Разработка элементосодержащих органических сцинтилляторов Шуренкова Анна., гр Руководитель: к.х.н., доцент Немченок И.Б.
Достоинства органических сцинтилляторов: быстродействие; повышенная радиационная стойкость; простота создания детекторов любой формы и конфигурации; возможность создания детекторов больших размеров; относительно низкая стоимость и доступность; возможность относительно простых способов очистки от радиоактивных загрязнений; пожаробезопасность и нетоксичность.
Разработка пластмассовых сцинтилляторов, содержащих неодим, гадолиний, кадмий. I этап Задачи: а. подготовка литературного обзора; б. наработка Cd-содержащей добавки; в. элементный анализ Cd-содержащей добавки; г. наработка Nd-содержащей добавки.
Технология изготовления Жидкостная экстракция Растворение сухой ЭС добавки в основном веществе Элементосодержащие добавки Неорганические соли (хлориды и нитраты) Соли карбоновых кислот Комплексные соединения
Органический растворитель: метилметакрилат, толуол; Элементосодержащая добавка: гексаноат и нонаноат неодима. В процессе экстракции наблюдается выпадение мелкодисперсного осадка соответствующего карбоксилата неодима. Пути решения проблемы: использование карбоновых кислот с разветвленными углеводородными радикалами.
В качестве элементосодержащей добавки было предложено использовать комплексные соединения хлоридов или нитратов металлов с гексаметилтриамидом фосфорной кислоты. Стадии работы: синтез комплексов хлорида кадмия и хлорида неодима с ГМФА; анализ комплексов хлорида кадмия с ГМФА, установление структуры соединения; растворение комплексов в метилметакрилате.
В ходе химического анализа использовали: полярографический метод; аргентометрическое титрование. [Cd(ГМФА) 4 ] Cl 2 [Cd(ГМФА) 3 (H 2 O)]Cl 2 [Cd(ГМФА) (H 2 O) 3 ]Cl 2 [Cd(ГМФА) 2 Cl 2 ] [Cd(ГМФА) (H 2 O)]Cl 2 Результаты анализа М, г/моль 900,17738,96416,53 541,74 380,61 Сd, % 12,515,227,0 20,7 29,5 22,5 Cl, % 7,99,617,0 13,1 18,6 13,5 Таблица 1. Процентное содержание ионов кадмия и хлора в комплексных соединениях различной структуры и результаты элементного анализа Cd-содержащей добавки. Получены растворы метилметакрилата c содержанием Cd 0,05 мас.%.
Результаты работы над магистерской диссертацией за первый семестр: 1. Дополнен литературный обзор. 2. Проведены исследования возможности экстракции гексаноата и нонаноата неодима метилметакрилатом из водной фазы. Показано, что карбоксилаты неодима, с длиной углеводородной цепи до 9 атомов, обладают плохой растворимостью в метилметакрилате и не могут использоваться в качестве элементосодержащих добавок для производства ПС на основе ММА. 3. Синтезированы комплексные соединения хлорида кадмия и хлорида неодима с гексаметилтриамидом фосфорной кислоты. 4. Проведен химический анализ комплексного соединения хлорида кадмия с ГМФА, установлен его состав и структурная формула. 5. Установлена возможность использования комплексов [Cd(ГМФА) 2 Cl 2 ] для получения пластмассовых сцинтилляторов на основе полиметилметакрилата.
1. Получение комплексного соединения хлорида гадолиния с гексаметилтриамидом фосфорной кислоты. 2. Получение пластмассовых неодим-, гадолиний- и кадмийсодержащих сцинтилляторов на основе полиметилметакрилата. 3. Исследование основных спектральных, люминесцентных и сцинтилляционных свойств новых материалов. 4. Разработка методики жидкостной экстракции солей кадмия, неодима и гадолиния в метилметакрилат.