Оптические характеристики облученных гамма-лучами полимерных сцинтилляторов

---

Оптика и спектроскопия, 2020, том 128, вып. 9
02
Оптические характеристики облученных гамма-лучами полимерных
сцинтилляторов
©
С.В. Афанасьев
1
, А.Ю. Бояринцев
2
, И.А. Голутвин
1
, Э.М. Ибрагимова
3
, А.И. Малахов
1
, И. Нуритдинов
3,¶
,
В.А. Смирнов
1
, М.Ю. Ташметов
3
, Б.С. Юлдашев
3
, З.У. Эсанов
3
1
Объединенный институт ядерных исследований,
141980 Дубна, Россия
2
Институт сцинтилляционных материалов НАН,
61000 Харьков, Украина
3
Институт ядерной физики АН Узбекистана,
100214 Ташкент, Узбекистан
P
e-mail: [e-mail]
Поступила в редакцию 25.02.2020 г.
В окончательной редакции 14.04.2020 г.
Принята к публикации 04.05.2020 г.
Исследовано влияние мощности дозы от 0.00022 до 0.0032 МGy/h и дозы облучения 0.043 и 0.2 МGy
гамма-источника
60
Co, а также окислительных условий на оптические спектры пропускания и поглощения
пластиковых сцинтилляторов марок BC-408
(Bicron, США), UPS-923A (Amcrys-H, Украина) и LHE
(ОИЯИ, Россия) при 300 K. Показано, что с увеличением дозы облучения уменьшается оптическое
пропускание сцинтилляторов в диапазоне 400−850 nm. Заметного влияния адсорбированного кислорода на
индуцированные оптические потери при указанных условиях не было обнаружено.
Ключевые слова: полимерные сцинтилляторы, гамма-облучение, адсорбированный кислород.
DOI: 10.21883/OS.2020.09.49860.58-20
Введение
Полимерные сцинтилляторы
(ПС) широко использу-
ются в различных экспериментах в качестве детекторов
частиц. Эти сцинтилляторы проще в изготовлении, обла-
дают хорошей чувствительностью и быстродействием и,
кроме этого, относительно дешевы
(см., например, [1]).
Тем не менее под воздействием ионизирующих излуче-
ний постепенно ухудшаются оптические свойства сцин-
тилляторов и тем самым уменьшается его светоотда-
ча
[1]. В экспериментах, проводимых, например, на кол-
лайдерах, требуются большие светимости, т. е. детекто-
ры, использующие сцинтилляторы, должны выдерживать
высокие дозы излучения
(например, от 0.01 до 0.1 МGy
в год в течение 10 лет
). Таким образом, существует
необходимость найти такие полимерные сцинтилляторы,
которые могут выдерживать воздействие больших пото-
ков частиц и высокие дозы облучения без существенного
ухудшения их оптических свойств.
Некоторые исследования воздействия гамма-излуче-
ния на различные характеристики сцинтилляторов про-
водились и ранее
(см., например, [2–10]). Так, в ра-
ботах
[2,3] предполагается, что в результате воз-
действия гамма-излучения относительно высоких доз
(0.005 МGy/h или выше) деградация светового пото-
ка будут такой же, как и при более низких дозах.
Авторы
[4] ставят под сомнение это предположение,
считая, что деградация механических свойств поли-
мерных сцинтилляторов зависит от дозы облучения.
Некоторые исследователи указывают на сильную зави-
симость светового выхода сцинтилляторов от мощности
дозы
[1,5–7], что объясняют вхождением кислорода в
объем сцинтилляторов при облучении: считают, что при
наличии растворенного кислорода в ПС происходит
более эффективное образование устойчивых центров
окраски
(не отжигающихся со временем), в то время
как другие утверждают, что значимой зависимости от
мощности дозы нет
[8].
Таким образом, на сегодняшний день не существует
однозначного мнения о влиянии мощности и интеграль-
ной дозы облучения, а также вхождения кислорода в
изменения характеристик полимерных сцинтилляторов
при облучении.
В настоящей работе исследовано влияние мощности и
дозы гамма-облучения, а также присутствия кислорода
на спектры светопропускания и оптического поглощения
облученных ПС марок BC-408, UPS-923A и LHE.