерным лучом монокристаллического либо поликристаллического стержня при одновременном растягивающем воздействии на него с оптимальной скоростью движения заготовки и волокна, что обеспечивает формирование структуры волокна [А.Н.Черепанов, В.Ю.Иванов, Т.С.Королева, Б.В.Шульгин. Люминесценция объемных, волоконных и наноразмерных кристаллов LiF и NaF. Екатернибруг, Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ», 2006, с.53-60].

Но и этим методом полученные волоконные сцинтилляторы имеют форму, только близкую к цилиндрической, при этом волокна вытягивают короткими (до 5 см) с малой скоростью роста ≈0,8 мм/мин. Они не подлежат изгибу, т.к. ломаются. Кроме того, способ лазерного разогрева является непроизводительным и энергозатратным.

Задачей изобретения является разработка производительного и энергосберегающего способа получения гибких и длинных нанокристаллических волоконных сцинтилляторов, обладающих максимумом спектра свечения на длине волны 550 нм и имеющих цилиндрическую форму по всей длине волокна.

Поставленная задача решается за счет того, что разогрев материала сцинтиллятора осуществляют при температуре 170-180°С, давлении 120-140 кг/см2, при этом формирование волокна проводят методом экструзии со скоростью 1,5-2,0 м/час, а в качестве материла сцинтиллятора используют галогениды металлов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

хлорид серебра 18,0-20,0
бромид серебра 79,4-80,5
Иодид серебра 0,1-0,5
Иодид одновалентного таллия 0,5-1,0

Новые волоконные сцинтилляторы получают из сцинтилляционных кристаллов на основе твердых растворов галогенидов серебра, легированных иодидом одновалентного таллия. Содержание в кристаллах TlI и AgI обеспечивает сцинтилляционные свойства волокон. Они пластичны и не обладают эффектом спайности, в отличие от указанных в прототипе кристаллов NaF и LiF. Поэтому из них получают методом экструзии, т.е выдавливанием монокристаллической заготовки через фильеру, длинные, до 50 м и более, гибкие волоконные сцинтилляторы, имеющие строго цилиндрическую форму по всей длине волокна, что обеспечивает прохождение сцинтилляционного излучения по волокну практически без потерь. Подобные волокна невозможно получить из известных сцинтилляционных кристаллов LiF, NaF, CsI и других, в том числе из оксидных сцинтилляторов.

Новые волокна допускают многоразовый изгиб до радиуса 5 мм без изменения оптических свойств, что объясняется их нанокристаллической структурой. Кроме того, способ экструзии, по сравнению с методами микровытягивания и лазерного разогрева, является энергосберегающим и производительным, т.к. скорость получения волокна 1,5-2,0 м/час, а в прототипе около 0,04 м/час.

Для данного состава сцинтилляционных волокон режимы экструзии (температура, давление, скорость) взаимосвязаны и обеспечивают получение нанокристаллической структуры волокна. Если экструдировать волокно при температуре ниже 170°С, то следует применять давление выше 140 кг/см2 вследствие повышенной вязкости материала, при этом скорость экструзии становится менее 1,5 м/час, а получаемое волокно является хрупким, т.к. имеет микрокристаллическую структуру, в случае разогрева выше 180°С и давлении ниже 120 кг/м2 скорость экструзии становится более 2 м/час. При таких режимах также ухудшаются механические свойства волокна - оно становится хрупким.

Пример 1. Монокристаллическую заготовку диаметром 10 мм высотой 30 мм и составом, мас.%:

хлорид серебра 18,0
бромид серебра 80,5
Иодид серебра 0,5
Иодид одновалентного таллия 1,0

поместили в контейнер, разогрели до 170°С и при давлении 140 кг/см2 провели экструзию волокна со скоростью 1,5 м/час.

Получили 12 м гибкого сцинтилляционного волокна диаметром 0,5 мм по всей длине. В волокне наблюдается полоса люминесценции с максимумом на длине волны 550 нм. Волокно имеет нанокристаллическую структуру с размером зерна до 90 нм, что обуславливает пластичность и прочность волокна.

Пример 2. Методом экструзии получили 12 м гибкого сцинтилляционного волокна диаметром 0,5 мм по всей длине при следующих режимах: температура разогрева монокристаллической заготовки 180°С, давление 120 кг/см2, скорость экструзии 2,0 м/час.

Состав волоконного сцинтиллятора, мас.%:

хлорид серебра 20,0
бромид серебра 79,4
Иодид серебра 0,1
Иодид одновалентного таллия 0,5

Структура волокна нанокристаллическая с размером зерна от 30 до 60 нм. Максимум спектра свечения наблюдается при λ=550 нм.

Пример 3. При температуре 175°С и давлении 130 кг/см2 получили гибкое волокно диаметром 0,5 мм и длиной 12 м, при скорости выдавливания через фильеру 1,7 м/час. Форма волокна - цилиндрическая. Состав волоконного сцинтиллятора, мас.%:

хлорид серебра 19,0
бромид серебра 80,0
Иодид серебра 0,3
Иодид одновалентного таллия 0,7

Волокно данного состава обладает нанокристаллической структурой с размером зерна до 80 нм. Полоса люминесценции имеет максимум на длине волны λ=550 нм.

Пример 4. При режимах, указанных в примере 2, вытянули методом экструзии волоконный сцинтиллятор состава, мас.%:

хлорид серебра 19,00
бромид серебра 80,65
иодид серебра 0,05
иодид одновалентного таллия 0,30

Полоса люминесценции выражена слабо.

Пример 5. При режимах, указанных в примере 1, вытянули методом экструзии волоконный сцинтиллятор состава, мас.%:

хлорид серебра 20,0
бромид серебра 77,5
иодид серебра 1,0
иодид одновалентного таллия 1,5

При таком составе максимум спектра люминесценции смещается в более длинноволновую область спектра.

Технический результат позволяет получать методом экструзии из кристаллов на основе твердых растворов галогенидов серебра, легированных TlI, гибкие и длинные волоконные сцинтилляторы, обладающие максимумом спектра свечения на длине волны 550 нм, которые востребованы для изготовления сцинтилляционных волоконно-оптических систем радиационного мониторинга и для других применений.

Способ получения волоконных сцинтилляторов, включающий разогрев материала сцинтиллятора с последующим формированием структуры волокна, отличающийся тем, что разогрев материала сцинтиллятора осуществляют при температуре 170-180°С, давлении 120-140 кг/см при этом формирование волокна проводят методом экструзии со скоростью 1,5-2,0 м/ч, а в качестве материала сцинтиллятора используют галогениды металлов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 28 items.
10.12.2014
№216.013.0ce6

Способ диагностики реальной структуры кристаллов

Использование: для диагностики реальной структуры кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют электронно-микроскопическое и микродифракционное исследования кристалла, при этом в случае присутствия на электронно-микроскопическом изображении исследуемого нанотонкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534719
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2015
№216.013.9656

Способ визуализации ротационного искривления решетки нанотонких кристаллов

Способ визуализации ротационного искривления решетки нанотонких кристаллов включает получение электронно-микроскопического изображения нанотонкого кристалла в светлом и темном поле, получение электронограммы от кристалла, микродифракционное исследование, анализ картины изгибных экстинкционных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570106
Дата охранного документа: 10.12.2015
13.01.2017
№217.015.728e

Способ повышения радиационной стойкости и стабилизации светопропускания германо-силикатных стекловолокон

Изобретение относится к германо-силикатным стекловолокнам. Технический результат изобретения заключается в снижении уровня радиационно-наведенного поглощения, повышении трансмиссионных свойств и надежности Ge-SiO стекловолокон, работающих в радиационных полях. Германо-силикатные стекловолокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598093
Дата охранного документа: 20.09.2016
25.08.2017
№217.015.bf59

Способ диагностики римановой кривизны решетки нанотонких кристаллов

Использование: для диагностики римановой кривизны решетки нанотонких кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что способ диагностики римановой кривизны решетки нанотонких кристаллов включает получение электронно-микроскопического изображения нанотонкого кристалла в светлом поле,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617151
Дата охранного документа: 21.04.2017
25.08.2017
№217.015.c14a

Способ получения нитевидного нитрида алюминия

Изобретение относится к химической технологии получения нитевидных нанокристаллов нитрида алюминия (или нановискеров) и может быть использовано при создании элементов нано- и оптоэлектроники, а также люминесцентно-активных наноразмерных сенсоров медико-биологического профиля. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617495
Дата охранного документа: 25.04.2017
26.08.2017
№217.015.d4d9

Рабочее вещество для термоэкзоэлектронной дозиметрии высокоэнергетического электронного излучения

Изобретение относится к термоэкзоэлектронной (ТЭЭ) дозиметрии электронного излучения и может быть пригодно для высокодозной дозиметрии электронного излучения высоких энергий (до 10 МэВ). Рабочее вещество для термоэкзоэлектронной дозиметрии электронного излучения высоких энергией на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622240
Дата охранного документа: 13.06.2017
29.12.2017
№217.015.f410

Способ получения диссипативных структур

Использование: для получения диссипативных структур. Сущность изобретения заключается в том, что способ получения диссипативной структуры в аморфной пленке в виде нанотонких кристаллов с упругим ротационным искривлением решетки включает нагревание и последующее охлаждение, где предварительно на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637396
Дата охранного документа: 04.12.2017
20.01.2018
№218.016.1381

Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды

Изобретение относится к фотонно-кристаллическим световодам для волоконной оптики среднего инфракрасного диапазона спектра, конкретно к медицинским СО лазерам. Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды содержит сердцевину и оболочку, состоящую из стержней, расположенных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634492
Дата охранного документа: 31.10.2017
29.05.2018
№218.016.56a7

Способ повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода/вывода свч-излучений (варианты)

Изобретение относится к электронной и ускорительной технике для повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода и/или вывода энергии СВЧ-излучения в волноводные ускоряющие структуры и может быть использовано при создании/эксплуатации мощных современных ускорителей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654582
Дата охранного документа: 22.05.2018
09.06.2018
№218.016.5cf4

Рабочее вещество для термолюминесцентной дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения

Изобретение относится к области радиоэкологического мониторинга и дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения и может быть использовано в персональных и аварийных дозиметрах для определения дозозатрат персонала рентгеновских кабинетов, мобильных комплексов радиационного контроля, зон с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656022
Дата охранного документа: 30.05.2018
+ добавить свой РИД