【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马(n/γ)甄别塑料闪烁体及其制备方法，属于辐射探测应用领域。
技术介绍
1、近年来随着探测理论与技术的不断突破，中子探测技术广泛应用于核能发电、核医学、石油测井、边境入口检测及核物理实验研究等领域。闪烁体探测器作为一种常用的中子探测器，分为单晶闪烁体、液体闪烁体和有机塑料闪烁体；单晶闪烁体制备成本较高，液体闪烁体具有毒性，不易储存，在使用中存在可燃、易泄露等潜在风险。近年来，人们发现在有机塑料闪烁体中高浓度添加荧光染料，可使得其兼具中子探测与n/γ甄别能力。它们通常由共轭的聚合物基质和主、次荧光染料组成，具有机械强度高、热稳定性好、易制备、快衰减时间、可加工成任意形状、无毒和耐辐照等优点，因而得到广泛的应用。目前，该类已经实现商业化生产(ej-276)；然而，它的低荧光强度和光产率一直是限制其应用的一个主要因素，但在一些极端环境下，如高温和探测器阵列拼接组合中其硬度和热稳定性还期待进一步改进。因此，研制一种具有高荧光强度和硬度的n/γ甄别塑料闪烁体具有很现实的意义。塑料闪烁体n/γ甄别原理，是利用中子与探测材料相互作用产生的反冲质子与γ射线在材料中产生的电子电离能力的不同，在其能量损失路径上激发生成的三重态密度就不同，在闪烁探测系统探测到的粒子脉冲形状就有差异，即脉冲形状甄别法(psd)实现粒子分辨。
2、常见的n/γ甄别塑料闪烁体的基质有苯乙烯(st)、乙烯基甲苯(vt)。它们与添加到其中的荧光染料分子通常具有较大的第一激发态能量差异，导致基质到荧光染料的激子能量
技术实现思路
1、针对现有塑料闪烁体荧光强度、光产额、硬度不足，本专利技术的目的在于提供一种具有高荧光强度、高硬度以及具有n/γ甄别性能的塑料闪烁体及其制备方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案:
3、本专利技术为一种具有高荧光强度和高硬度的n/γ甄别塑料闪烁体，所述塑料闪烁体由混合基质、主荧光染料、次级荧光染料组成；所述混合基质为乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯的共聚物(vt-mma)，所述交联剂为二乙烯基苯(dvb)；所述芴衍生物为9，9-二甲基芴(mf)；所述主荧光染料选自2,5-二苯基噁唑(ppo)或二联苯(bp)；所述次级荧光染料为7-二乙氨基-4-甲基香豆素(mdac)。
4、本专利技术的n/γ甄别塑料闪烁体以vt-mma为基质，专利技术人发现，在基质中引入mma不仅提高了塑料闪烁体的光产额，而且还提高了塑料闪烁体的硬度。
5、本专利技术的n/γ甄别塑料闪烁体以vt-mma为基质，专利技术人发现，在基质中引入mf提高了塑料闪烁体的光产额和荧光强度。
6、vt-mma的混合基质在270.0nm处有最大的发射峰，而ppo的吸收峰在303.0nm处。两者激发-发射谱峰的重叠较少，激子能量的巨大差异导致fret能量传递效率低下，而mf的吸收峰为260.0nm左右，介于基质和ppo之间，因此本专利技术加入mf能有效的链接基质、主荧光染料之间能量传递中的断层问题，同时增加能量传递效率和提高闪烁体的光产额。
7、本专利技术通过大量的实验，以vt-mma为基质，主荧光染料选自ppo或bp的一种，mdac为次级荧光染料，并添加mf制备成塑料闪烁体。本专利技术提供一种混合基质的塑料闪烁体具有n/γ甄别能力，同时也具有良好的光产额、透光率、硬度和稳定性。
8、优选的方案，所述pvt-pmma共聚物是由vt与mma通过自由基聚合所得，所述vt-mma共聚物中，mma的质量分数为1.0～50.0wt.％，优选10.0～40.0％wt.％，进一步优选为20.0wt.％。
9、专利技术人发现，当闪烁体中添加的mma的浓度在上述优选范围中，最终制备的闪烁体光产额最优。
10、优选的方案，所述芴衍生物mf在塑料闪烁体中的质量分数为0.0～30.0wt.％，优选为20.0～30.0wt.％。
11、专利技术人发现，当闪烁体中添加的mf的浓度在上述优选范围中，最终制备的闪烁体光产额进一步提高。
12、优选的方案，所述dvb在塑料闪烁体中的质量分数为5.0～10.0wt.％，优选为5.0wt.％。
13、优选的方案，所述主荧光染料ppo或bp在塑料闪烁体中的质量分数为0.0～30.0wt.％。
14、优选的方案，所述次级荧光染料mdac在塑料闪烁体中的质量分数为0.1～0.4wt.％。
15、优选的方案，所述偶氮二异丁睛(aibn)在塑料闪烁体中的质量分数为0.01～0.05wt％。
16、本专利技术为一种具有高荧光强度和高硬度的n/γ甄别塑料闪烁体的制备方法，制备步骤如下:称量ppo或bp中的一种、mdac、aibn、dvb、vt等配制为a溶液；称量mf、mma等配制为b溶液；将a和b混合得前驱体溶液。为进一步提高制备闪烁体的品质，需对前驱体溶液进行预处理；所述预处理是将前驱体溶液放置于超声波清洗机中进行超声，将溶质完全溶解；然后在液氮环境下凝固成固体；再抽真空保持无氧环境，真空抽取时间≥2.0min；再重复鼓氮气2次以上，每次2.0min；然后封管，放置在真空干燥箱中确保在真空、无氧环境中按一定温度梯度升温与退火处理，使得前驱体溶液均匀、充分聚合，最后得到n/γ甄别塑料闪烁体。
17、在本专利技术中，在聚合反应之前对前驱体溶液进行预处理，专利技术人发现，通过上述操作，可使得聚合得到的塑料闪烁体样品性能最优。
18、优选的方案，所述vt含量由100.0wt.％减少到50.0wt.％，而mma的含量相应地由0.0wt.％增加到50.0wt.％，优选为8:2。
19、专利技术人发现，将vt和mma的质量比控制在上述范围，可以得到高荧光强度、高硬度和具有n/γ甄别性能的塑料闪烁体。在本专利技术中，将vt、mma的质量比优选为8:2，该配比效果最优，上述质量比是vt、mma单体聚合时的质量比。vt/mma的质量比可根据配制a溶液和b溶液的比例进行调节，以满足不同应用需求。
20、优选的方案，所述前驱体溶液中，ppo或bp的质量分数为0.0～30.0wt.％，mdac的质量分数为0.1～0.4wt.％。
21、优选的方案，所述前驱体溶液中，mf的质量分数为0.0～30.0wt.％。优选的方案，所述前驱体溶液中，dvb的质量分数为1.0～10.0wt.％。
22、优选的方案，所述前本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体。所述塑料闪烁体组成为混合基质、主荧光染料、次级荧光染料；所述混合基质为乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯的共聚物；所述交联剂为DVB；所述芴衍生物为MF；所述主荧光染料选自PPO或BP；所述次级荧光染料为MDAC。
2.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯共聚物由乙烯基甲苯与甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合获得；所述乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的质量分数为0.0～50.0wt.％。
3.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述芴衍生物(MF)在中子/伽马甄别塑料闪烁体中的质量分数为0.0～30.0wt.％。
4.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述主荧光染料(PPO或BP)在中子/伽马甄别塑料闪烁体中的质量分数为0.0～30.0wt.％。
5.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的制备方法，其特征在于制备步骤，如下：称量PPO或BP中的一种、MDAC、AIBN、DVB、乙烯基甲苯等配制为A溶液；称量MF、甲基丙烯酸甲酯等配制为B溶液；将A和B混合得前驱体溶液。为进一步提高制备闪烁体的品质，需对前驱体溶液进行预处理；所述预处理为在液氮环境下凝固成固体，再抽真空保持无氧环境，真空抽取时间≥2.0min；再重复鼓氮气2次以上，每次2.0min；然后封管，放置在真空干燥箱中确保在真空、无氧环境中按一定温度梯度升温与退火处理，使得前驱体溶液均匀、充分聚合，最后得到中子/伽马甄别塑料闪烁体。
7.根据权利要求6所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的制备方法，其特征在于：所述乙烯基甲苯含量由100.0wt.％减少到50.0wt.％，而甲基丙烯酸甲酯的含量相应地由0.0wt.％增加到50.0wt.％；所述前驱体溶液中，MF的质量分数为0.0～30.0wt.％，PPO或BP的质量分数为0.0～30.0wt.％，MDAC的质量分数为0.1～0.4wt.％。
8.根据权利要求6所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的制备方法，其特征在于：所述前驱体溶液中，AIBN的质量分数为0.01～0.05wt.％。
9.根据权利要求6所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的制备方法，其特征在于：所述前驱体溶液中，DVB的质量分数为1.0～10.0wt.％。
10.根据权利要求6所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的制备方法，其特征在于：所述聚合反应过程为：在20～50℃温度下，保温36～60h；再以3～10℃/h的速度升温至70～80℃，保温48～60h；然后以3～10℃/h降温至20～50℃，再保温12～24h。
11.根据权利要求1-5任意一项所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的应用，其特征在于：将所述中子/伽马甄别塑料闪烁体应用于混合辐射场中的中子、伽马射线探测。
...【技术特征摘要】
1.一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体。所述塑料闪烁体组成为混合基质、主荧光染料、次级荧光染料；所述混合基质为乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯的共聚物；所述交联剂为dvb；所述芴衍生物为mf；所述主荧光染料选自ppo或bp；所述次级荧光染料为mdac。
2.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯共聚物由乙烯基甲苯与甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合获得；所述乙烯基甲苯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的质量分数为0.0～50.0wt.％。
3.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述芴衍生物(mf)在中子/伽马甄别塑料闪烁体中的质量分数为0.0～30.0wt.％。
4.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述主荧光染料(ppo或bp)在中子/伽马甄别塑料闪烁体中的质量分数为0.0～30.0wt.％。
5.根据权利要求1所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体，其特征在于：所述次级荧光染料(mdac)在塑料闪烁体中的质量分数为0.1～0.4wt.％。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种具有高荧光强度和高硬度的中子/伽马甄别塑料闪烁体的制备方法，其特征在于制备步骤，如下：称量ppo或bp中的一种、mdac、aibn、dvb、乙烯基甲苯等配制为a溶液；称量mf、甲基丙烯酸甲酯等配制为b溶液；将a和b混合得前驱体溶液。为进一步提高制备闪烁体的品质，需对前驱体溶液进行预处理；所述预处理为在液氮环境下凝固成...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。