Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров
Представлен новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор (ПС) UPS98RH на основе полистирола с добавлением пластификатора, выполняющего функцию усилителя диффузии кислорода и продуктов радиолиза в полистирольной матрице. Проведена серия экспериментов по облучению различных типов ПС при разных...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80528 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров / В.Г. Сенчишин, В.Н. Лебедев, Н.П. Хлапова, А.Ф. Ададуров // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 160-163. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80528 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сенчишин, В.Г. Лебедев, В.Н. Хлапова, Н.П. Ададуров, А.Ф. 2015-04-18T18:02:45Z 2015-04-18T18:02:45Z 2005 Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров / В.Г. Сенчишин, В.Н. Лебедев, Н.П. Хлапова, А.Ф. Ададуров // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 160-163. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80528 539.1.074 Представлен новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор (ПС) UPS98RH на основе полистирола с добавлением пластификатора, выполняющего функцию усилителя диффузии кислорода и продуктов радиолиза в полистирольной матрице. Проведена серия экспериментов по облучению различных типов ПС при разных дозах и мощностях доз. Облучение проводилось гамма-излучением до дозы 10 Мрад при мощности дозы 0,02 и 2 Мрад/ч. Наблюдалась сильная зависимость степени радиационных повреждений от мощности дозы. Показано, что новый радиационно-стойкий сцинтиллятор UPS-98RH, разработанный в НТК «Институт монокристаллов», имеет наибольшую радиационную стойкость по сравнению с известными ПС - SCSN-81T (Kuraray, Япония), BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Украина) и не чувствителен к эффектам мощности дозы. Это качество позволило использовать сцинтиллятор UPS98RH в критических зонах детектора CMS. Представлено новий радіаційно-стійкий пластмасовий сцинтилятор (ПС) UPS98RH на основі полістиролу з додаванням пластифікатора, що виконує функцію підсилювача дифузії кисню і продуктів радіолізу в полістирольній матриці. Проведено серію експериментів по опроміненню різних типів ПС при різних дозах і потужностях доз. Спостерігалася сильна залежність ступеня радіаційних ушкоджень від потужності дози. Опромінення проводилося гамма-випромінюванням до дози 10 Мрад при потужності дози 0,02 і 2 Мрад/годину. Показано, що новий радіаційно-стійкий сцинтилятор UPS-98RH, розроблений у НТК "Інститут монокристалів", має найбільшу радіаційну стійкість у порівнянні з відомими ПС - SCSN-81T (Kuraray, Японія), BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Україна) і нечуттєвий до ефектів потужності дози. Ця якість дозволила використовувати сцинтилятор UPS98RH у критичних зонах детектора CMS. A new radiation hard plastic scintillator (PS) UPS98RH based on polystyrene with addition of plastisizer playing role of diffuse enhancer of oxygen and radiolysis products in the polystyrene matrix. A series of experiments were conducted on irradiation of different types of PS under different doses and dose rates. A strong dependence have been observed of radiation damages level on dose rate. Irradiation was made by gamma radiation up to 10 Mrad doses under 0.02 and 2 Mrad/hour dose rates. It is shown that the new radiation hard scintillator UPS98RH, developed in Institute for scintillating materials have the most radiation hardness compared to known PS – SCSN-81T (Kuraray, Japan), BC-408 (Bicron, USA), UPS923A (Amcrys-H, Ukraine) and insensible to dose rate effects. This attribute allowed scintillator UPS98RH using in critical zones of the CMS detector. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров Новий радіаціонно-стійкий пластмасовий сцинтилятор UPS-98RH для адронних калориметрів New radiation hard plasticscintillator UPS-98RH for hadron calorimeter Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров |
| spellingShingle |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров Сенчишин, В.Г. Лебедев, В.Н. Хлапова, Н.П. Ададуров, А.Ф. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| title_short |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров |
| title_full |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров |
| title_fullStr |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров |
| title_full_unstemmed |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров |
| title_sort |
новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор ups-98rh для адронных калориметров |
| author |
Сенчишин, В.Г. Лебедев, В.Н. Хлапова, Н.П. Ададуров, А.Ф. |
| author_facet |
Сенчишин, В.Г. Лебедев, В.Н. Хлапова, Н.П. Ададуров, А.Ф. |
| topic |
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| topic_facet |
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Новий радіаціонно-стійкий пластмасовий сцинтилятор UPS-98RH для адронних калориметрів New radiation hard plasticscintillator UPS-98RH for hadron calorimeter |
| description |
Представлен новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор (ПС) UPS98RH на основе полистирола с добавлением пластификатора, выполняющего функцию усилителя диффузии кислорода и продуктов радиолиза в полистирольной матрице. Проведена серия экспериментов по облучению различных типов ПС при разных дозах и мощностях доз. Облучение проводилось гамма-излучением до дозы 10 Мрад при мощности дозы 0,02 и 2 Мрад/ч. Наблюдалась сильная зависимость степени радиационных повреждений от мощности дозы. Показано, что новый радиационно-стойкий сцинтиллятор UPS-98RH, разработанный в НТК «Институт монокристаллов», имеет наибольшую радиационную стойкость по сравнению с известными ПС - SCSN-81T (Kuraray, Япония), BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Украина) и не чувствителен к эффектам мощности дозы. Это качество позволило использовать сцинтиллятор UPS98RH в критических зонах детектора CMS.
Представлено новий радіаційно-стійкий пластмасовий сцинтилятор (ПС) UPS98RH на основі полістиролу з додаванням пластифікатора, що виконує функцію підсилювача дифузії кисню і продуктів радіолізу в полістирольній матриці. Проведено серію експериментів по опроміненню різних типів ПС при різних дозах і потужностях доз. Спостерігалася сильна залежність ступеня радіаційних ушкоджень від потужності дози. Опромінення проводилося гамма-випромінюванням до дози 10 Мрад при потужності дози 0,02 і 2 Мрад/годину. Показано, що новий радіаційно-стійкий сцинтилятор UPS-98RH, розроблений у НТК "Інститут монокристалів", має найбільшу радіаційну стійкість у порівнянні з відомими ПС - SCSN-81T (Kuraray, Японія), BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Україна) і нечуттєвий до ефектів потужності дози. Ця якість дозволила використовувати сцинтилятор UPS98RH у критичних зонах детектора CMS.
A new radiation hard plastic scintillator (PS) UPS98RH based on polystyrene with addition of plastisizer playing role of diffuse enhancer of oxygen and radiolysis products in the polystyrene matrix. A series of experiments were conducted on irradiation of different types of PS under different doses and dose rates. A strong dependence have been observed of radiation damages level on dose rate. Irradiation was made by gamma radiation up to 10 Mrad doses under 0.02 and 2 Mrad/hour dose rates. It is shown that the new radiation hard scintillator UPS98RH, developed in Institute for scintillating materials have the most radiation hardness compared to known PS – SCSN-81T (Kuraray, Japan), BC-408 (Bicron, USA), UPS923A (Amcrys-H, Ukraine) and insensible to dose rate effects. This attribute allowed scintillator UPS98RH using in critical zones of the CMS detector.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80528 |
| citation_txt |
Новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор UPS-98RH для адронных калориметров / В.Г. Сенчишин, В.Н. Лебедев, Н.П. Хлапова, А.Ф. Ададуров // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 160-163. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT senčišinvg novyiradiacionnostoikiiplastmassovyiscintillâtorups98rhdlâadronnyhkalorimetrov AT lebedevvn novyiradiacionnostoikiiplastmassovyiscintillâtorups98rhdlâadronnyhkalorimetrov AT hlapovanp novyiradiacionnostoikiiplastmassovyiscintillâtorups98rhdlâadronnyhkalorimetrov AT adadurovaf novyiradiacionnostoikiiplastmassovyiscintillâtorups98rhdlâadronnyhkalorimetrov AT senčišinvg noviiradíacíonnostíikiiplastmasoviiscintilâtorups98rhdlâadronnihkalorimetrív AT lebedevvn noviiradíacíonnostíikiiplastmasoviiscintilâtorups98rhdlâadronnihkalorimetrív AT hlapovanp noviiradíacíonnostíikiiplastmasoviiscintilâtorups98rhdlâadronnihkalorimetrív AT adadurovaf noviiradíacíonnostíikiiplastmasoviiscintilâtorups98rhdlâadronnihkalorimetrív AT senčišinvg newradiationhardplasticscintillatorups98rhforhadroncalorimeter AT lebedevvn newradiationhardplasticscintillatorups98rhforhadroncalorimeter AT hlapovanp newradiationhardplasticscintillatorups98rhforhadroncalorimeter AT adadurovaf newradiationhardplasticscintillatorups98rhforhadroncalorimeter |
| first_indexed |
2025-11-25T03:54:40Z |
| last_indexed |
2025-11-25T03:54:40Z |
| _version_ |
1850503205506514944 |
| fulltext |
УДК 539.1.074
НОВЫЙ РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЙ ПЛАСТМАССОВЫЙ СЦИН
ТИЛЛЯТОР UPS-98RH ДЛЯ АДРОННЫХ КАЛОРИМЕТРОВ
В.Г. Сенчишин, В.Н. Лебедев, Н.П. Хлапова, А.Ф. Ададуров
ИСМА НТК «Институт монокристаллов» НАН, г. Харьков, Украина
Представлен новый радиационно-стойкий пластмассовый сцинтиллятор (ПС) UPS98RH на основе поли
стирола с добавлением пластификатора, выполняющего функцию усилителя диффузии кислорода и продук
тов радиолиза в полистирольной матрице. Проведена серия экспериментов по облучению различных типов
ПС при разных дозах и мощностях доз. Облучение проводилось гамма-излучением до дозы 10 Мрад при
мощности дозы 0,02 и 2 Мрад/ч. Наблюдалась сильная зависимость степени радиационных повреждений от
мощности дозы. Показано, что новый радиационно-стойкий сцинтиллятор UPS-98RH, разработанный в НТК
«Институт монокристаллов», имеет наибольшую радиационную стойкость по сравнению с известными ПС -
SCSN-81T (Kuraray, Япония), BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Украина) и не чувствителен к
эффектам мощности дозы. Это качество позволило использовать сцинтиллятор UPS98RH в критических зо
нах детектора CMS.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее исследование выполнено в связи с
изготовлением сцинтилляционных детектирующих
пластин (тайлов) для торцевого адронного калори
метра (Hadron Endcap (НЕ)) детектора CMS [1].
Отдельные тайлы расположены вблизи оси пучка,
где интенсивность частиц велика и соответственно
велики дозовые нагрузки. За 10 лет работы CMS-де
тектора суммарная доза достигает 10 Мрад при
средней мощности дозы (МД) 1 Мрад/год или
0,0001 Мрад/ч.
В НТК «Институт монокристаллов» разработан
новый радиационно-стойкий сцинтиллятор
UPS98RH. Отличительной особенностью UPS98RH
является присутствие в его составе пластифицирую
щей добавки, выполняющей функцию усилителя
диффузии. В таком пластмассовом сцинтилляторе
(ПС) радиационные повреждения быстро восстанав
ливаются уже в процессе облучения благодаря
многократно ускоренной диффузии продуктов ра
диолиза и кислорода.
ЭКСПЕРИМЕНТ. ОБРАЗЦЫ
Исследовались сцинтилляторы SCSN-81T
(Kuraray, Япония), BC-408 (Bicron, США), UPS923A
(Amcrys-H, Украина) и сцинтиллятор с пластифика
тором UPS98RH (Amcrys-H, Украина).
Были изготовлены образцы в виде стрипов 9×20×
200 мм и прямоугольных тайлов 4×125×125 мм. Все
грани стрипов полировались до оптической чисто
ты.
Тайлы вырезались из 4 мм пластин и имели для
световода канавку стандарта CMS типа «замочная
скважина». В качестве спектросмещающих светово
дов (WLS-fiber) использовалось оптическое волокно
Y11 фирмы Kuraray c полированными торцами.
На стрипах исследовалось влияние гамма-излу
чения на техническую и объемную длину ослабле
ния (TAL и BAL) и коэффициент внутреннего отра
жения R, на тайлах – на световыход.
ИЗМЕРЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Техническая длина ослабления (TAL) измерялась
в режиме постоянного тока с ФЭУ типа Hamamatzu
R1307. Для возбуждения использовался бета-источ
ник 90Sr с 6 мм коллиматором. С целью увеличения
точности измерений дальний от ФЭУ торец стрипа
зачернялся.
Объемная длина ослабления (BAL) и коэффици
ент внутреннего отражения R измерялись на пучке
лазера на парах кадмия с длиной волны 441 нм.
Световыход системы тайл/WLS-fiber измерялся
на космических мюонах по стандартной схеме. Све
товод Y11 не облучался, задний торец не зазеркали
вался.
ОБЛУЧЕНИЕ
Образцы облучались гамма-излучением радиону
клида 60Co дозами 3 и 10 Мрад при мощности дозы
(МД) 0,02 Мрад/ч на установке «Исследователь»
Харьковского национального университета им. В.Н.
Каразина и тормозным излучением пучка ускорите
ля электронов с энергией 20 МэВ с мощностью дозы
2 Мрад/ч в НТЦ ХФТИ. Дозиметрия осуществля
лась водоэквивалентными пленочными детекторами
с погрешностью ±10%. Все эксперименты выполне
ны на воздухе при температуре 20ºС.
РЕЗУЛЬТАТЫ.
ОБЪЕМНАЯ ДЛИНА ЗАТУХАНИЯ (BAL)
На рис. 1 приведена зависимость объемной дли
ны затухания (BAL) от продолжительности выдерж
ки после облучения стрипов дозой 10 Мрад при
мощности дозы 0,02 Мрад/ч.
Сразу после облучения у всех образцов ПС, кро
ме UPS98RH, наблюдается сильное окрашивание в
желтый цвет. При этом все образцы имели припо
верхностную зону просветления. В сцинтилляторе
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 160-163.
160
UPS98RH эта зона не наблюдалась ни сразу после
облучения, ни в период восстановления.
Как видно из рис. 1, в результате облучения BAL
образцов SCSN-81T, BC-408, UPS923A уменьшается
более чем на порядок (от 150 см до примерно 1…2
см). Уменьшение BAL образцов UPS98RH оказалось
наименее значительным – от 170 до 17 см. В течение
первых 30 дней после облучения происходит неко
торое восстановление BAL, а затем прозрачность
всех стрипов начинает снова уменьшаться.
1
10
100
1000
0.1 1 10 100 1000
t, сутки
B
A
L,
с
м
UPS98RH
SCSN81
BC-408
UPS923A
Рис. 1. Зависимость BAL от времени отжига после
облучения дозой 10 Mрад при мощности дозы
0.02 Mрад/ч
На рис. 2 показана зависимость TAL стрипов от
дозы облучения.
Техническая длина ослабления (TAL)
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 10
Доза, Мрад
TA
L,
с
м
UPS-99RH
SCSN-81
UPS-923a
BC-408
Рис. 2. Зависимость TAL от дозы облучения
при мощности дозы 0.02 Mрад/ч
после выдержки 270 сут
До облучения наименьшее значение TAL было у
стрипа из UPS98RH. Но после облучения при дозе
более 2 Мрад значение TAL этого стрипа, наоборот,
оказалось самым большим. После облучения более
высокой дозой – 10 Мрад техническая длина ослаб
ления UPS98RH составляет 17,5 см, т.е. примерно в
полтора раза больше, чем у SCSN-81 и в три раза
больше, чем у ВС-408. Такое резкое снижение TAL
при 10 Мрад у ВС-408 (всего 5 см) может быть свя
зано либо с уменьшением объемной прозрачности
сцинтиллятора (т.е. пожелтением), либо с ухудше
нием отражательной способности его поверхности.
Для выяснения вклада каждого из этих факторов
были выполнены измерения зависимости BAL и ко
эффициента внутреннего отражения R от дозы облу
чения.
На рис. 3 приведена зависимость BAL от дозы
облучения для тех же стрипов. При дозе 10 Мрад
значения BAL сцинтилляторов SCSN-81T, BC-408 и
UPS923A становятся близкими (около 10 см), за ис
ключением сцинтиллятора с пластификатором
UPS98RH, у которого BAL почти в 2 раза больше
(24 см).
1 0
1 0 0
1 0 0 0
0 2 4 6 8 1 0
Д о за , M р а д
B
A
L,
с
м
S C S N -8 1
B C -4 0 8
U P S -9 2 3 a
U P S -9 8 R H
Рис. 3. Зависимость BAL от дозы облучения (мощ
ность дозы 2 Mрад/ч) после отжига
в течение 30 дней
На рис. 4. представлена зависимость коэффици
ента внутреннего отражения R от дозы облучения
для тех же образцов.
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
0 2 4 6 8 10
Доза, Mрад
R
, о
тн
. е
д.
UPS98RH
SCSN-81
UPS923A
BC-408
Рис. 4. Зависимость коэффициента внутреннего
отражения R под углом 5° от дозы при мощности
дозы 0,02 Mрад/ч после отжига 670 сут
Измерения выполнены через 670 сут после облу
чения. Привлекает внимание резкое ухудшение от
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 160-163.
161
ражающей способности даже необлученного образ
ца ВС-408 (R = 0,17), что можно объяснить появле
нием трещин серебра. Признаки серебрения наблю
дались даже на необлученных образцах ВС-408 уже
через несколько месяцев после снятия защитного
фирменного покрытия. Сразу после облучения до
зой 10 Мрад на поверхности образцов ВС-408 нево
оруженным глазом можно было наблюдать трещины
серебра. Через 670 дней у сцинтиллятора с пласти
фикатором UPS98RH, облученного дозой 10 Мрад,
коэффициент отражения R также уменьшается и
становится равным 0,62. На поверхности этих образ
цов возникает матовая пленка светло-коричневого
цвета.
В то же время коэффициенты внутреннего отра
жения остальных образцов меняются незначитель
но. Таким образом, ухудшение TAL сцинтиллятора
BC-408 связано не столько с уменьшением объем
ной длины затухания (пожелтением), а в основном с
ухудшением отражательной способности его по
верхности в результате возникновения микротре
щин серебра.
На рис. 5 показана зависимость световыхода
тайлов от дозы облучения.
0
1
2
3
4
0 2 4 6 8 10
Доза, Mрад
С
ве
т
ов
ой
в
ы
хо
д,
ф
от
оэ
ле
кт
ро
ны
UPS-98RH
BC-408
UPS-923A
SCSN-81
Рис. 5. Зависимость светового выхода системы
тайл-световод от дозы облучения. Измерено через
270 дней после облучения
При дозе 10 Мрад световыход всех тайлов
уменьшился почти в 8 раз. При этом световыход
тайла UPS-98RH оказался в 1,4 раза больше, чем у
тайла ВС-408.
ЭФФЕКТ МОЩНОСТИ ДОЗЫ
Как уже было отмечено, при работе CMS ожида
емая мощность дозы составит 10 Мрад за 10 лет, что
составляет 1 Мрад/год или 0,0001 Мрад/ч. Это вы
зывает существенные затруднения при исследова
нии радиационной стойкости, так как необходимо
учитывать влияние мощности дозы, потому что для
ускорения испытаний используются мощности доз
на 3-5 порядков выше. Эффект мощности дозы ра
нее исследовался в работе [2], в которой показано,
что при естественной (равновесной в воздухе) кон
центрации кислорода в полимерных сцинтилляторах
(ПС) происходит более эффективное образование
устойчивых центров окраски (не отжигающихся со
временем). Полученные в этой работе данные при
ведены на рис. 6 в виде зависимости BAL от мощно
сти дозы для сцинтилляторов SCSN-38, SCSN-81 и
BC-499-35.
Из рисунка видно, что для ВС-499 при уменьше
нии мощности дозы на два порядка BAL уменьшает
ся на порядок, а для SCSN81 всего лишь в два раза.
На основании этих данных можно сделать вывод,
что эффект мощности дозы значителен и различен
для разных типов сцинтилляторов. Поэтому нами
были проведены эксперименты по исследованию за
висимости BAL от мощности дозы для других сцин
тилляторов.
1
10
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000
Мощность дозы, Mрад/час
B
A
L,
с
м
BC-499-35
SCSN-38
SCSN-81
Рис. 6. Зависимость BAL от мощности дозы при
дозе облучения 10 Mрад. Измерения проводились по
сле 7-дневного отжига
На рис. 7 приведена зависимость BAL от мощно
сти дозы для стрипов, облученных дозой 10 Мрад.
Измерения выполнены через 670 дней после облуче
ния. Качественно эти результаты хорошо согласуют
ся с данными работы [2]. Необычным является от
сутствие зависимости BAL от мощности дозы для
стрипа из UPS98RH.
0
5
10
15
20
25
0.010 0.100 1.000 10.000
Мощность дозы, Mрад/час
B
A
L,
с
м
BC-408
UPS99RH
UPS923A
SCSN-81T
Рис. 7. Зависимость BAL от мощности дозы при
дозе облучения 10 Mрад. Измерения проводились по
сле 670-дневного отжига
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 160-163.
162
Этот эффект, как и отмеченный выше эффект от
сутствия зоны просветления у этого сцинтиллятора,
вызван присутствием пластификатора. Пластифика
тор – это вещество, не взаимодействующее с поли
стирольной матрицей, которое во много раз усили
вает диффузию продуктов радиолиза. Поэтому та
кие пластификаторы называют также усилителями
диффузии.
Благодаря усилителю диффузии сцинтиллятор
UPS98RH имеет более высокую радиационную
стойкость по сравнению с известными коммерчески
ми пластмассовыми сцинтилляторами.
ВЫВОДЫ
1. Во всех исследованных ПС, за исключением
UPS98RH, наблюдалась сильная зависимость степе
ни радиационных повреждений от времени облуче
ния, т.е. от мощности дозы.
2. Новый радиационно-стойкий сцинтиллятор
UPS-98RH имеет наибольшую радиационную стой
кость по сравнению SCSN-81T (Kuraray, Япония),
BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Украи
на) и нечувствителен к эффектам мощности дозы.
3. Изменение световыхода тайлов UPS98RH при
дозе облучения 10 Мрад и мощности дозы 0,02
Мрад/ч оказалось в 1,4 раза меньше, чем у тайла
ВС-408. Это качество позволило использовать сцин
тиллятор UPS98RH в критических зонах детектора
CMS.
ЛИТЕРАТУРА
1.The Compact Muon Solenoid. Technical Proposal.
CERN/LHCC 94-38. LHCC/Р-1, 15 December 1994.
2.E. Biagtan, E. Goldberg, J. Harmon, and R. Stephens.
Effect of gamma radiation dose rate on the light output
of commercial polymer scintillators //Nuclear
Instruments & Methods. 1994, v. B93,
p. 296–301.
НОВИЙ РАДІАЦІОННО-СТІЙКИЙ ПЛАСТМАСОВИЙ СЦИНТИЛЯТОР UPS-98RH ДЛЯ АДРОН
НЫХ КАЛОРИМЕТРІВ
В.Г. Сенчишин, В.Н. Лебедев, Н.П. Хлапова, А.Ф. Ададуров
Представлено новий радіаційно-стійкий пластмасовий сцинтилятор (ПС) UPS98RH на основі полістиролу з додаван
ням пластифікатора, що виконує функцію підсилювача дифузії кисню і продуктів радіолізу в полістирольній матриці.
Проведено серію експериментів по опроміненню різних типів ПС при різних дозах і потужностях доз. Спостерігалася
сильна залежність ступеня радіаційних ушкоджень від потужності дози. Опромінення проводилося гамма-випроміню
ванням до дози 10 Мрад при потужності дози 0,02 і 2 Мрад/годину. Показано, що новий радіаційно-стійкий сцинтилятор
UPS-98RH, розроблений у НТК "Інститут монокристалів", має найбільшу радіаційну стійкість у порівнянні з відомими
ПС - SCSN-81T (Kuraray, Японія), BC-408 (Bicron, США), UPS923A (Amcrys-H, Україна) і нечуттєвий до ефектів потуж
ності дози. Ця якість дозволила використовувати сцинтилятор UPS98RH у критичних зонах детектора CMS.
NEW RADIATION HARD PLASTICSCINTILLATOR UPS-98RH FOR HADRON CALORIMETER
V.G. Senchysyn, V.N. Lebedev, N.P. Khalapova, A.F. Adadurov
A new radiation hard plastic scintillator (PS) UPS98RH based on polystyrene with addition of plastisizer playing role of
diffuse enhancer of oxygen and radiolysis products in the polystyrene matrix. A series of experiments were conducted on
irradiation of different types of PS under different doses and dose rates. A strong dependence have been observed of radiation
damages level on dose rate. Irradiation was made by gamma radiation up to 10 Mrad doses under 0.02 and 2 Mrad/hour dose
rates. It is shown that the new radiation hard scintillator UPS98RH, developed in Institute for scintillating materials have the
most radiation hardness compared to known PS – SCSN-81T (Kuraray, Japan), BC-408 (Bicron, USA), UPS923A (Amcrys-H,
Ukraine) and insensible to dose rate effects. This attribute allowed scintillator UPS98RH using in critical zones of the CMS
detector.
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 160-163.
163
|