[发明专利]一种塑料闪烁体光纤阵列的制备方法

说明书

本发明公开了一种塑料闪烁体光纤阵列的制备方法，包括利用苯乙烯为聚合物基体单体，2,5‑二苯基恶唑、1,4‑双[2‑(5‑苯基)恶唑基]苯为闪烁基质，采用熔融纺丝技术制备具有良好发光性能的塑料闪烁体光纤阵列。本发明的制备方法通过调节2,5‑二苯基恶唑、1,4‑双[2‑(5‑苯基)恶唑基]苯的质量分数，控制熔融纺丝工艺参数，得到具有良好发光性能的塑料闪烁体光纤阵列。采用本发明制备的具有良好发光性能的塑料闪烁体光纤阵列可应用于惯性约束聚变(ICF)物理过程诊断、中子/中微子探测、核医学影像成像和环境检测等领域。

技术领域

本发明属于塑料闪烁体制备领域，具体涉及一种塑料闪烁体光纤阵列的制备。

背景技术

闪烁体是指在核辐射(α、β、γ射线等)或者高能粒子的作用下，能够吸收辐射能，并把部分吸收的辐射能转化为光能，发射出来短暂荧光的一类材料。闪烁体探测器是利用闪烁体材料在带电离子的激发作用下会发光的特性实现对粒子的有效探测，由于闪烁体探测器探测效率高、时间响应快、对辐射粒子有很高的灵敏度、良好的时间分辨和线性范围，被广泛应用于高能物理、核物理、核医学、环境监测防护等各种领域。

有机塑料闪烁体(简称塑料闪烁体)是在塑料单体中加入第一闪烁物质和移波剂之后，经过聚合而成的透明固体材料，具有发光效率高，极短的衰减时间，拥有非常好的物理和化学稳定性，长时间保存性能变化不大，无毒、易运输、易加工，因此应用范围非常广泛。其中，光收集系数的高低关系到整个探测器的探测灵敏度，光收集系数与闪烁体自身的光学性能、形状、表面性能等因素有关，而常规块状塑料闪烁体存在不可忽视的光子损失，这是因为大量不满足全反射条件的光子会因折射损失掉，从而导致光收集系数的降低，影响探测灵敏度。此外，在用塑料闪烁体探测器探测脉冲裂变中子时，由于n-p弹性散射截面与中子能量有关、塑料闪烁体的光产额随质子能量非线性变化等原因，探测器的中子响应能力随中子能量的降低而快速下降，从而导致闪烁体探测器对低能中子的响应能力降低。由此可见，如何提高光收集系数，减弱闪烁光子的散射损失，提高对低能中子的探测与甄别灵敏度对于塑料闪烁体探测器的发展显得尤为重要。

塑料闪烁体的光纤化，顾名思义，将塑料闪烁体封装于毛细管中或直接拉制成型形成塑料闪烁体光纤，根据闪烁体纤芯与毛细管管壁或纤芯包覆层材料折射率的不同，可实现闪烁光子在纤芯内部的充分全反射，从而有效降低闪烁光子侧向散射损失，减少眩光分数，使光传输方向更集中，提高空间分辨率，增强图像对比度，从而有效防止闪烁光的串扰，提高塑料闪烁体探测器的检测效率与探测灵敏度。同时，塑料闪烁体的光纤化还将有助于简化探测器内部构造，实现器件“一体化”，进而满足塑料闪烁体探测器日趋小型化、便携化的应用要求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种一种塑料闪烁体光纤阵列的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取一定比例的苯乙烯、2,5-二苯基恶唑和1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯，在惰性气体保护气氛中密封充分混合，搅拌60～120min，得到密封的混合溶液；

步骤二、将密封的混合溶液放置于60～80℃的恒温箱中，第一阶段聚合反应36～60h；

步骤三、将完成第一阶段聚合反应的产物放置于程序控温加热炉中，升温到100～120℃，第二阶段聚合反应100～130h；

步骤四、将完成第二阶段聚合反应的产物放置于40～55℃恒温箱中，第三阶段聚合反应65～75h；

步骤五、将完成第三阶段聚合反应的产物进行球磨粉碎，将粉碎磨料进行过筛，得到细度粒径可控的聚合物球磨碎粒；

步骤六、将聚合物球磨碎粒放入高温熔融纺丝装置，进行熔融纺丝，得到直径可控的塑料闪烁体光纤；