Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЖА ЖЕ ЖИ

Жидкий сцинтиллятор

 
Жидкие сцинтилляторы проще в изготовлении, чем кристаллические и пластмассовые. Их применяют при детектировании а - [18], ( i-частиц [19], у - [ 2, с. С их помощью в ряде случаев оказывается возможным. Жидкие сцинтилляторы применены в дозиметрии у - и раздельной дозиметрии у - и нейтронного [25] излучений.
Часто жидкие сцинтилляторы используются в виде плоских слоев ( пластин) в контейнерах из органического стекла с полным внутренним отражением на границах.
Световыход жидких сцинтилляторов ниже, чем у лучших кристаллических сцинтилляторов, но тем не менее достигает 60 - 70 % и более от световыхода монокристаллов антрацена. Жидкие сцинтилляторы имеют ряд достоинств, позволяющих применять их для различных целей и в ряде случаев, там, где кристаллические сцинтилляторы оказываются непригодными.
Эффективность жидких сцинтилляторов можно повысить путем введения добавок ( дифенилгексатриен), изменяющих спектр люминесценции в заданном направлении ( например, сдвигающих максимум в область большей чувствительности ФЭУ); однако при этом время высвечивания увеличивается.
Эффективность жидких сцинтилляторов снижается за счет отравления кислородом воздуха, однако она полностью восстанавливается после пропускания аргона. Введение примесей, содержащих серу и галогены, также нежелательно, поэтому перед измерением проба воды должна быть тщательно очищена от всех посторонних примесей, включая радионуклиды различного происхождения.
Применение жидких сцинтилляторов для определения удельной а-активности водных растворов не может дать выигрыша относительно указанного метода, поскольку появляются трудности, связанные, во-первых, с плохой растворимостью водных растворов в сцинтилляторах с высоким световым выходом и, во-вторых, с тем, что световой выход для а-частиц в 8 - 10 раз меньше светового выхода для р-частиц такой же энергии.
В состав жидкого сцинтиллятора обычно входят три основных компонента: растворитель, сцинтиллирующая добавка и сместитель спектра.
Именно с помощью жидкого сцинтиллятора в 1956 г. Рейнесу. Коуэну удалось впервые зарегистрировать одну из разновидностей нейтрино, а именно электронное антинейтрино ( см. гл.
Зависимость изменения угла вращения плоскости поляризации раствора глюкозы в единицах сахарной шкалы от поглощенной дозы. Дозиметры на основе жидкого сцинтиллятора ( бензол активатор или толуол активатор) предназначены для измерения дозы облучения в интервале Ю3 - 105 Дж / кг по уменьшению светового выхода в результате облучения.
Проточные системы с жидким сцинтиллятором, например система BF5025, представляют собой более сложные устройства и во время работы требуют больше внимания оператора.
Полученную воду вводят в жидкий сцинтиллятор и измеряют активность трития на сцинтилляционном бета-спектрометре.
Имеется сходство в поведении кристаллических, пластических и жидких сцинтилляторов, так что, несмотря на то что в поле зрения этого обзора попадают только первые два типа сцинтилляторов, мы будем упоминать и о некоторых исследованиях жидких сцинтилляторов.
Присутствие растворенного кислорода в жидком сцинтилляторе в большинстве случаев оказывает тушащее действие. Авторы работы [32] объясняют вто образованием комплекса кислород - растворитель, играющего роль акцептора энергии, конкурирующего с люминофором. После удаления кислорода продувкой раствора азотом или аргоном световыход повышается.
Эти особенности процессов в жидких сцинтилляторах не могут быть объяснены резонансной передачей энергии от растворителя к активатору или тушителю. Резонансная передача здесь вряд ли может происходить на расстояния, превышающие молекулярные диаметры.

Для всех компонентов, составляющих жидкий сцинтиллятор, - необходима высокая степень чистоты, так как часто примеси соединений, содержащих серу, бром, иод, и некоторых других веществ [26-28] тушат люминесценцию сцинтиллятора.
Подбор компонентов, позволяющих получать эффективные жидкие сцинтилляторы, часто представляет собой довольно сложную задачу. Между основой и добавкой не должно быть химического взаимодействия, они должны быть химически устойчивы при атмосферных условиях и под действием радиоактивных излучений. Растворители, применяемые в качестве сцинтилляционных основ, должны быть прозрачными к излучению растворенных в них добавок, хорошими переносчиками энергии, по возможности менее токсичными и огнеопасными. Активирующие добавки наряду с высокой эффективностью и доступностью должны обладать способностью хорошо растворяться в основах; возникающее при этом концентрационное тушение не должно быть большим.
Для измерения радиоактивности с помощью жидких сцинтилляторов необходимо перенести с хро-матограммы отдельные участки сорбента-носителя в люминесцирующее вещество, которое помещается в измерительный сосуд. Разрешение этого метода определяется шириной участков хроматограммы, отобранных для измерения, и если используется небольшое число участков, то разрешение будет недостаточным.
Конструкция сцинтил.| Сцинтил-ляционный счетчик с коллиматором. Если по условиям работы необходимо использовать жидкий сцинтиллятор, его заливают в специальный контейнер, внутренние стенки которого хорошо отражают свет.
В последние годы находят широкое применение жидкие сцинтилляторы, с помощью которых удается исключить эффект самопоглощения, если возможно получить однородную смесь исследуемого раствора и сцинтиллятора.
Необходимо отметить еще одно важное применение жидких сцинтилляторов. Некоторые из них, в частности сцинтилляторы на основе а-метшшафталина, обладают, подобно органическим сцин-тилляционным кристаллам, по меньшей мере двумя компонентами высвечивания, соотношения интенсивности которых зависят от плотности ионизации.
В работе [57] описан обладающий высокой прозрачностью жидкий сцинтиллятор для счетчиков больших размеров на основе уайт-спирита ( активаторы. Его световыход ( 43 %) после продувки аргоном достигает 82 %; сцинтиллятор рекомендован для использования при исследованиях нейтрино.
Испытание большого числа растворителей в качестве основ жидких сцинтилляторов показало, что наиболее эффективны алкилбен-золы.
Схема опыта для обнаружения нейтрино. Детектором и одновременно мишенью в данных опытах служил жидкий сцинтиллятор объемом 1 л 3 с высоким содержанием водорода и, кроме того, насыщенный кадмием. Его окружали свыше ста фотоумножителей, которые должны были регистрировать световые вспышки. На рис. 95 приведена схема процессов, идущих внутри детектора антинейтрино.
Наиболее распространенными активаторами сцинтилляционных пластмасс, как и жидких сцинтилляторов, являются полифенильные углеводороды и 2 5-диарплзамещенные оксазола [77, 78] и 1 3 4-ок-садиазола [79], прежде всего ге-терфенил, РРО, PBD и РОРОР [ 2, с. Известно применение в качестве активаторов пластмассовых сцинтилляторов 9 10-дифенил-антрацена [71], 1 3 5-триарилпиразолинов - Д2 [81] и соединений других классов.
Система, в ячейке которой происходит смешение потока жидкого сцинтиллятора с элюентом, вытекающим из колонки. В этом случае сцинтиллятор должен растворяться в подвижной фазе.
Итак, при возбуждении быстрыми электронами пластмассовых или жидких сцинтилляторов имеют место какие-то процессы, способные вызвать дезактивацию молекул примеси, получивших энергию электронного возбуждения посредством переноса от основного вещества.
Система, в ячейке которой происходит смешение потока жидкого сцинтиллятора с элюентом, вытекающим из колонки. В этом случае сцинтиллятор должен растворяться в подвижной фазе.

Адсорбенты для ТСХ можно суспендировать почти во всех жидких сцинтилляторах, применив для этого мелкодисперсный кремнезем, например кабосил. Достоинства и недостатки такого метода обсуждаются в гл.
Сцинтилляционный метод, основанный на введении измеряемой жидкости в жидкий сцинтиллятор [3], пригоден только для отдельных органических соединений, которые не сильно гасят люминесценцию. Кроме того, необходимость возобновления сцин-тиллятора при каждом измерении является существенным недостатком метода.
Недостатком описанной системы является то, что эффект гашения в жидком сцинтилляторе может приводить к ошибкам в измерениях скорости счета. Это происходит, например, тогда, когда в разделяемой смеси есть окрашенные вещества или в сцинтиллятор попадает неподвижная фаза из колонки.
При использовании метода, в котором весь поток элюата смешивается с жидким сцинтиллятором, из полученной смеси очень сложно выделить меченые соединения. Такие потери меченого вещества не существенны в том случае, если оно имеется в достаточном количестве. Наш опыт работы в области хроматографии метаболитов меченых пестицидов, выделенных из тканей животных или растений, показывает, что часто количество вещества очень ограничено и следует исключать любые потери. Поэтому мы предпочитаем пользоваться системой детектирования с проточной кюветой, заполненной твердым сцинтиллятором. В этом случае потери образца минимальны.
Это позволяет использовать такой счетчик для регистрации весьма интенсивных излучений, применяя жидкие сцинтилляторы с очень малой длительностью сцинтилляций. Жидкость наливается в цилиндрический стеклянный контейнер с центральной трубкой, в которую вставляется фотоэлемент. Так как в данном случае вместо фотоумножителя используется фотоэлемент, не имеющий внутреннего усиления, то импульсы достаточно большой амплитуды могут возникать только от частиц или квантов, имеющих большую энергию и образующих большое число фотоэлектронов.
Активность трития в природных водах измеряют путем непосредственного введения исследуемой водной пробы в жидкий сцинтиллятор. Используют два типа сцинтилляторов, дающие при смешении с водой истинные растворы и устойчивые эмульсии. В такой сцинтиллятор удается ввести ( по объему) до 20 % воды без заметного расслаивания вод-но-диоксанового раствора. Второй тип сцинтиллятора представляет собой толуольно-водную эмульсию, содержащую эмульгатор ( например, тритон X) и сцинтилляционные добавки. Эффективность регистрации трития в таком сцинтилляционном коктейле около 30 %, но интегральная эффективность выше, чем в первом случае, так как в эмульсию удается ввести до 50 % ( по объему) воды.
Пластмассовые сцинтилляторы - твердые растворы активирующих добавок в полимерных основах - во многом напоминают жидкие сцинтилляторы. У них также имеет место миграция поглощенной энергии от основы к активатору. Поэтому химическое строение полимера и введенного в него люминофора, их спектральные характеристики играют определяющую роль в свойствах сцинтиллятора.
Автоматическая система для конденсации элюата газового хроматографа в растворе жидкого сцинтиллятора, разработанная Томасом и Даттоном. Далее поток газа поступает в Т - образное соединение, где разделенные вещества поглощаются жидким сцинтиллятором, который затем собирается в коллекторе фракций.
Степень гашения при измерении слабых р-излучате-лей зависит от количества вещества и растворителя, добавляемых в жидкий сцинтиллятор, а также от природы и интенсивности окраски раствора. Поэтому эффективность регистрации приходится определять для каждого такого образца в отдельности. Существуют способы сведения эффектов гашения к минимуму. Они заключаются в уменьшении количества образца, подборе растворителя и обесцвечивании окрашенных соединений газообразным хлором перед добавлением сцинтиллятора. В каждом частном случае условия обработки пробы подбираются экспериментально. Однако это не исключает необходимости каждый раз определять эффективность счета.
Если бумажную хроматограмму разрезать на небольшие кусочки и поместить их в измерительные сосуды, заполненные жидким сцинтиллятором, то величину активности можно измерить методом жидкостного сцинтилляционного счета. Такой способ, в частности, пригоден для измерения активности соединений, меченных 3Н, особенно для веществ, растворимых в сцинтилляторе, а также для измерения малых концентраций 14С и других изотопов с низкой энергией излучения. Время измерения зависит от концентрации изотопа и определяется точностью, которую требуется получить в каждом частном случае.
В последнее время созданы также точные детекторы на основе сцин-тилляционных волокон - пластиковых или с жидким сцинтиллятором в капиллярах.
Согласно Бертону и сотрудникам [3, 4], большие величины констант скоростей тушения и передачи энергии в жидких сцинтилляторах, а также минимумы люминесценции в многокомпонентных сцинтилляционных системах, содержащих разбавитель и тушитель, объясняются существенным вкладом в передачу энергии экситонов, охватывающих домены из 10 - 15 молекул растворителя.
РИФ, являются кристаллы mpawc - стильбена, антрацена, п-тер-фенила и n - кватерфенила и жидкие сцинтилляторы, свободные от кислорода. Он приготовлен в специальных условиях в атмосфере, не содержащей кислорода, и состоит из поливинил-толуола 10 % моноизопропилдифенила 35 г. л / г-терфенила 0 5 г. л РОРОР. Такой сцинтиллятор менее эффективен для определения п / у по методу РИФ, чем / пранс-стильбен или жидкий сцинтиллятор, очищенный от примеси кислорода.
Радиометрический метод осуществляется на торцовом счетчике со слюдяным окошком, на проточном 4я - счетчике или с помощью жидких сцинтилляторов.

В одной из первых систем, использованных Сэрпен-силом и Менке [16], весь колоночный элюат смешивался с раствором жидкого сцинтиллятора. Это недостаток системы, поскольку для последующей работы вещества приходится выделять из довольно сложной смеси.
В тех случаях, когда существенную роль играет высокая временная разрешающая способность, или необходимы сцинтилляторы большого объема, применяют жидкие сцинтилляторы [18], у которых, однако, световая отдача приблизительно в два раза меньше, чем у антрацена. В некоторых случаях вещество, излучение которого исследуется, можно добавлять в жидкий сцинтиллятор. Этот метод особенно рекомендуется применять в тех случаях, когда корпускулярное или мягкое волновое излучение сильно поглощается в оправе сцинтиллятора. Вещество, введенное в сцинтиллятор, должно растворяться в нем; оно также не должно мешать флуоресцентному излучению.
Прибор для измерения растворимости. Влажность других растворителей, таких как бензол и толуол, может быть измерена непосредственно в органической фазе, особенно если жидкий сцинтиллятор содержит эти же углеводороды.
Индикаторные жидкости, обладающие у-излучением, регистрируются непосредственно в стволе скважины ( у-каротаж), а изотопы, испускающие р-излучения, анализируются по отобранным пробам в лабораторных условиях счетчиками Гейгера-Мюллера внутреннего наполнения с помощью жидких сцинтилляторов.
Имеется сходство в поведении кристаллических, пластических и жидких сцинтилляторов, так что, несмотря на то что в поле зрения этого обзора попадают только первые два типа сцинтилляторов, мы будем упоминать и о некоторых исследованиях жидких сцинтилляторов.
На практике / близко к единице, р имеет величину порядка 0 1, п обычно составляет 3 - 5, q равно приблизительно 30 для Nal ( Tl), 15 для антрацена, 7 для стильбена и лучших жидких сцинтилляторов. В качестве примера вычислим разрешающую способность сцинтилляционного счетчика Nal ( Tl) для у-излучения Gs137 с энергией 662 кэв.
Световыход жидких сцинтилляторов ниже, чем у лучших кристаллических сцинтилляторов, но тем не менее достигает 60 - 70 % и более от световыхода монокристаллов антрацена. Жидкие сцинтилляторы имеют ряд достоинств, позволяющих применять их для различных целей и в ряде случаев, там, где кристаллические сцинтилляторы оказываются непригодными.
Использование диоксана в качестве растворителя позволяет вводить в значительных количествах воду ( до 20 - 24 %), но при этом снижается интенсивность отдельной световой вспышки на 70 % по сравнению с первоначальной. Жидкие сцинтилляторы на основе диоксана являются наиболее пригодными для водных проб, но их основной недостаток заключается в относительно высокой температуре замерзания.
Жидкие сцинтилляторы чувствительны к загрязнениям растворителя, тушащим флуоресценцию. Поэтому рекомендуется применять химические продукты, специально изготовленные для сцинтилляторов. Особенно сильно уменьшает амплитуды импульсов растворенный кислород.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11