监测辐射的系统和方法_2

文档序号:9248618阅读:来源:国知局
如,次级发光体22可W具有与闪烁物18和/或 初级发光体20的发射光谱交叠的激发光谱。
[0041] 闪烁材料10可W包括其它组成部分,例如主材料15和/或溶剂16。主材料15和 /或溶剂16可有助于闪烁材料10的闪烁性能(例如,通过参与福射捕获、能量传递和光发 射传送)或者基本上可W是对闪烁过程不重要的。主材料15和/或溶剂16可对闪烁材料 10和/或其其它组成部分提供其它好处,例如环境保护、化学稳定性和/或机械稳定性。
[00创闪烁材料10的总光产率ai曲t^eld)--发射的光子与入射福射30的能量的 比一一受闪烁物18、任选的初级发光体20、任选的次级发光体22W及任选的主材料15和 /或溶剂16的类型、分布和/或量的影响。例如,如本文所讨论,较高效率的能量传递可导 致较高的发射比率并且因此较高的光产率。作为另一个实例,溶剂16中闪烁物18的稀释 W及随之发生的平均间隔的增加可导致光产率的减小。然而,如果溶剂参与闪烁过程(例 如,通过在闪烁物18和初级发光体20之间传递能量),则那种减小可W不是线性的。
[0043] 闪烁材料10可W是固体(例如,晶体或聚合塑料)和/或液体。当为液体时,闪 烁材料10可包括闪烁溶液14一一其包括溶剂16和闪烁物18,溶剂16和闪烁物18 -起形 成大部分的闪烁溶液14。闪烁材料10和/或闪烁溶液14也可W具有足够的化学能W便用 作燃料。因此,闪烁材料10可W是燃料-闪烁组合物12。
[0044] 当暴露于福射30时,燃料-闪烁组合物12闪烁并且具有足够的化学能W消耗,产 生动力(例如,热、电力、功)。例如,闪烁溶液14--其至少由溶剂16和闪烁物18组成-- 可基本上由姪类组成,即闪烁溶液14、溶剂16和/或闪烁物18可包括姪类的主要组成部 分。姪类可包括姪类燃料、石油燃料、生物燃料、不饱和姪和/或饱和姪(例如,烧姪、締姪、 诀姪)、直链姪、支链姪、环姪、芳香姪和被一个或多个杂原子例如N、0和S取代的姪类。姪 类燃料通常包括具有6-16、9-16、6-12、9-12、大于6和/或大于8个碳原子的直链烧姪。姪 类燃料可W是适合在发动机例如内燃机中燃烧的燃料。燃料-闪烁组合物12可W具有大 于30、40、50或60的十六烧值,并且可W具有大于20MJ/kg、30MJ/kg或40MJ/kg的能量密 度(20°C下)。姪类燃料的说明性的、非排他性的实例包括航空燃料、喷气燃料、煤油、航空 汽油、汽油和柴油。
[0045] 燃料-闪烁组合物12的溶剂16可明显地传递由燃料-闪烁组合物12内吸收的 福射30生成的闪烁发射光32。例如,溶剂16在闪烁发射光32的波长范围内的一种或多 种波长的光(任选地所有的光)下可W基本上是透明的。溶剂16传递大于90%/cm、95% /cm或99% /cm的在闪烁发射光32的波长范围内的一种或多种波长的光(任选地所有的 光)。闪烁发射光32可起因于来自闪烁物18、初级发光体20和/或次级发光体22的发射。 因此,闪烁发射光32可包括闪烁物18、初级发光体20和/或次级发光体22的发射波长范 围内的光。闪烁体发射光32的波长范围通常可W是250-800nm、或在例如250-450nm之间、 25〇-350nm之间、300-350nm之间、大于350nm、大于380nm、大于400nm和/或大于420nm的 任何范围或多个范围。
[0046] 溶剂16通常包括直链烧姪--例如具有6-16、9-16、6-12、9-12、大于6和/或大 于8个碳原子的直链烧姪一一的主要组成部分。例如,溶剂16可基本上或完全地由辛烧、 癸烧、十二烧和其混合物组成。
[0047]闪烁物18在溶剂16内通常是可溶的并且可大于0.001 %、〇. 01 %、〇. 1%、 1%、3%、10%、20%或30%和/或小于50%、40%、30%、20%、10%、5%、2%或1%的重量 百分数存在于闪烁溶液14中。
[0048] 闪烁物18通常包括芳香姪的主要组成部分,例如,一种或多种稠合的芳香姪环, 每个为3-10、3-8、3-6和/或5-7元,任选地被一个或多个杂原子例如N、0和/或S取代。 例如,闪烁物可基本上或完全地由W下的任意组合组成;苯、甲苯、二甲苯、巧、=联苯、多环 芳香姪、蒙、慈和包括其部分的化合物。闪烁体18的说明性的、非排他性的实例包括苯、甲 苯、二甲苯、巧、对S联苯、1,2,4-S甲苯(TMB)、己基苯、烷基苯、苯基二甲苯基己烧(PXE) 和 2, 5-二苯基Pf、挫(PPO)。
[0049] 闪烁溶液14可包括初级发光体20 (和/或闪烁体18可W是初级发光体20)。初 级发光体20在溶剂16内通常是可溶的并且可大于0. 〇〇〇1%、〇. 〇〇1%、〇. 〇1%、〇.1%、 1%、3%、10%、20%或30%和/或小于50%、40%、30%、20%、10%、5%、2%或1%的重量 百分数存在于闪烁溶液14中。初级发光体20可W与闪烁体18结合,或者W其它方式与闪 烁体18分子地相关联。
[0化0] 初级发光体20通常是有机分子,其可包括芳族基(例如,芳香姪)、芳基、苯基、P恶 挫基和/或H恶二挫基。发光体20的说明性的、非排他性的实例包括=联苯、对=联苯、多环 芳香姪、蒙、慈、PEX、PPO、DPA、2-苯基-5-(4-联苯基)-1,3, 4-P恶二挫(P抓)、2-(4-叔了基 苯基)-5-(4-苯基苯基)-1,3, 4-曝二挫化-PBD)和9, 10-二联苯慈值PA)。
[0化1] 闪烁溶液14可包括次级发光体22。该次级发光体22在溶剂16内通常是可溶的 并且可结合至闪烁体18和/或初级发光体20,或W其它方式与闪烁体18和/或初级发光 体20分子地相关联。该次级发光体22可大于0.00001%、〇.0001%、〇.001%、〇.01%、 0. 1%或1%和/或小于5%、1%、0. 1%、0. 01%、或0. 001%的重量百分数存在于闪烁溶液 14中。
[0052] 次级发光体22通常是有机分子,其可包括芳族基(例如,芳香姪)、芳基、苯基、四 联苯基、麵挫基、化挫基、化挫咐基、嗟咐基、和/或苯己締基。次级发光体22的说明性的、非 排他性的实例包括对-双(邻甲基苯己締基)苯化is-MSB)、PP0、l,4-双(5-苯基-2-H恶挫 基)苯(POPOP)、b-P抓、1-苯基-3-2, 4,6-S甲苯基-1,2-化挫咐(PMP)、1,3-二苯基-2-化 挫咐、DPA和对四联苯。
[0053]闪烁溶液14可包括中子敏感添加剂24,其具有用于捕获中子的高横截面。中子敏 感添加剂24可W结合至闪烁体18,或W其它方式分子地与闪烁体18相关联。中子敏感添 加剂24可包括具有用于热中子捕获的高横截面的原子例如裡-6和/或棚-10。裡-6是裡 的稳定同位素之一并且具有大约7%的天然丰度。因此,中子敏感添加剂24可包括引入天 然裡和/或富含裡-6的裡的离子和/或化合物。棚-10是棚的稳定同位素之一并且具有大 约20%的天然丰度。因此,中子敏感添加剂24可包括可包括引入天然棚和/或富含棚-10 的棚的离子和/或化合物。例如,中子敏感添加剂24可包括棚酸盐,例如棚酸=甲醋。 [0化4] 闪烁溶液14可包括闪烁增强剂26,其可被选择来增强福射30探测、区别福射30、 抑制化学反应(例如,氧化、腐蚀)、增强化学反应(例如,缔合)、使闪烁溶液14稳定(例 如,燃料稳定剂、金属馨合剂)、抑制生长(例如,杀虫剂)、改善润滑和/或提高粘性(例 如,降低冰点、降低凝胶化)。例如,闪烁增强剂26可降低闪烁溶液14内的自由氧的浓度。 存在于闪烁溶液14中的自由氧(例如,分子氧)可通过泽灭闪烁体18、初级发光体20和/ 或次级发光体22的激发态降低闪烁光产率。闪烁增强剂26可包括抗氧化剂、氧清除剂、还 原剂、吸湿剂、表面活性剂、非离子型表面活性剂(例如,聚己二醇对-(1,1,3, 3-四甲基了 基)-苯基離,W商品名Triton-X-100出售)和/或清洁剂。
[0055] 另外地或可选地,闪烁溶液14和/或燃料-闪烁组合物12中的自由氧可被抑制, 例如,通过氧清除剂和/或氧置换剂的暂时存在,和/或通过氧清除过程。例如,通过用惰 性气体例如氮气和/或氣气使闪烁溶液14和/或燃料-闪烁组合物12鼓泡置换氧。作为 另一个实例,氧可W通过使闪烁溶液14和/或燃料-闪烁组合物12经历真空进行去除。 结果可W是基本上没有未结合氧的燃料-闪烁组合物12和/或闪烁溶液14。燃料-闪烁 组合物12和/或闪烁溶液14中的未结合氧的浓度可W低于10化pm、1化pm、Ippm、10化pb、 lOppb和 / 或Ippb。
[0化6]图2是福射探测系统40的示意图,其包括燃料-闪烁组合物12或被配置为使用 燃料-闪烁组合物12。福射探测系统40可被配置为探测、监测、检验和/或核实从位置、 样品和/或物体放射的福射30的存在、量、峰值强度、积分强度(剂量)、类型、持续时间、 衰减率和/或时间-结构。福射探测系统40可W被配置为探测离子福射和/或中性福射, 例如,丫福射和/或中子,并且可W被配置为探测入射在燃料箱60中包含的燃料-闪烁组 合物12上的福射的通量(方向、量和/或持续时间)和/或类型。福射探测系统40可被 配置为区别福射30的方向,例如,区别来自空间的福射和来自地面(非空间)来源(例如, 地面、海洋和/或空气上和/或中的来源)的福射。福射探测系统40可被配置为区别福射 30的持续时间(例如,福射发射事件的持续时间)和/或福射30的总曝光量(剂量),例 如,区别福射30W及连续的(和/或准连续的)福射30的短脉冲和/或爆发。
[0化7] 福射探测系统40包括包含燃料-闪烁组合物12的燃料箱60和被配置为消耗来 自燃料箱60的燃料-闪烁组合物12的发动机50。福射探测系统40可W是装置、结构和/ 或移动设备(例如,福射探测运载工具42)。福射探测系统40可包括或可W是
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