GB T 13376-2008 塑料闪烁体.pdf

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1、ICS 27120F 88 囝雪中华人民共$-n国国家标准GBT 1 3376-2008代替GBT 13376-19922008-07-02发布塑料闪烁体Plastic scintillators200904-0 1实施宰瞀徽鬻瓣警麟瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19GBT 13376-2008前言l范围一2规范性引用文件3术语和定义一4产品分类5技术要求6试验方法7检验规则8标志、包装、运输和贮存目 次图1 闪烁体性能脉冲法测量装置框图图2脉冲幅度分布的康普顿分布边缘图一图3单光子法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图图4发射光谱测量装置示意图表1塑料闪烁体的分类和规格表2外观规格尺寸-表3

2、塑料闪烁体外观要求表4光输出性能指标表5普通塑料闪烁体核性能指标表6高口7型塑料闪烁体核性能指标表7参考条件和标准试验条件表8检验项目分类表I11112533661223344453刚 置GBT 13376-2008本标准代替GBT 133761992塑料闪烁体。本标准与GBT 13376一1992相比主要变化如下：增加了术语“p与T效率比”(见35)；表格一律增加表题；减少了表3中允许存在的缺陷数量和尺寸(见52)；原表5拆分为表5和表6，以便清晰表达普通塑料闪烁体核性能指标和高p7型塑料闪烁体的核性能指标(见54)；增加了探测器p7型塑料闪烁体的测量方法(见66)；详细绘制了图3，使单光子

3、法测量闪烁衰减时间的测量装置更加直观(见682)。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中核(北京)核仪器厂。本标准主要起草人：屈玉慧。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 13376-1992。1范围塑料闪烁体GBT 13376-2008本标准规定了塑料闪烁体的分类、技术要求、试验方法、检验规则、包装和贮存等。本标准适用于各种塑料闪烁体产品，是这类产品质量检验和质量评定的依据。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然

4、而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 10257 2001核仪器和核辐射探测器质量检验规则GBT 10263-2006核辐射探测器环境条件与实验方法GBT 13181闪烁体性能测量方法EJT 1061核辐射探测器型号命名方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31(闪烁体)发光光谱emission spectrum(of a scintillator)闪烁体发射的光子数随光子的能量或波长而变化的分布曲线。GBT 409661996，定义231332闪烁衰减时间scintillation decay time

5、从闪烁体受单次激发到其光子发射率下降到最大值的1e所需的时间。GBT 40966一1996，定义23533探测器效率detector efficiency探测器测到的粒子数与在同一时间问隔内探测器上的该粒子数的比值。GBT 409661996，定义212334闪烁体标准样品calibration specimen of scintillators用来校正测试系统或标定其他闪烁体性能的闪烁体。35p与Y效率比 efficiency ratio of(detected)p to(detected)Y在强7源场中测量p射线时，p的探测效率与7探测效率的比值。4产品分类41 塑料闪烁体的分类塑料闪烁体

6、的分类见表1。】GBT 13376-2008表1 塑料闪烁体的分类和规格 单位为毫米规格产品类型 形状直径 长宽 厚度(或高)圆柱 500o的标准系列500o的标准系列普通型 厚板薄板 500x 500 500o的标准系列薄膜 o05、o1、o2200o的标准系列 200200高87型 圆片或方片 o2、o5圆柱 400o的标准系列高效率型 400o的标准系列板 1 ooo500 lOo的标准系列圆柱 100o的标准系列 50o的标准系列红光型板 500X 500 lOo的标准系列快速红光型 圆柱或圆片 50o的标准系列 50o的标准系列快时间型 圆柱超快时间型 圆柱 100o的标准系列 lO

7、Oo的标准系列空气等效型 圆柱42塑料闪烁体的型号和标记421 塑料闪烁体的型号见EJT 1061。422塑料闪烁体的标记包含了具体产品的型号与规格表示如下烁体高度(或厚度)烁体直径(或长宽)品顺序号料闪烁体代号烁体主称示例1：直径50，高50 mm产品序号01的塑料闪烁体的型号规格为ST4015050。示例2：长宽高为505050，产品序号01的塑料闪烁体的型号规格为ST401 505060。5技术要求51规格和尺寸511 圆柱形产品的尺寸和偏差为土01 mm。512板状浇注型产品的厚度及其偏差见表2。2GBT 13376-2008表2外观规格尺寸 单位为毫米长宽 厚度 偏差1o 土o22o

8、 士o4200X 200 3o 土o4500500 土o54o5o 士o56o 土o610o 土1o13o 1216o 士1620o 土2o5005001 oooxl ooo 25o 士2530o 士5o40o 土4o50o 士5o52外观要求产品外观质量应符合表3的要求。表3塑料闲烁体外观要求产品类型 规格ram 颜色 透明度 允许存在的缺陷普通型 气泡 不允许高效率型 裂纹不允许快时间型 蓝紫色超快时间型 线度1 mm空气等效型内部杂质 个数3个400或500500 透明深度01 miD红光型 橘红色 表面擦伤 宽度01 r111_r1快速红光型 线度20mm条数9条有色机涂层 不允许高B

9、仃 乳白色 半透明 械杂质缺陷斑点 线度05斑点注：其他规格产品的内部杂质和表面擦伤按表面积比例推算。53产品聚合完善性产品应聚合完全。GBT 1 3376-200854技术性能在参考条件下，各种类型产品的性能应满足表4和表5、表6上所列指标要求。表4光输出性能指标相对光输出 相对光输出产品类型 闪烁衰减时间ns 最大发射波长nm(相对蒽单晶) (相对蒽单晶)普通型 50 50 30 423高效率型 65 65 26 423红光型 12 82 600快速红光型 4 36 610快时间型 55 55 17 390超快时间型 3 3 1o 390空气等效型 26 26表5普通塑料闪烁体核性能指标规

10、格 对”Sr-”Y 13射线的产品类型 本底计数率rain。直径ram 厚度mm 探测器效率041o 7550 1115 1001630 150o4-10 10063 111 5 50 150普通型 1630 2000410 17075，100 1115 200163o 270100 01 3030lOO o103 50表6高Y型塑料闪烁体核性能指标规格 对Pm“7p射线的 本底计数率 8与7效率比产品类型直径mm 涂层厚度(ragera2) 探测器效率 9 405015 60高87型 50 1509 1505010015 200注：口一计数率比的放射源采用7源用”Co点源，B源用”St-”Y

11、面源。55产品对环境条件的适应性产品在非工作状态下，经下列环境条件试验之后，其性能指标仍应符合表3和表4中相对光输出或表5和表6中探测器效率的要求：4GBT 13376-2008a)温度试验：高温+55士2，持续4 h；低温-49士3，持续4 h。b)潮湿试验：湿度(951i)(温度402)，持续48 h。c)振动试验：振动加速度98 ms2，振动频率30 Hz55 Hz，互相垂直的三个方向各20 rain。d)冲击试验：冲击加速度147 ms2，驱动振幅10 mm，冲击脉冲持续时间11 ms1 ms，半正弦波，100次，任意方向。e)运输试验：产品按82要求包装后，在三级公路上，以25 km

12、h40 kmh，行驶150 km以上，仍符合表3和表4中相对光输出或表5、表6中探测器效率的要求。6试验方法61试验基本条件各项性能指标试验的参考条件和标准试验条件见表7。在试验实验不产生疑异时，可在室温条件下进行。本标准的试验方法大多数采用GBT 13181中的测量方法。表7参考条件和标准试验条件影响量 参考条件 标准试验条件环境温度 20 1822相对湿度“ 65 4575大气压强kPa 1013 86106交流电压V 220 220(1土1)电压频率Hz 50 50(1士1)交流供电波形 正弦波 波形总畸变5环境7辐射(uGyh) 空气吸收计量率02 空气吸收计量率025外磁场干扰 可忽

13、略 小于引起干扰的最低值外界电磁感应 可忽略 小于地磁场引起干扰的2倍放射性沾染 可忽略 可忽略62规格和尺寸的检验根据51规定的产品规格和尺寸要求，选用合适的量具进行检验。63外观检验对52规定的产品外观要求的检验应在正常照明条件下，用目视法配合适当的量具进行检验。64聚合完善性检验对产品聚合完善性的检查，先对产品取样抛光，在抛光的表面上，滴几滴四氯化碳，放置3 min5 min，液滴处只有溶解痕迹，而无龟裂纹者为聚合完全，有龟裂纹者为聚合不完全。65相对光输出测量651 全吸收峰法或康普顿分布边缘法6511测量原理单能7辐射射人闪烁探测器，其输出脉冲幅度的分布，主要由康普顿分布及全吸收峰(

14、低原子序数5GBT 13376-2008的闪烁体除外)等谱段组成。全吸收峰法与康普顿边缘法分别以全吸收峰或康普顿分布边缘幅度作为判定闪烁体光输出的量度。6512测量装置65121 工作于脉冲状态的闪烁参数测量装置。常用的测量系统的方框图见图1。图1 闪烁体性能脉冲法测量装置框图65122装置的非线性最大偏差应不超过3。65123装置的脉冲幅度不稳定性应不超过2，测量过程中对稳定性的检测应不少于每工作7 h测一次。当不稳定性超过2，则从前一次检测后的测量数据应当遗弃。65124光电倍增管阴极的灵敏度不均匀性(按待测闪烁体最大直径所对应的面积考虑)应不超过20。65125所使用的标样应是与被测闪烁

15、体同种类型且制作和结构相同的闪烁体，标样及待测样品用单能的同类辐射激发。标样与待测闪烁体直径不同时，其相对差值应不超过25，并应对测量结果加以必要的修正。65126放射源的类型由产品标准规定。6513测量步骤65131标样与光电倍增管避光，并给光电倍增管加高压。65132安置放射源。允许将放射源置于探头外壳内，此时65131与65132，逆序进行。65133测量脉冲幅度谱，确定对应全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度矿岛。对应康普顿分布边缘的脉冲幅度由分布高度的1z确定(见图2)，测量重复3次，取平均值V岛。螽“量爸扣图2脉冲幅度分布的康普顿分布边缘图65134将待测闪烁体光耦合于光电倍增管光窗

16、上。65135在放大倍数不变的情况下，重复步骤65131与65对应全吸收峰或康普顿边缘脉冲幅度的值V；(i一1，2，11)。6514数据处理65141待测闪烁体的光输出s按式(1)计算： S，一矬S。GBT 13376-2008133，测量重复11次，分别计算式中：玩装置转换特性原点，单位为道。S。标样光输出的检定值，单位为光子数每电子伏(1eV)；玩。标样的全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度平均值，单位为道。v，待测闪烁体的全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度值(i一1，2，11)单位为道。注：如果标样的光输出取作1(或100)，则由上述公式计算出待测样品的相对输出s。65142按式(2)计算

17、出待测闪烁体的全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度平均值s1ls；S一岢65143按式(3)计算出S。值的标准偏差AS：S65144光输出测量总误差譬，置信度为95时应不超过式(4)的计算值 箜S乩虑孺式中：oL、；OO标样光输出测量误差，用表示。00652光电倍增管阳极电流法6521测量原理根据闪烁体的类型选用一种能量的电离辐射，照射标样及待测样品，比较闪烁光导致的光电倍增管阳极电流。6522测量装置65221 工作于电流状态的闪烁体参数测定装置，见图1。65222装置的非线性应不超过3。65223光输出标样应用被测闪烁体同种闪烁体制作，且结构也应相同。标样与待测闪烁体的直径应一样，如果光输出

18、与闪烁体尺寸的响应关系已知，允许使用尺寸与待测样品不同的标样，但对测量结果应进行相应的修正。65224放射源的类型由产品标准规定。6523测量步骤65231将标样置于光电倍增管光窗上，在标样的光学窗及光电倍增管光窗之间置人不透光纸屏，屏的直径应等于光窗直径。65232标样及光电倍增管避光，然后给光电倍增管加高压。65233安置放射源。允许将源置于探头外壳内，此时，步骤65233与65234逆序进行。7匝mGBT 13376-2008测量光电倍增管的本底电流Je。将标样光耦合到光电倍增管光窗上。标样与光电倍增管避光，然后给光电倍增管加高压。置入放射源，其几何条件应与测本底电流时相同。测量光电倍增

19、管阳极电流J。65239对待测样品重复6523665239步骤，测出光电倍增管本底电流ft和阳极电流J(每个数据测三次取平均值)。6524数据处理65241待测闪烁体的光输出S按式(5)计算：S一三喜s。1 o一b式中：s。标样光输出的检定值，单位为光子数每电子伏(1eV)，或相对单位。J“光电倍增管的本底电流，单位为安培(A)。I。使用标样时，光电倍增管的阳极电流，单位为安培(A)。J用待测闪烁体时，光电倍增管的阳极电流，单位为安培(A)。注：如果标样的光输出取作1(或100)，则按式(5)计算出的光输出为相对光输出S，测量次数类同65135。65242光输出测量总误差ass，当置信度为95

20、时，应不超过式(6)计算值： ASs乩，擂两H-式中：等i标样光输出测量误差，用表示。65243当置信度为95时，相对光输出测量的总误差ss不应超过3。66探测器效率及p与7效率比的测量661测量条件应符合61的基本条件，测量装置见图1。7源用60co点源，p源用”St-”Y面源，测量应选择对7探测效率较低而对口探测效率损失不大的甄别阈。662测量前的准备根据放射源的标定日期，标定活度及半衰期计算出放射源在测量时刻单位时间内发射粒子的总数N。按65121中规定的谱仪系统，按其中图1连接测量装置。663探测器效率的测量步骤6631将闪烁体放置在光电倍增管阴极窗面正中位置，并用光学硅脂耦合。663

21、2调整测试系统，选择阈值，使单位时间内本底计数小于或等于该产品技术要求的本底计数Nb。6633将放射源放置在闪烁体正中位置，按6632的测量条件，记录单位时间的积分计数M。6634测量结果的计算探测效率按式(7)计算：”盟铲100式中：日对某种射线的探测器效率；M闪烁体的单位时间内的积分计数率；Nb样品单位时间内的本底计数率；84567833333222225555566666GBT 13376-2008N。放射源在单位时间射到探测器上的粒子数(可根据照射几何条件计算出来)。664 P与Y效率比的测量步骤6641将闪烁体放置在光电倍增管阴极窗面正中位置，并用光学硅脂耦合。6642标样及光电倍增

22、管避光，然后给光电倍增管加高压。6643调整测试系统，使单位时间内本底计数小于或等于该产品技术要求的本底计数Ns。6644建立7源辐射场，在7源和p源活度相同的情况下，调节仪器使本底满足技术条件，反复调节阈值，使口效率满足50的情况下测量7源场的探测计数。6645将”Sr-90Y面源直接贴在样品上，浏出其对p的探测效率，反复调节阈值，B的探测效率与T的探测效率的比值大于或者等于150为合格产品。67相对能量转换效率的测量671方法1对闪烁体标准样品的发射光谱相同的产品，相对能量转换效率的测量用方法1。6711测量原理将标样与待测闪烁体发出的闪烁光照射光电倍增管光窗而产生的阳极电流进行对比。67

23、12测量装置67121测量装置的方框图见图1，并满足测量非线性(与原点)时，系统的总增益应与测量待测闪烁体时一致。非线性(与原点)的测量应定期进行，更换光电倍增管或系统维修之后，应重新测定。置信度为95时，系统的非线性测量最大偏差应不大于3。及电流式的方法或脉冲式的方法测量的不稳定性应不超过2(95置信度)的要求。67122使用”Sr”Yp源。源置入由3 1IllT厚的有机玻璃板制成的圆盘的中心孔内。圆盘的直径等于光电倍增管阴极的直径。孔的直径等于放射源的直径。孔的另一面用1 nolm厚的铅塞盖住。圆盘和孔的侧面涂黑。67123标样。6713测量步骤67131 用口辐射从闪烁体光学窗激发标样与

24、待测闪烁体。圆盘置于光电倍增管光窗上使源的活性面背向光阴极。67132光电倍增管与源避光，并给光电倍增管加高压。67133测量光电倍增管本底电流J。67134把标样安置到源上。67135标样与光电倍增管避光，给光电倍增管加高压。67136测量光电倍增管的阳极电流Jo。67137对待测闪烁体重复步骤6713567136，测量光电倍增管的阳极电流I。6714数据处理67141相对能量转换效率按式(8)计算：一甚孙式中：日。标样相对能量转换效率的检定值，用表示。J。用标样时，光电倍增管的阳极电流，单位为安培(A)。卜一用待测闪烁体时，光电倍增管的阳极电流，单位为安培(A)。I。光电倍增管的本底电流，

25、单位为安培(A)。67142相对能量转换效率测量总误差,I目，以百分数表示，当置信度为95时，应不超过按式(8)计算的值。gGBT 13376-2008宇乩层习可式中：_。7。标样相对能量转换效率测量误差，。672方法2对于与闪烁体标准样品的发光光谱相差较大的产品，相对能量转换效率的测量用方法2。6721测量原理当被测样品与标准样品的发光光谱不同时，用测量相对光输出的方法并引入闪烁体发射光谱与光电倍增管光谱响应匹配的修正，得到待测闪烁体的相对能量转换率。标准样品的光谱匹配因子用L0表示：E0(A)mLoiE。(A)R(A)dA式中：E。(A)一一标准样品的发射光谱；R(A)光电倍增管的相对光谱

26、响应。待测闪烁体的光匹配因子用L表示：lE(A)dAL一-LE()R()d式中：E()待测闪烁体的发射光谱。相对能量转换效率由式(12)表示：，一等式中：s待测闪烁体的相对光输出。6722测量方法和步骤a)相对光输出S的测量，相对光输出的测量应选用宽光谱响应类型的光电倍增管，使之对所有塑料闪烁体的发射光都有足够高的灵敏度。b)光电倍增管相对光谱响应R(A)的测量。c) 闪烁体发射光谱E(A)的测量，见69。6723结果的计算用测量光谱匹配因子的同一只光电倍增管测量相对光输出s，将相对光输出s和光谱匹配因子L和L。代人式(12)，计算出相对能量转换效率口。68闪烁衰减时间测量681测量原理应用单

27、光子计数法，测量闪烁体在单次激发后发射光子的几率随时间的分布，多次重复激发，可测出闪烁体的时间谱，进而得到闪烁体衰减时间。682测量装置闪烁衰减时间的测量装置见图3。10GBT 1 3376-2008图3单光子法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图激发光源用一个脉冲宽度为3 ns5 ns，脉冲重复频率为70 kHz200 kHz的脉冲放电闪光灯。激发单色仪用于选择激发光波长(激发塑料闪烁体的波长为260 nm)。光阑以减弱来自样品的发光，以保证测量系统在单光子工作状态。样品室应严密闭光。光电倍增管PM(1)接受来自激发光源的光信号作为时间检测基准。光电倍增管PM(2)用于接受样品的发射光，并使处于

28、单光子工作状态。时间谱仪由放大器、延迟器、定时甄别器、时幅变换器和多道分析器组成。683测量步骤6831在图3装置中用一个反射镜代替样品室中的样品，测出时间响应曲线，并保证测试系统的分辨时间小于03 ns。6832将待测样品放人图3中的样品室中，测出响应曲线。6833用一组标准延迟线对时间谱仪进行时间刻度。6834样品的响应曲线与系统的响应瞳线解卷积分，解出待测样品的闪烁衰减瞌线，得到闪烁衰减时间。69发光光谱测量和最强发射波长的确定691测量原理采用比较光谱法。用2 856 K标准色温灯作为已知光谱辐射能量分布的光源，标定分析单色仪一光电倍增管组成的测量系统的相对光谱灵敏度。692测量装置发

29、射光谱测量装置示意图见图4。GBT 13376-2008暗室闪烁体组合滤光器图4发射光谱测量装置示意图693测量步骤6931单色仪波长校准利用图2所示装置，用一面发射镜，取代闪烁体。去掉组合滤光器。使高压汞灯发出的光通过发射镜进入单色仪。用汞灯2537 rim，3341 Nm，4358 nm，5461 Ylnl和6907 Dill的单线校正单色仪波长。6932测量系统的标定用色温位2 856 K的标准灯作为光源，取代图2所示装置的高压汞灯，去掉组合滤光器，用反射镜代替闪烁体。标准光源的光谱辐射能量分布为Eo(A)，光源经分光后到达光电倍增管引起的光电流为I。(A)，则系统的相对光谱灵敏度为s(

30、A)。S()一I。()Eo() (13)6933塑料闪烁体发光光谱的测量用图1所示的装置进行测量。将闪烁体放置在暗室内。对准激发光源射光和单色仪入射狭缝的样品的表面应抛光。测量光电流按波长的分布，则闪烁体的发射光谱为E(A)。E()一I()s(z) (14)6934最强发射波长的确定发射光谱曲线最大值对应的波长就是最大强发射波长。610标准样品的确定本标准规定蒽单晶为测量塑料闪烁体相对光输出和相对能量转换效率的标准样品。611温度试验温度试验按GBT 10263-2006中61和62规定的试验方法进行。612潮湿试验潮湿试验按GBT 10263613振动试验振动试验按GBT 102631220

31、06中63规定的试验方法进行。2006中64规定的试验方法进行。614冲击试验冲击试验按GBT 10263-2006中65规定的试验方法进行。615包装运输试验包装运输试验按GBT 10263-2006中66规定的试验方法进行。7检验规则除本标准的具体规定外，执行GBT 10257的有关规定。71 检验的分类和检验、试验项目的分组见表8。表8检验项目分类表GBT 1 3376-2008检验类别抽样方案类 检查 检查组 序 检验、实验项目鉴定 质量一致 交收 AQL别 号 型及严格性 水平 周期检验 性检验 检验1 外形、尺寸、外观 全检，剔除不合格品2 相对光输出 二次，正常 65A3 本底

32、二次，正常 654 探测器效率 二次，正常 6 5B 5 闪烁衰减时间 二次，正常 I 656 相对能量转换效率7 最强发射波长8 低温试验9 高温试验 一般为C 二次，正常 S_2 1010 潮湿试验 坐E11 振动试验12 冲击试验13 包装运输试验注：一必做项目；o一选做项目。72鉴定检验鉴定检验的实施与要求见GBT 10257 2001中631规定。73质量一致性检验质量一致性的检验的实施与要求见GBT 10257-2001中633规定。质量一致性的检验的项目和要求见表7。74交收检验交收检验的实施要求和范围见表7和GB10257-2001中632的规定。8标志、包装、运输和贮存81标志产品标志的内容包括：制造厂名、产品名称、产品型号、制造日期或生产批号、有效期限。82包装塑料闪烁体装入软质塑料袋中，用软泡沫塑料填充闪烁体与外包装盒之间的缝隙。包装盒(或箱)内装产品合格证，并注明检验日期。】3GBT 13376-200883运输按82包装要求的产品，可以用任何方式运输。运输过程中应防止雨淋、水浸。84贮存塑料闪烁体应避光保存，严禁曝晒。存放在环境空气中无有机溶剂蒸气的场合。14