Підвищення рівномірності характеристик пластмасового сцинтилятору за рахунок зменшення внутрішніх напружень

doi:10.26565/2222-5617-2021-35-05

С.М. Ковальчук http://orcid.org/0000-0002-5791-4810
А.Ю. Бояринцев http://orcid.org/0000-0001-9252-0430

DOI: https://doi.org/10.26565/2222-5617-2021-35-05

Ключові слова: пластмасовий сцинтилятор, полістирол, внутрішні напруження, неоднорідність, відпал, антиадгезійне покриття.

Анотація

У даній роботі представлені результати дослідження впливу внутрішніх напружень на рівномірність сбіру світла у пластмасовому сцинтиляторі (ПС) та встановлення умов отримання довгомірних пластмасових сцинтиляторів з низьким рівнем внутрішніх напружень.
У якості використовуваних дослідних зразків були взяті пластмасові сцинтилятори на основі полістиролу, які були виготовлені у повітряному полімерізаторі з мономеру стиролу шляхом радикальної термоініційованої полімеризації в алюмінієвій ампулі.
Для зменшення внутрішніх напружень в полістирольній полімерній основі ПС проводився відпал зразків сцинтиляторів при температурі 100 0С. Після витримки впродовж 12 годин здійснювалось поступове охолодження зразків зі швидкістю 2,5 0С/год. Для зменшення поверхневих напружень внаслідок адгезії ПС до стінок форми використане внутрішнє покриття форми для полімеризації політетрафторетиленом. Встановлено значення внутрішніх напружень в матеріалі ПС до і після додаткового відпалу зразків, а також у випадку використання антиадгезійного покриття. Контроль внутрішніх напружень здійснювався за допомогою кругового полярископа ПКС-250М. Для обчислення внутрішніх напружень розраховувалася різниця головних напруг у плоских пластинах пластмасового сцинтилятору. Розмір пластин сцинтиляторів для оцінки внутрішніх напружень 10×50×300 мм. Для вимірювання рівномірності розподілу відносного світлового виходу вздовж довгомірного пластмасового сцинтилятора використовувались зразки розміром діаметр 50х1000мм.
Отримані дані показали, що додатковий відпал заготовок пластмасового сцинтилятору та використання антиадгезійного покриття форми для полімеризації зменшує рівень внутрішніх напружень у пластмасовому сцинтиляторі з 1,8÷2,9МПа до 0,55÷1,0МПа. Неоднорідність розподілу відносного світлового виходу вздовж довгомірного пластмасового сцинтилятора
розміром діаметр 50х1000мм вдалось зменшити до ΔС≤3 %.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

The Compact Muon Solenoid. Technical Proposal. CERNLHCC- 94-38, CERN-LHCC-P-1, printed in CERN, (1994), 450 p.

Design of Large Hadron Collider. CERN 91-03, printed in CERN, (1996), 270 p. Tile Calorimeter. Technical Design Report, CERNLHCC- 96-42, CERN-LHCC-P-1, printed in CERN, (1996), 320 p.

T.A.Nepokupnaya, A.A.Ananenko, A.Yu.Boyarintsev, A.A.Bobovnikov, A.V.Gektin, S.N.Kovalchuk, Yu.D.Onufriyev, V.Yu.Pedash. Functional Materials, 24, 678 (2017) https://doi.org/10.15407/fm24.04.678.

E. W.Fischer, M.Dettenmaier. J. Non- Cryst. Solids, 31, 181 (1978)

G.S.J Yeh, J. Macromol. Sci., B6, 465 (1972)

P. Debye, A. M. Bueche. J. Appl. Phys., 20, 518 (1949)

T. Kaino, M. Fujiki, K. Jinguji. Rev. Electr. Commun. Lab., 32, 478 (1984)

Y. Koike. J. Macromol. Sci., 22, 1367 (1989) https://doi.org/10.1021/ma00193a060

V.G.Zubakov, K.B.Bagdasaryan, A.B.Kochikyan, Isotropic scattering in amorphous polymers. Properties and

applications of optically transparent materials, L, (1984), 356 p. (In Russian).

P.M.Pakhomov, A.I.Zubkov, S.D.Khizhnyak. Macromolecular compounds, А, 40, 9, 1451 (1998). (In Russian).

B.V.Grinev, V.G.Senchishin. Plastic Scintillators, Acta, Kharkov (2003), 324 p. (In Russian).

Sina Ebnesajjad. Expanded PTFE Applications Handbook, Technology, Manufacturing and Applications, Imprint:

William Andrew. (2016), 300 p.

Z.Foppl, E.Monch. Praktische Spannungsoptik, Berlin: Springer, (1972), 300 p.