Heterostructured organic scintillators with a high pulse-shape discrimination capability for radioecology problems

Studies of the relative Light output and optical transmission of organic composite scintillators with different grain sizes were performed. The research results showed that for samples with grains 0.06…0.3 mm in size, in contrast to the samples with larger grains, the relative light output and optical transmission are lower.Проведено дослідження відносного світлового виходу і оптичного пропускання органічних композитних сцинтиляторів з різним розміром гранул. Результати досліджень показали, що для зразків з фракцією гранул 0,06…0,3 мм, на відміну від зразків з гранулами більшого розміру, відносний світловий вихід і оптичне про-пускання є вкрай низькими.Проведены исследования относительного светового выхода и оптического пропускания органических композитных сцинтилляторов с различным размером гранул. Результаты исследований показали, что для образцов c фракцией гранул 0,06…0,3 мм, в отличие от образцов с крупными гранулами, относительный световой выход и оптическое пропускание крайне низки

Development of radiation resistant scintillators based on rare-earth aluminates

LuYAG∶Ce and YAG∶Ce,Ca crystals were obtained by the Czochralski method using tungsten crucibles in reducing surroundings. Crystals (LuₓY₁₋ₓ)₃Al₅O₁₂∶1%Ce and crystals of YAG:Ce,Ca with different concentrations of Ce and Ca were grown. Studies and analyses of their characteristics were carried out. The analysis of their characteristics is based on experimental data that we obtained by measurements of light output, decay time, spectra of luminescence, excitation, and light transmittance.Кристали LuYAG∶Ce та YAG∶Ce,Ca отримані методом Чохральського з використанням вольфрамових тиглів у відновному середовищі. Вирощено кристали (LuₓY₁₋ₓ)₃Al₅O₁₂∶1%Ce та кристали YAG:Ce,Ca з різними концентраціями Ce та Ca. Були проведені дослідження та аналіз їх характеристик. Аналіз їх характеристик ґрунтується на експериментальних даних, які отримані нами шляхом вимірювань світлового виходу, часу згасання, спектрів люмінесценції, збудження та пропускання світла

Possible reasons for cracking of composite scintillators after irradiation in an electron accelerator at a high dose rate

Possible reasons for cracking of composite scintillators after irradiation in an electron accelerator at a high dose rate are proposed. The main causes of cracking of composite scintillators, such as ionizing radiation and thermal expansion, are considered. Ionizing radiation can affect the polymer part of the composite scintillator, while thermal expansion mainly affects the crystal grains. A possible mechanism of cracking the composite scintillator during high dose rate irradiation is described.Запропоновано можливі причини розтріскування композиційних сцинтиляторів після опромінення в прискорювачі електронів із великим темпом опромінення. Розглянуто основні причини розтріскування композиційних сцинтиляторів, такі як іонізуюче випромінювання та теплове розширення. Іонізуюче випромінювання може впливати на полімерну частину композиційного сцинтилятору, тоді як теплове розширення в основному впливає на кристалічні гранули. Описано можливий механізм розтріскування композиційного сцинтилятору під час опромінення із великим темпом

Light guides on the base of dielectric gel compositions

Light guides those have to shift the light of scintillator in a longer-wavelength region and collect this light on a photodetector are developed on the base of radiation resistant gel composition Sylgard-527. The luminescent molecules of POPOP(1, 4-bis-(2 (5-phenyloxazole))-benzene), PB (1, 4-diphenyl-1, 3-butadiene), or TP (p-terphenyl) were introduced in the composition. We study the total number of accounts S in the range of the spectrum, it relative value SR, the light transmittance T before and after irradiation. The best results were obtained with POPOP and TP.Спектросмещающие световоды, которые позволяют смещать сигнал со сцинтиллятора в более длинноволновую область и передавать его фотоприемнику, были разработаны на основе радиационно-стойкой гель-композиции Sylgard-527. В качестве люминесцентных молекул в нее вводились молекулы РОРОР (1,4-бис-(2-(5-фенилоксазолил))-бензола), PB (1,4-дифенил-1,3-бутадиен), либо TP ( p-терфенила). Анализируется: количество отсчетов в диапазоне спектра люминесценции S, относительное значение этой величины SR, значение коэффициента пропускания до и после облучения. Наилучшие результаты получены для POPOP и TP.Спектрозмiщуючи свiтловоди, якi дозволяють змiщувати сигнал сцинтилятору в бiльш довгохвильову область i передавати його до фотоприймача були розробленнi на основi радiацiйно-стiйкої гель композицiї Sylgard-527. В якостi люмiнесцентних молекул в неї вводились молекули РОРОР (1,4-бис- (2-(5-фенилоксазолил))-бензол) PB (1,4-дифенiл-1,3-бутадiєну), або TP (-терфенила). Проаналiзовано: кiлькiсть вiдлiкiв у дiапазонi спектра люмiнесценцiї S, вiдносне значення цiєї величини SR, значення коефiцiєнта пропускання до и пiсля опромiнення. Найкращi результати отриманi для POPOP и TP

Influence of radiation conditions on cracking of composite scintillators

The article analyzes two main hypotheses describing the cracking of a composite scintillator in the irradiation zone. This is the "temperature" and "radiation-chemical" hypothesis of cracking. The analysis is based on experimental data that we obtained by irradiating scintillators and the results of model chemical experiments.Аналізуються дві основні гіпотези, що описують розтріскування композиційних сцинтиляторів у зоні опромінення. Це «температурні» і «радіаційно-хімічні» можливі причини розтріскування. Аналіз заснований на експериментальних даних, отриманих нами при опроміненні сцинтиляторів, і результатах модельних хімічних експериментів.Анализируются две основные гипотезы, описывающие растрескивание композиционного сцинтиллятора в зоне облучения. Это «температурные» и «радиационно-химические» возможные причины растрескивания. Анализ основан на экспериментальных данных, полученных нами при облучении сцинтилляторов, и результатах модельных химических экспериментов

Creation of composite scintillators with a short decay time

To date, LuAG:Ce crystals are one of the most common scintillators, since they have been known for a long time and there are technologies for mass production of large-volume crystals. However, the scintillation properties of such crystals can be improved by creating mixed crystals with the replacement of some ions by others. In this work, composite scintillators based on the grown LuYAG:Ce inorganic crystals were produced. For the obtained samples, studies of optical transmission, luminescence, light output, and decay time were carried out. The optimal conditions and sizes of crystalline grains for the creation of composite scintillators have been determined.На сьогодні кристали LuAG:Ce є одними з найпоширеніших сцинтиляторів, оскільки вони відомі вже багато часу та існують технології масового виробництва великих об’ємних кристалів. Однак сцинтиляційні властивості таких кристалів можна покращити шляхом створення змішаних кристалів із заміщенням одних іонів іншими. У роботі були створені композиційні сцинтилятори на основі вирощених неорганічних кристалів LuYAG:Се. Для отриманих зразків були проведені дослідження оптичного пропускання, люмінесценції, світлового виходу та часу згасання. Встановлено оптимальні умови та розміри кристалічних гранул для створення композиційних сцинтиляторів

Radiation resistance of composite scintillators

Radiation resistance of composite scintillators containing grains of organic or inorganic single crystals has been analysed. The analysis is based on the study of composite scintillators containing grains Gd₂SiO₅:Ce (GSO:Ce), Gd₂Si₂O₇:Ce(GPS:Ce), Al₂O₃:Ti, Y₂SiO₅:Ce (YSO:Ce) or Y₃Al₅O₁₂:Ce (YAG:Ce) . This paper presents the results of research and suggests possible mechanisms as well as processes of radiation changes that occur in scintillators due to irradiation. It also discusses how these effects can affect the scintillation characteristics of composite scintillators exposed to radiation.Проаналізовано радіаційну стійкість композиційних сцинтиляторів, на основі гранул органічних та неорганічних монокристалів. Аналіз ґрунтується на вивченні композиційних сцинтиляторів, що містять гранули Gd₂SiO₅:Ce (GSO:Ce), Gd₂Si₂O₇:Ce(GPS:Ce), Al₂O₃:Ti, Y₂SiO₅:Ce (YSO:Ce) або Y₃Al₅O₁₂:Ce (YAG:Ce). Представлені результати досліджень та запропоновано можливі механізми та процеси радіаційних змін, що виникають у сцинтилляторах під дією іонізуючого опромінення. Також представлено, як ці ефекти впливають на радіаційну стійкість композиційних сцинтиляторів.Проанализирована радиационная стойкость композиционных сцинтилляторов, содержащих гранулы органических и неорганических монокристаллов. Анализ основан на изучении композиционных сцинтилляторов, содержащих гранулы Gd₂SiO₅:Ce (GSO:Ce), Gd₂Si₂O₇:Ce(GPS:Ce), Al₂O₃:Ti, Y₂SiO₅:Ce (YSO:Ce) або Y₃Al₅O₁₂:Ce (YAG:Ce). Представлены результаты исследований и предлагаются возможные механизмы и процессы радиационных изменений, происходящих в сцинтилляторах под действием ионизирующего облучения. Также представлено, как эти эффекты влияют на радиационную стойкость композиционных сцинтилляторов

Photoinduced diffraction grating in AgCl-Ag film on surface of silicone gel composition SYLGARD-184

To extract and record scintillations, application of thin silver diffraction grating (DG) on fiber surface has been proposed, the fiber being based on gel composition SYLGARD-184. Such a grating has been formed in photosensitive composite AgCl-Ag film which was thermally deposited on the fiber surface in vacuum. This method has been shown to be suitable for making a film with required waveguide properties and photosensitivity. After irradiation with linearly polarized laser beam and after fixing removal of AgCl, a DG of Ag nanoparticles was obtained. Using diffraction from the DG, refractive index of the optical fiber has been measured. It has been shown that high dose of radiation exposure does not result in changes of properties of the sample obtained

Study of radiation-resistant gel bases for composite detectors

Light transmittance T of the commercially available dielectric gels as a function of integrated radiation dose D was studied in this work. Irradiation of samples was performed by electron accelerator with integrated radiation doses up to 90 Mrad. It allowed choosing the gels for development of radiation-resistant detection systems on their base. It was shown that dielectric gels Sylgard-184 and Sylgard-186 are the most suitable for this purpose due to their mechanical and optical characteristics