Composite scintillators as new type of a scintillation material

Abstract

For radioecological tasks, we have developed a new type of scintillation materials - composite scintillators, consisting of dielectric gel as a base into which granules of scintillating substances were introduced. It has been shown that such material can be created both on the basis of organic and inorganic granules. In the first case, efficient fast neutron detectors can be created, with neutron discrimination on the background of gamma-radiation close to organic single crystals. In the second case, efficient detectors of thermal neutrons could be developed, with variation of the granule size allowing substantial reduction of the effects of background radiation. Separate fragments of the scintillator can be linked together, creating endless planes. A possibility of using bases with higher radiation hardness as compared with standard scintillator bases, as well as using any scintillating substance for granules allows thinking about possible application of such technological approach not only for radioecological tasks (ultra-low fluxes), but also in high energy physics.

Для радиоэкологических задач нами был разработан новый вид сцинтилляционного материала композиционные сцинтилляторы, состоящие из диэлектрического геля в качестве основы, в которую внедрены гранулы сцинтиллирующего вещества. Показано, что данный материал может создаваться как на основе органических, так и неорганических гранул. Первые позволяют создавать эффективные детекторы быстрых нейтронов со степенью разделения нейтронов на фоне гамма-излучения, близкой к органическим монокристаллам. Вторые явились эффективными детекторами тепловых нейтронов, а варьирование размеров их гранул позволило существенно уменьшить влияние фоновых излучений. Отдельные фрагменты сцинтиллятора можно соединять вместе, создавая бесконечные плоскости. Возможность выбора более радиационно-стойких основ, чем стандартные сцинтилляционные основы, и любых сцинтилляционных веществ для создания гранул позволяет задуматься о возможности использования такого технологического подхода не только для задач радиоэкологии (сверхмалые потоки), но и для задач физики высоких энергий.

Для радiоекологiчних задач нами був розроблений новий вид сцинтиляцiйного матерiалу композицiйнi сцинтилятори, що складаються з дiелектричного гелю в якостi основи, в яку введенi гранули сцинтилюючої речовини. Показано, що даний матерiал може створюватися як на основi органiчних, так i неорганiчних гранул. Першi дозволяють створювати ефективнi детектори швидких нейтронiв з ступенем подiлу нейтронiв на фонi гамма- випромiнювання, близькою до органiчних монокристалiв. Другi є ефективними детекторами теплових нейтронiв, а варiювання розмiрiв їх гранул дозволило iстотно зменшити вплив фонових випромiнювань. Окремi частини сцинтилятора можна з'єднувати разом, створюючи нескiнченнi площi. Можливiсть вибору бiльш радiацiйностiйких основ, нiж стандартнi сцинтиляцiйнi основи, та будь-яких сцинтиляцiйних речовин для створення гранул дозволяє замислитися про можливiсть використання такого технологiчного пiдходу не тiльки для задач радiоекологiї (надслабкi потоки), а й для задач фiзики високих енергiй.