Brevet FR2081105A1 — publié le 19711203

La présente invention concerne un mélange scintillateur liquide constitué par une solution d'au moins une substance à pouvoir scintillateur dans un solvant organique ainsi que, éventuellement, par des tiers solvants tels que bases d'ammonium quaternaires, méthanol et/ou eau. On connatt un grand nombre de scintillateurs liquides destinés à mesurer des radiations nucléaires. Ils se composent de solutions de phényloxadiazoles en tant que substance à pouvoir scintillateur et d'un sélecteur de longueurs d'onde tel que le 1,4-di(2-(5-phényl oxazolyl))benzène (POPOP) dans du toluène ou des hydrocarbures organiques apparentés au toluène. Afin de solubiliser des échantillons de mesure difficilement ou non solubles dans des solvants organiques on ajoute des bases d'ammonium quaternaires, le plus souvent sous la forme de solutions dans le toluène ou le méthanol, ou seulement de l'alcool ou de l'eau. les bases, les alcools et l'eau abaissent fortement le rendement quantitatif de la scintillation provoquée par le rayonnement nucléaire. C'est pourquoi on les appelle des extincteurs. Le rendement quantitatif du scintillateur liquide est avant tout limité par le fait qu'une grande partie de l'énergie de radiation est perdue dans le solvant sous forme d'énergie de dissociation. En tant que critère de l'effet d'extinction produit dans des mélanges scintillateurs on a introduit la notion de demi-valeur de concentration c0,5 de l'extincteur. A cette concentration de l'extincteur l'équation suivante est valable zO (= taux de comptage du témoin non éteint) = 2. z (= taux de comptage du témoin éteint ) La présente invention vise à accroître l'efficacité de mesure dans la détection de particules bêta pauvres en énergie par comptage au moyen de scintillateurs liquides et à abaisser notablement l'effet d'extinction en cas d'utilisation de préparations radioactives dissoutes dans de l'eau, de l'alcool ou d'autres tiers solvants. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser le mélange scintillateur liquide avec des constituants modifiés qui augmentent l'efficacité du scintillateur et déterminent une extinc tion aussi faible que possible. Conformément à la présente invention ce but est atteint par le fait que le toluène ou une substance apparentée au toluène par sa structure telle que l'a-méthylnaphtalène, le ditolylséthane, le xylène ou analogues ou les bases d'ammonium quaternaires, les alcools à bas poids moléculaire ou l'eau utilisés en tant que tiers solvants ou bien plusieurs ou l'ensemble des constituants cités sont présents dans le mélange scintillateur liquide sous la forme de leurs composés perdeutériés ou, dans le cas des bases et des alcools, sous la forme de leurs composés perdeutériés dans les groupements OH. Afin de mettre en évidence un accroissement de l'efficacité de mesure, des échantillons d'acide 5H-benzoTque dissous dans du toluène ont fait l'objet de mesures dans des mélanges scintillateurs connus et dans ceux conformes à la présente invention. La présente invention a pour avantage que l'efficacité de mesure du 3H est 1,3 à 6 fois plus grande pour les mélanges scintillateurs liquides conformes à- l'invention que pour les mélanges connus, non deutériés. La sensibilité de mesure de faibles radiations nucléaires peut de cette façon être accrue par les-facteurs indiqués La présente invention sera élucidée de manière plus détaillée à l'aide des exemples suivants :: Exemple 1 10 ml d'un scintillateur liquide constitué par une solution de 5 g/l de 2-phényl-5(4-biphényl)-oxadiazole (PBD) et 0,1 g/l de POPOP dans du toluène perdeutérié sont mélangés avec 0,1 ml d'une solution d'acide 3H-benzoSque (5 mg/ml) dans du toluène perdeutérié et font l'objet d'une mesure effectuée au spectromètre à scintillateur liquide de.L'efficacité de ce scintillateur (mesurée en tant que taux de comptage) est supérieure de 90 % à celle d'un système scintillateur- solution d'acide DH-benzoSque ne se différenciant du système cité ci-dessus que par le fait qutà la place du toluène perdeutérié du toluène normal, mais soumis à un traitement d'épuration analogue, est utilisé. Exemple 2 1 ml des solutions préparées conformément à l'exemple 1 présente un taux de comptage supérieur de 70 % pour le toluène perdeutérié. Exemple 3 Lorsque 6 % en volume d'eau sont ajoutés aux solutions de scintillateur conformes à l'exemple 2, l'abaissement du taux de comptage du tritium n'est que de 8 % dans le cas de solutions dans du toluène perdeutérié contre 45 % dans le cas de solutions dans du toluène classiqus et, s'il s'agit d'eau perdeutériée, de 15 ob dans le cas de solutions dans du toluène perdeutérié contre 30 bjó dans le cas de solutions dans du toluène classiques. Exemple 4 Dans le cas d'addition de méthanol ou de méthanol perdeutérié dans le groupement OH aux solutions de scintillateur conformes à l'exemple 2 les demi-valeurs suivantes de concentration des extin teurs ont été mesurées c0,5 CH5OH dans du scintillateur à C7H8 0,70 ml CH3OD dans du scintillateur à C7H8 0,84 ml CH3OH dans du scintillateur à C7D8 1,23 mi CE3OD dans du scintillateur à C7D8 1,52 ml Exemple 5 Dans le cas d'addition de la base d'ammonium quaternaire dénor- mée Hyaminhydroxid (marque déposée par Rohm & Haas) ou d'Hyaminhydroxid perdeutérié dans le groupement OH à des solutions de scin- tillateur conformes à l'exemple 2 les demi-valeurs suivantes de concentration des extincteurs sont mesurées co,5 Hyamin-H dans du scintillateur à C7H8 0,27 ml Hyamin-D dans du scintillateur a 07H8 0,30 ml Hyamin-H dans du scintillateur à C7D8 0,j6 ml Hyamin-D dans du scintillateur a C7D8 G,41 ml Exemple 6 Lorsque 80 % en volume d'Hyaminhydroxid 10 X (Röhm & Haas) d'origine sont ajoutés à des solutions de scintillateur conformes à l'exemple 2, l'effet d'extinction (zO/z) est de 80 dans le cas du o toluène normal mais de 13,5 seulement dans le cas du toluène per deutérié. Exemple 7 1 ml d'un scintillateur liquide constitué par une solution de 5 g/l de PBD et 0,1 g/l de POPOP dans de 1' a-méthylnaphtalène perdeutérié présente un rendement de scintillation supérieur de 70 70 à celui d'une solution analogue dans de l' a-méthylnaphtalène non deutérié, mais épuré de manière analogue. Exemple 8 Un mélange scintillateur conforme à 1' exemple 2 et comportant en outre 6 04o en poids d'eau perdeutériée, 80 j%' en poids de méthanol OD et de 10-jo en poids de base OD d'ammonium quaternaire présente un taux de comptage 6 fois plus élevé que celui d'un mélange constitué par les substances correspondantes non deutériées. REVENDICATION iliélange scintillateur liquide constitué par au moins une sub- stance organique à pouvoir scintillateur dans du toluène ou dans un solvant apparenté au toluène par sa structure tel que l a-méthylnaphtalène, le ditolylméthane, le xylène ou analogues ainsi que, éventuellement, par des bases d'ammonium quaternaires, des alcools à bas poids moléculaire et/ou de l'eau qui servent de tiers solvants, caractérisé en ce que tous les solvants et tiers solvants cités ou bien seulement quelques-uns ou un seul de ces constituants sont présents sous la forme de leurs composés perdeutériés à au moins 97 0% des atomes ou, dans le cas des bases et des alcools, sous la forme de leurs composés perdeutériés seulement dans les groupements OH à au moins 97 50 des atomes.