СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ
SYSTEMS AND METHODS FOR RADIATION MONITORING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способам контроля излучения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Радиоактивные вещества и источники излучения могут быть обнаружены датчиками излучения, обычно сцинтилляционными датчиками. Для сцинтилляционного обнаружения требуются специальное вещество, сцинтиллятор, который люминесцирует при его возбуждении излучением. Сцинтилляторы могут быть использованы в твердой или жидкой форме. Только отдельные композиции, в общем случае ароматические углеводороды, являются сцинтилляторами в жидкой форме.
Обнаружение источников слабого излучения (например, редких событий излучения) и/или источников удаленного излучения в общем случае требует использования крупных сцинтилляционных датчиков для обеспечения эффективного обнаружения. Крупные датчики могут быть дорогими, сложными в изготовлении и/или бывает сложно обеспечить их перемещение. Помимо этого, в жидких сцинтилляторах может содержаться большая доля нежелательных веществ.
В связи с этим существует потребность в системах и способах контроля излучения, которые экономным образом обеспечивают возможность обнаружения источников слабого и/или удаленного излучения и/или выполнения этого без использования очень редких и/или нежелательных веществ.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы и способы контроля излучения могут включать в себя, и/или могут использовать композиции, выполненные на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, работающие в качестве сцинтиллирующего вещества и в качестве топлива. Композиции, выполненные на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, включают в себя сцинтиллирующий раствор, который представляет собой углеводородное топливо для двигателя. Сцинтиллирующий раствор может по существу быть обычным топливом. Сцинтиллирующий раствор включает в себя углеводородный растворитель и сцинтиллятор и может включать в себя первичный люминофор, вторичный люминофор, вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, и/или усилитель сцинтилляции.
Системы и способы контроля излучения могут включать в себя, и/или могут использовать, системы обнаружения излучения, такие как транспортные средства для обнаружения излучения. Системы обнаружения излучения включают в себя топливный бак, выполненный с возможностью вмещения композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и двигатель, выполненный с возможностью потребления композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Системы обнаружения излучения, и транспортные средства для обнаружения излучения, могут быть выполнены с возможностью обнаружения источников слабого и/или удаленного излучения.
Способы контроля излучения могут включать в себя обнаружение света сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, для обнаружения излучения с потреблением этой композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, например, потреблением двигателем. Способы могут включать в себя выбор композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и/или формирование композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Способы также могут включать в себя обнаружение источников слабого и/или удаленного излучения и определение свойств этого излучения.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложено транспортное средство для обнаружения излучения, содержащее топливный бак, в котором размещена композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества; и двигатель, выполненный с возможностью приведения в движение указанного транспортного средства посредством потребления композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, причем указанное транспортное средство выполнено с возможностью обнаружения излучения с помощью композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное транспортное средство представляет собой воздушный летательный аппарат.
В предпочтительном варианте реализации изобретения топливный бак расположен по меньшей мере частично внутри крыла воздушного летательного аппарата.
В предпочтительном варианте реализации изобретения двигатель представляет собой по меньшей мере одно из следующего: двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, газотурбинный двигатель и дизельный двигатель.
2
В предпочтительном варианте реализации изобретения топливный бак имеет максимальную площадь сечения более 20 м.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное транспортное средство кроме того содержит по меньшей мере один фотодатчик, выполненный с возможностью обнаружения света сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащейся в топливном баке.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное транспортное средство кроме того содержит систему обнаружения, выполненную с возможностью определения по меньшей мере одного из следующего: количество, поток, тип, пиковая интенсивность, интегральная интенсивность и временная структура событий излучения в композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащейся в топливном баке, посредством измерения выходного сигнала фотодатчика.
В предпочтительном варианте реализации изобретения топливный бак включает в себя отражательную конструкцию, выполненную с возможностью отражения света по направлению к фотодатчику, оптически соединенному с топливным баком.
В предпочтительном варианте реализации изобретения топливный бак включает в себя оптическую перегородку, которая выполнена с возможностью по меньшей мере частичной оптической изоляции двух областей внутри топливного бака.
В предпочтительном варианте реализации изобретения каждая из двух указанных областей оптически соединена с отличающимся фотодатчиком.
В предпочтительном варианте реализации изобретения оптическая перегородка отделяет верхнюю область от нижней области.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное транспортное средство кроме того содержит дополнительную систему впрыска, выполненную с возможностью подачи в топливный бак по меньшей мере одного из следующего: первичный люминофор, вторичный люминофор, вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, и усилитель сцинтилляции.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ обнаружения излучения с помощью транспортного средства для обнаружения излучения, который включает в себя топливный бак и двигатель, причем способ включает обнаружение света сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, в топливном баке для обнаружения излучения; и сжигание композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, с помощью двигателя, чтобы приводить в действие транспортное средство для обнаружения излучения.
В предпочтительном варианте реализации изобретения композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, представляет собой по существу по меньшей мере одно из следующего: авиационное топливо, реактивное топливо, керосин, авиационный бензин, бензин и дизельное топливо.
В предпочтительном варианте реализации изобретения способ кроме того включает формирование композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, посредством смешивания, перед указанным обнаружением, топлива по меньшей мере с одним из следующего: сцинтиллятор, первичный люминофор, вторичный люминофор, вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, и усилитель сцинтилляции.
В предпочтительном варианте реализации изобретения транспортное средство для обнаружения излучения представляет собой воздушный летательный аппарат, и указанное обнаружение включает в себя обнаружение с воздуха наземного источника излучения.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное обнаружение включает в себя обнаружение на расстоянии от источника излучения, и при этом расстояние составляет более 300 м.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное обнаружение включает в себя обнаружение по меньшей мере одного из следующего: гамма-излучение и нейтроны.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное обнаружение включает в себя различение излучения, поступающего из космоса, и излучения от земных источников.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное обнаружение включает в себя определение по меньшей мере одного из следующего: количество, поток, тип, пиковая интенсивность, интегральная интенсивность, доза и/или временная структура событий излучения в композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 показано схематическое изображение сцинтиллирующих веществ.
На Фиг. 2 показано схематическое изображение систем обнаружения излучения.
На Фиг. 3 показан иллюстративный неисключительный пример транспортного средства для обнаружения излучения.
На Фиг. 4 показано сечение иллюстративного неисключительного примера топливного бака, выполненного с возможностью контроля излучения.
На Фиг. 5 показан иллюстративный неисключительный пример топливного бака, выполненного с возможностью контроля излучения.
На Фиг. 6 показано схематическое изображение способов применения композиций, выполненных на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1-5 показаны сцинтиллирующие вещества 10, системы 40 обнаружения излучения и их компоненты. Элементы, которые служат аналогичной, или по меньшей мере по существу аналогичной, цели, имеют на фигурах одни и те же позиционные обозначения. Одинаковые позиционные обозначения на каждой из Фиг. 1-5 и соответствующие элементы, не обязательно должны быть подробно раскрыты в настоящем документе со ссылкой на каждую из Фиг. 1-5. Аналогичным образом, не все элементы могут иметь позиционные обозначения на каждой из Фиг. 1-5, но ссылочные позиции, связанные с ними, могут быть использованы для поддержания единой сквозной нумерации. Элементы, компоненты и/или признаки, которые раскрыты со ссылкой на одну или большее количество из Фиг. 1-5, могут быть включены в любую из Фиг. 1-5 и/или использоваться с любой из Фиг. 1-5, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. В общем случае, элементы, которые могут быть включены, показаны сплошными линиями, а элементы, которые могут использоваться при необходимости или представлять собой альтернативы, показаны пунктирными линиями. При этом элементы, которые показаны сплошными линиями, не обязательно являются необходимыми, а элемент, показанный сплошной линией, может быть опущен без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
На Фиг. 1 показано схематическое изображение сцинтиллирующих веществ 10, на которые попадает излучение 30. Излучение 30 (также упоминаемое как ионизирующее излучение 30) образовано субатомными частицами (например, нейтронами, протонами или ядрами) и/или фотонами высокой энергии (например, гамма-излучением, также известным как гамма-лучи, рентгеновскими лучами или сверхультрафиолетовым излучением), имеющими достаточно энергии для ионизации атома или молекулы. В природной окружающей среде излучение 30 присутствует практически повсеместно, в первую очередь оно обусловлено веществами, имеющими естественную радиоактивность, и космическими лучами. Источники естественного излучения включают в себя всплески гамма-излучения, поступающего из космоса, и вспышки земного гамма-излучения. Источники искусственного излучения включают в себя радиоизотопы и ядерные вещества, предназначенные для производства энергии или вооружений.
Излучение 30 может не восприниматься прямым образом, а быть обнаружено с использованием различных явлений. Например, некоторые вещества (то есть сцинтиллирующие вещества 10) испускают свет, когда они открыты воздействию излучения 30, в процессе, известном как сцинтилляция. Сцинтиллирующие вещества 10 включают в себя люминофор, молекулу (или атом), который испускает свет (электромагнитное излучение) после возбуждения. Люминофоры могут быть классифицированы как флюорофоры, имеющие малое время затухания возбужденного состояния (обычно от пикосекунд до микросекунд), и/или фосфоры, имеющие большое время затухания возбужденного состояния (обычно от микросекунд до секунд).
Люминофоры могут быть возбуждены посредством различных процессов, в том числе посредством захвата излучения 30 и поглощения света. Люминофор может быть приведен из возбужденного в невозбужденное состояние посредством испускания света (лучистым образом) или посредством других механизмов (нелучистым образом). Отношение событий излучения (испускаемых фотонов) к событиям возбуждения (например, поглощенным фотонам) называется квантовым выходом. Люминофоры могут иметь квантовый выход более 10%, 30%, 50%, 60%, 70%, 80% или 90%. Свет, испускаемый от люминофора (люминесценция), имеет меньше энергии (в среднем), чем энергия процесса возбуждения, то есть люминесценция оказывается не вполне эффективной. Для фотовозбужденных люминофоров пик испускаемого света обычно происходит при большей длине волны, чем пик спектра возбуждения. Указанная разность называется стоксов сдвиг. В общем случае, большой стоксов сдвиг приводит к меньшему поглощению испускаемого света, и поэтому в растворах с большими стоксовыми сдвигами испускаемый свет распространяется дальше. Люминофоры могут иметь стоксов сдвиг более 2 нм, 5 нм, 10 нм, 20 нм, 30 нм или 50 нм.
В процессе сцинтилляции определенное вещество поглощает излучение, ионизирующее молекулу или атом, и сообщает энергию указанному веществу. Энергия передается внутри этого вещества до тех пор, пока она не возбудит люминофор, который затем испускает свет характеристического спектра. Сцинтиллирующие вещества 10 обычно представляют собой комбинацию молекул нескольких типов, каждый из которых проявляет свое действие в различной части всего процесса. Один компонент сцинтиллирующих веществ 10, сцинтиллятор 18, проявляет свое действие при захвате излучения. Например, сцинтиллятор 18 может содержать (или может представлять собой) органическую молекулу, которая включает в себя ароматическую структуру и/или ненасыщенную углеродную связь. В качестве еще одного примера, сцинтиллятор 18 может содержать (или может представлять собой) атом, который имеет высокое эффективное сечение для захвата нейтронов (например, лития-6 (6Li), бора-10 (10В)). Сцинтиллятор 18 может представлять собой эффективное устройство для испускания света (и поэтому может быть люминофором) и/или может проявлять свое действие при пропускании энергии к другим молекулам.
Некоторые сцинтиллирующие вещества 10 включают в себя люминофор, например первичный люминофор 20, который может быть возбужден излучением 30, и/или сцинтиллятор 18, который эффективно испускает свет. Этот первичный люминофор 20 может быть возбужден посредством лучистого и/или нелучистого переноса энергии от возбужденного сцинтиллятора 18. Дополнительно или в качестве альтернативы, сцинтиллятор 18 может включать в себя, или может представлять собой, первичный люминофор 20. Лучистый перенос энергии имеет место, когда свет, испускаемый из сцинтиллятора 18, поглощается первичным люминофором 20. Нелучистый перенос энергии реализуется посредством различных механизмов, таких как межмолекулярные столкновения (например, гашение при столкновении (collisional quenching), обменные взаимодействия и соединения в возбужденных состояниях (например, ферсторовский перенос энергии). Лучистый и нелучистый перенос энергии усиливается путем перекрытия диапазона энергии, испускаемой при переходе первой молекулы из возбужденного в невозбужденное состояние, энергетического донора, и диапазона энергии, необходимой для возбуждения второй молекулы, энергетического акцептора. Например, если сцинтиллятор 18 представляет собой люминофор, большое спектральное перекрытие спектра его испускания со спектром возбуждения первичного люминофора 20 может привести к эффективному переносу энергии. На перенос энергии также очень влияет расстояние (и/или вероятность близости) между энергетическим донором и энергетическим акцептором. Таким образом, конденсированные состояния (например, твердые и жидкие), высокие концентрации и/или молекулярные ассоциации могут привести к усилению переноса энергии.
В спектре испускания сцинтиллятора 18 и/или первичного люминофора 20 может преобладать сверхультрафиолетовый свет, который в некоторых веществах не может далеко распространяться и/или обнаружение которого может быть затруднено (например, для некоторых фотодатчиков 80). Таким образом, некоторые сцинтиллирующие вещества 10 включают в себя вторичный люминофор 22, также известный как устройство для смещения длины волны и преобразователь длины волны, который может быть возбужден переносом энергии от сцинтиллятора 18 и/или первичного люминофора 20 и который эффективно испускает свет с большей длиной волны, чем излучение, идущее от сцинтиллятора 18 и/или первичного люминофора 20. Например, вторичный люминофор 22 может иметь спектр возбуждения, перекрытый спектром испускания сцинтиллятора 18 и/или первичного люминофора 20.
Сцинтиллирующие вещества 10 могут включать в себя другие компоненты, такие как основное вещество 15 и/или растворитель 16. Основное вещество 15 и/или растворитель 16 может вносить свой вклад в сцинтилляционные свойства сцинтиллирующего вещества 10 (например, путем участия в захвате излучения, переносом энергии и пропусканием оптического излучения) или может быть по существу нейтральным к процессу сцинтилляции. Основные вещества 15 и/или растворители 16 могут обеспечивать иные преимущества в отношении сцинтиллирующего вещества 10 и/или других его компонентов, такие как защита окружающей среды, химическая стабильность и/или механическая стабильность.
На общий выход света сцинтиллирующего вещества 10, отношение испускаемых фотонов к энергии падающего излучения 30, влияет тип, распределение и/или распределения сцинтиллятора 18, в частном случае первичного люминофора 20, в частном случае вторичного люминофора 22 и в частном случае основного вещества 15 и/или растворителя 16. Например, как раскрыто в настоящем документе, высокоэффективный перенос энергии может привести к более высокой интенсивности излучения и благодаря этому большему выходу света. В качестве еще одного примера, разбавление и последующее увеличение среднего разделения сцинтиллятора 18 в растворителе 16 может привести к снижению выхода света. Однако это снижение может быть нелинейным, если растворитель участвует в процессе сцинтилляции (например, посредством передачи энергии между сцинтиллятором 18 и первичным люминофором 20).
Сцинтиллирующие вещества 10 могут быть твердыми (например, кристаллом или полимерной пластмассой) и/или жидкими. В случае если сцинтиллирующие вещества 10 представляют собой жидкость, они могут содержать сцинтиллирующий раствор 14, содержащий растворитель 16 и сцинтиллятор 18, которые вместе образуют основную часть сцинтиллирующего раствора 14. Сцинтиллирующие вещества 10 и/или сцинтиллирующий раствор 14 также могут обладать достаточной химической энергией для их использования в качестве топлива. Таким образом, сцинтиллирующие вещества 10 могут представлять собой композиции 12, выполненные на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
Композиции 12, выполненные на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, сцинтиллируют, когда они открыты воздействию излучения 30, и обладают достаточной химической энергией для потребления с целью генерирования энергии (например, тепла, электричества, работы). Например, сцинтиллирующие растворы 14, состоящие по меньшей мере из растворителя 16 и сцинтиллятора 18, могут быть по существу образованы из углеводородов, то есть сцинтиллирующий раствор 14, растворитель 16 и/или сцинтиллятор 18 может или могут содержать главный компонент в виде углеводородов. Углеводороды могут содержать углеводородное топливо, нефтяное топливо, биотопливо, ненасыщенные и/или насыщенные углеводороды (например, алканы, алкены, алкины), линейные углеводороды, разветвленные углеводороды, циклические углеводороды, ароматические углеводороды и углеводороды, замещенные одним или большим количеством гетероатомов, таких как N, О и S. Углеводородные топлива обычно включают в себя линейные алканы с 6-16, 9-16, 6-12, 9-12, более 6 и/или более 8 атомов углерода. Углеводородное топливо может представлять собой топливо, подходящее для сжигания в двигателе, например, двигателе внутреннего сгорания. Композиции 12, выполненные на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, могут иметь цетановое число более 30, 40, 50 или 60 и могут иметь плотность энергии (при 20°С) более 20 МДж/кг, 30 МДж/кг или 40 МДж/кг. Иллюстративные неисключительные примеры углеводородных топлив включают в себя авиационное топливо, реактивное топливо, керосин, авиационный бензин, бензин и дизельное топливо.
Растворитель 16 композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, может пропускать свет 32 сцинтилляционного излучения, генерируемый излучением 30, поглощаемым внутри композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Например, растворитель 16 может быть по существу прозрачным при одной или более длин волн света (в частном случае для всего света) в диапазоне длин волн света 32 сцинтилляционного излучения. Растворитель 16 может пропускать более 90%/см, 95%/см или 99%/см при одной или более длин волн света (в частном случае весь свет) в диапазоне длин волн света 32 сцинтилляционного излучения. Свет 32 сцинтилляционного излучения может иметь место вследствие испускания из сцинтиллятора 18, первичного люминофора 20 и/или вторичного люминофора 22. Поэтому свет 32 сцинтилляционного излучения может включать в себя свет в диапазоне длин волн, излучаемых сцинтиллятором 18, первичным люминофором 20 и/или вторичным люминофором 22. Диапазон длин волн света 32, излучаемого сцинтиллятором, в общем случае может составлять от 250 до 800 нм или находиться в любом диапазоне или диапазонах между, например, 250-450 нм, 250-350 нм, 300-350 нм, более 350 нм, более 380 нм, более 400 нм и/или более 420 нм.
Растворитель 16 в общем случае включает в себя главный компонент в виде линейных алканов, например, линейные алканы с 6-16, 9-16, 6-12, 9-12, более 6 и/или более 8 атомами углерода. Например, растворитель 16 может представлять собой по существу октан, декан, додекан и их смеси или быть полностью образованным из них.
Сцинтиллятор 18 в общем случае растворим в растворителе 16 и может присутствовать в сцинтиллирующем растворе 14 с массовой долей более 0,001%, 0,01%, 0,1%, 1%, 3%, 10%, 20% или 30% и/или менее 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2% или 1%.
Сцинтиллятор 18 в общем случае включает в себя главный компонент в виде ароматических углеводородов, например, одного или большего количества конденсированных ароматических углеводородных колец, каждое из которых состоит из 3-10, 3-8, 3-6 и/или 5-7 членов, в частном случае замещенных одним или большим количеством гетероатомов, таких как N, О и/или S. Например, сцинтиллятор может представлять собой по существу любую комбинацию бензола, толуола, ксилола, стильбена, терфенила, полициклического ароматического углеводорода, нафталина, антрацена, и соединения, содержащие их половины, или быть полностью образованным из них. Иллюстративные неисключительные примеры сцинтилляторов 18 включают в себя бензол, толуол, ксилол, стильбен, п-терфенил, 1,2,4-триметилбензол (ТМВ), этилбензол, алкилбензол, фенилксилилэтан (РХЕ), и 2,5-дифенилоксазол (РРО).
Сцинтиллирующий раствор 14 может включать в себя первичный люминофор 20 (и/или сцинтиллятор 18 может представлять собой первичный люминофор 20). Первичный люминофор 20 в общем случае растворим в растворителе 16 и может присутствовать в сцинтиллирующем растворе 14 с массовой долей более 0,0001%, 0,001%, 0,01%, 0,1%, 1%, 3%, 10%, 20% или 30% и/или менее 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2% или 1%. Первичный люминофор 20 может быть связан, или иным образом молекулярно соединен, с сцинтиллятором 18.
Первичный люминофор 20 в общем случае представляет собой органическую молекулу, которая может включать в себя ароматическую группу (например, ароматические углеводороды), арильную группу, фенильную группу, оксазольную группу и/или оксадиазольную группу. Иллюстративные неисключительные примеры первичных люминофоров 20 включают в себя терфенил, п-терфенил, полициклический ароматический углеводород, нафталин, антрацен, фенилксилилэтан (РХЕ), 2,5-дифенилоксазол (РРО), 9,10-дифенилантрацен (DPA), 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазол (PBD), 2-(4-терт-бутилфенил)-5-(4-фенилфенил)-1,3,4-оксадиазол (b-PBD) и 9,10-дифенилантрацен (DPA).
Сцинтиллирующий раствор 14 может включать в себя вторичный люминофор 22. Вторичный люминофор в общем случае 22 растворим в растворителе 16 и может иметь химическую связь или иным образом быть молекулярно связанным, с сцинтиллятором 18 и/или первичным люминофором 20. Вторичный люминофор 22 и может присутствовать в сцинтиллирующем растворе 14 с массовой долей более 0,00001%, 0,0001%, 0,001%, 0,01%, 0,1% или 1% и/или менее 5%, 1%, 0,1%, 0,01% или 0,001%.
Вторичный люминофор 22 в общем случае представляет собой органическую молекулу, которая может включать в себя ароматическую группу (например, ароматические углеводороды), арильную группу, фенильную группу, кватерфенильную группу, оксазольную группу, пиразольную группу, пиразолиновую группу, хинолиновую группу и/или стирильную группу. Иллюстративные неисключительные примеры вторичных люминофоров 22 включают в себя п-бис (о-метилстирол) бензол (bis-MSB), 2,5-дифенилоксазол (РРО), 1,4-бис(5-фенил-2-оксазолил)бензол (РОРОР), 2-(4-терт-бутилфенил)-5-(4-фенилфенил)-1,3,4-оксадиазол (b-PBD), 1-фенил-3-меситил-2-пиразолин (РМР), 1,3-дифенил-2-пиразолин, 9,10-дифенилантрацен (DPA) и п-кватерфенил.
Сцинтиллирующий раствор 14 может включать в себя вспомогательное средство 24, чувствительное к нейтронам, которое имеет высокое эффективное сечение для захвата нейтронов. Вспомогательное средство 24, чувствительное к нейтронам, может иметь химическую связь, или иным образом быть молекулярно связанным, с сцинтиллятором 18. Вспомогательное средство 24, чувствительное к нейтронам, может включать в себя атомы, такие как литий-6 и/или бор-10, которые имеют высокое эффективное сечение для термического захвата нейтронов. Литий-6 является одним из стабильных изотопов лития и имеет распространенность в природе, составляющую примерно 7%. В связи с этим, вспомогательное средство 24, чувствительное к нейтронам, может содержать ионы и/или соединения, которые включают природный литий и/или литий, обогащенный литием-6. Бор-10 является одним из стабильных изотопов бора и имеет распространенность в природе, составляющую примерно 20%. В связи с этим, вспомогательное средство 24, чувствительное к нейтронам, может содержать ионы и/или соединения, которые включают природный бор и/или бор, обогащенный бором-10. Например, вспомогательное средство 24, чувствительное к нейтронам, может включать в себя борат, например триметилборат.
Сцинтиллирующий раствор 14 может включать в себя усилитель 26 сцинтилляции, который может быть выбран для усиления излучения 30 обнаружения, различения излучения 30, подавления химических реакций (например, окисления, коррозии), усиления химических реакций (например, ассоциаций), стабилизации сцинтиллирующего раствора 14 (например, стабилизатора топлива, металлхелатирующий агент), подавления роста (например, биоцид), улучшения смазки и/или улучшения вязкости (например, уменьшения температуры замерзания, уменьшения гелеобразования). Например, усилитель 26 сцинтилляции может уменьшать концентрацию свободного кислорода в сцинтиллирующем растворе 14. Свободный кислород (например, молекулярный кислород), присутствующий в сцинтиллирующем растворе 14, может уменьшать выход сцинтилляционного света за счет гашения возбужденного состояния сцинтиллятора 18, первичного люминофора 20 и/или вторичного люминофора 22. Усилитель 26 сцинтилляции может включать в себя антиоксидант, поглотитель кислорода, восстановительное вещество, гидроскопическое вещество, поверхностно-активное вещество, неионогенное поверхностно-активное вещество (например, полиэтиленгликоль п-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фениловый эфир, продаваемый под торговым названием Triton-X-100) и/или моющее средство.
Дополнительно или в качестве альтернативы свободный кислород в сцинтиллирующем растворе 14 и/или композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, может быть подавлен, например, посредством временного присутствия вещества, поглощающего кислород, и/или вещества, замещающего кислород, и/или посредством процессов удаления кислорода. Например, кислород может быть замещен барботированием сцинтиллирующего раствора 14 и/или композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, инертным газом, например азотом и/или аргоном. В качестве еще одного примера кислород может быть удален подверганием сцинтиллирующего раствора 14 и/или композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, воздействию разрежения. Указанный результат может представлять собой композицию 12, выполненную на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и/или сцинтиллирующий раствор 14, которая по существу свободна от несвязанного кислорода. Концентрация несвязанного кислорода в топливе с сцинтиллирующий веществом 12 и/или сцинтиллирующем растворе 14 может быть менее 100 частей на миллион, 10 частей на миллион, 1 части на миллион, 100 частей на миллиард, 10 частей на миллиард и/или 1 части на миллиард.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение систем 40 обнаружения излучения, которые содержат композиции 12, выполненных на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, или выполненных с возможностью использования таких композиций. Системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью обнаружения, ведения наблюдения, контролирования и/или подтверждения присутствия, количества, пиковой интенсивности, интегральной интенсивности (дозы), типа, продолжительности, скорости затухания и/или временной структуры излучения 30, испускаемого из определенного места, образца и/или объекта. Системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью обнаружения ионного и/или нейтрального излучения, например гамма-излучение и/или нейтронов, и могут быть выполнены с возможностью обнаружения потока (направления, количества и/или продолжительности) и/или типа излучения, попадающего на композицию 12, выполненную на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащуюся в топливном баке 60. Системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью различения направления излучения 30, например различение излучения, поступающего из космоса, и излучения от земных (не космических) источников (например, источников на и/или в земле, море и/или воздухе). Системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью различения продолжительности излучения 30 (например, продолжительности события испускания излучения) и/или полного облучения (экспозиционной дозы) излучением 30, например, с различением между короткими импульсами и/или всплесками излучения 30 и непрерывным (или квазинепрерывным) излучением 30.
Системы 40 обнаружения излучения содержат топливный бак 60 для хранения композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и двигатель 50, выполненный с возможностью потребления композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, из топливного бака 60. Система 40 обнаружения излучения может представлять собой установку, конструкцию и/или мобильное устройство (например, транспортное средство 42 для обнаружения излучения). Системы 40 обнаружения излучения могут включать в себя, или могут представлять собой транспортные средства 42 для обнаружения излучения. Дополнительно или в качестве альтернативы транспортные средства 42 для обнаружения излучения могут включать в себя систему 40 обнаружения излучения. В транспортном средстве 42 для обнаружения излучения двигатель 50 выполнен с возможностью приведения транспортного средства в движение, прямо или косвенно, посредством потребления композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Транспортные средства 42 для обнаружения излучения могут быть выполнены автоматизированными, с экипажем на борту и/или без экипажа на борту. Иллюстративные неисключительные примеры транспортных средств 42 для обнаружения излучения включают в себя воздушный летательный аппарат (например, самолет, винтокрылый летательный аппарат, воздушный шар или неуправляемый аэростат, воздушный летательный аппарат без экипажа на борту), плавучее средство (например, лодка, платформа, бочка или буй), сухопутное транспортное средство (например, легковой автомобиль, грузовой автомобиль) и космический летательный аппарат (например, спутник).
На Фиг. 3 показан иллюстративный неисключительный пример транспортного средства 42 для обнаружения излучения (воздушный летательный аппарат) с несколькими используемыми при необходимости конфигурациями двигателей 50 и топливных баков 60. Топливные баки 60 могут быть размещены на транспортном средстве 42 для обнаружения излучения и/или в нем. Топливные баки 60 могут включать в себя гибкую и/или жесткую конструкцию и могут быть по меньшей мере частично ограничены верхней частью конструкции, каркасом и/или корпусом транспортного средства 42 для обнаружения излучения. Например, на Фиг. 3 топливные баки показаны в крыльях 44 и/или фюзеляже 46.
Двигатели 50 системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью генерирования энергии посредством потребления композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Например, двигатель 50 может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, газотурбинный двигатель и/или дизельный двигатель. Двигатели 50 могут быть выполнены с возможностью сжигания и/или разложения топлива с сцинтиллирующий веществом 12. Двигатели 50 транспортного средства 42 для обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью подачи энергии в аккумуляторные батареи и/или электродвигатели для приведения в движение указанного транспортного средства.
Система 40 обнаружения излучения может быть выполнена с возможностью передачи, в автоматическом режиме или под управлением оператора, топлива с сцинтиллирующим веществом 12, находящихся в топливном баке 60, в двигатель 50 для потребления. Например, система 40 обнаружения излучения может включать в себя трубопровод 52 подачи топлива 52.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью обнаружения с высокой чувствительностью, например обнаружения источников слабого и/или удаленного излучения. Например, системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью обнаружения источников гамма-излучения, имеющих энергию примерно 1 МэВ на фотон, когда источник слабее, чем 100 МБк, 10 МБк, 1 МБк, 100 кБк, 10 кБк или 1 кБк (один Беккерель (Бк) равен одному распаду в секунду). Дополнительно или в качестве альтернативы системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены с возможностью обнаружения источника излучения, находящегося на расстоянии более 10 м, 30 м, 100 м, 200 м, 300 м, 500 м, 1000 м, 2000 м или 3000 м. Обнаружению с высокой чувствительностью может или могут способствовать большой объем композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и/или площадь сечения. Например, топливные баки 60 могут быть выполнены с возможностью определения большой площади сечения, в общем случае перпендикулярной направлению источнику излучения. Топливные баки 60 могут иметь максимальную площадь сечения более 5 м, 10 м, 20 м, 30 м, 40 м, 50 м, 60 м, 70 м, 80 м, 90 м или 100 м. Максимальная площадь сечения может быть ориентирована в общем случае горизонтально, наклонно или вертикально, чтобы пересекать наибольшую площадь потока от источника излучения. В транспортном средстве 42 для обнаружения излучения ориентация может быть определена и/или отрегулирована, когда транспортное средство для обнаружения излучения выполняет контроль излучения. Дополнительно или в качестве альтернативы ориентация может быть определена вертикальным рабочим положением транспортного средства 42 для обнаружения излучения.
Топливные баки 60 могут быть выполнены с возможностью обеспечения обнаружения света 32 сцинтилляционного излучения от композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащейся в топливном баке 60. Например, топливный бак 60 может включать в себя отверстие 74 для подачи оптических сигналов опроса и/или может по меньшей мере частично вмещать в себя (например, принимать, содержать) фото датчик 80. Отверстие 74 для подачи оптических сигналов опроса может представлять собой оконную, волоконно-оптическую, оптическую систему и/или отверстие в топливном баке 60, которое выполнено по меньшей мере частично прозрачным для света 32 сцинтилляционного излучения, испускаемого из внутренней части топливного бака 60. С топливным баком 60, внутренней частью топливного бака 60 и/или отверстием 74 для подачи оптических сигналов опроса может быть оптически соединен фотодатчик 80.
Системы 40 обнаружения излучения могут включать в себя один или большее количество фотодатчиков 80. Фотодатчики 80 могут представлять собой любое подходящее устройство, выполненное с возможностью восприятия света 32 сцинтилляционного излучения. Иллюстративные неисключительные примеры фотодатчиков 80 включают в себя фотоэлектронный умножитель, газонаполненный фотоэлемент, полупроводниковый фотодатчик, фотодиод, лавинный фотодиод, фототранзистор, фоторезистор, фотопроводник, прибор с зарядовой связью, активный формирователь сигналов изображения и формирователь сигналов изображения на КМОП-структурах. Фотодатчик 80 может быть выполнен чувствительным по меньшей мере к части света в диапазоне 250-800 нм или любом диапазоне или диапазонах между, например, 250-450 нм, 250-350 нм, 300-350 нм, более 350 нм, более 380 нм, более 400 нм и/или более 420 нм.
Системы 40 обнаружения излучения могут включать в себя систему 82 обнаружения, выполненную с возможностью определения количества, потока, типа, пиковой интенсивности, интегральной интенсивности (дозы), скорости затухания и/или временной структуры событий излучения (например, событий сцинтилляционного излучения) внутри композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащейся в топливном баке 60. Система 82 обнаружения может быть электрически соединена с фотодатчиком 80. Система 82 обнаружения может включать в себя электронное проверочное и измерительное оборудование, аналого-цифровой преобразователь, устройство для различения, датчик совпадений, многоканальный анализатор, анализатор импульсов по форме, вычислительное устройство, цифровое устройство для хранения и/или устройство связи. Дополнительно или в качестве альтернативы, топливные баки 60 могут включать в себя дополнительную конструкцию для оказания помощи при обнаружении и анализе излучения 30. Как показано на Фиг. 4, топливный бак 60 может включать в себя отражательную конструкцию 66, выполненную с возможностью отражения света 32 сцинтилляционного излучения, в общем случае по направлению к фотодатчику 80. Например, отражательная конструкция 66 может представлять собой отражательную внутреннюю поверхность топливного бака 60. В качестве еще одного примера, отражательная конструкция 66 может быть зеркалом, или системой зеркал, выполненным, или выполненной, с возможностью концентрирования света по направлению по меньшей мере к одному из фотодатчиков 80. Отражательные конструкции 66 могут иметь отражательную способность в одном или большем количестве диапазонов в пределах диапазона длин волн света 32 сцинтилляционного излучения более 50%, 80%, 90%, 95%, 98% или 99%. Топливные баки 60 могут включать в себя оптическую перегородку 62, которая по меньшей мере частично оптически изолирует две области внутри топливного бака 60 (то есть по меньшей мере первую область 68 и вторую область 70). Оптическая перегородка 62 выполнена с возможностью ослабления, в частном случае полного ослабления, передачи света между первой областью 68 и второй областью 70, например, свет, генерируемый в первой области 68, не проникает во вторую область 70. Оптическая перегородка 62 может включать в себя одно или большее количество отверстий 64 для обеспечения возможности протекания композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, вокруг оптической перегородки 62 и/или через нее. Например, оптическая перегородка 62 может представлять собой непрозрачную пластину, ткань, пеноматериал и/или сетчатую конструкцию. Каждая область (например, первая область 68 и вторая область 70), отделенная оптической перегородкой 62, может быть оптически соединена с другим фотодатчиком 80. В связи с этим, свет 32 сцинтилляционного излучения от первой области 68 может быть обнаружен отдельно от света 32 сцинтилляционного излучения от второй области 70. Разделенные области могут быть выполнены с возможностью оказания помощи при обнаружении и/или различении излучения 30, попадающего на композицию 12, выполненную на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и топливный бак 60. Например, оптическая перегородка 62, которая отделяет верхнюю первую область 68 от нижней второй области 70, может быть выполнена с возможностью различения излучения, исходящего от верхнего топливного бака 60 (например, космических лучей или другого излучения 30 из космоса), и излучения, испускаемого из нижнего топливного бака 60 (например, земное (не космическое) связанное излучение 30).
Системы 40 обнаружения излучения могут включать в себя дополнительную систему 72 впрыска, которая может быть выполнена с возможностью подачи в топливный бак 60 первичного люминофора 20, вторичного люминофора 22, вспомогательного средства 24, чувствительного к нейтронам, и/или усилителя 26 сцинтилляции.
На Фиг. 5 показан иллюстративный неисключительный пример топливного бака 60, встроенного в транспортное средство 42 для обнаружения излучения (в крыле 44). Пример по Фиг. 5 представляет собой топливный бак 60, схожий по конструкции с конструкцией крыла воздушного летательного аппарата, которое уплотнено и используется в качестве топливного бака (wet-wing). Топливный бак 60 в целом ограничен верхней частью конструкции крыла 44. Композиция 12, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, содержится во внутренней части крыла 44. Топливный бак 60, встроенный в крыло, может включать в себя все из используемых в частных случаях элементов, рассмотренных в настоящем документе. Например, показаны оптические перегородки 62 с отверстиями 64.
Фиг. 6 схематически иллюстрирует способы обнаружения излучения 100 с использованием композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Способы 100 включают обнаружение 102 света 32 сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, для обнаружения излучения 30. Обнаружение 102 может включать в себя обнаружение излучения с помощью системы 40 обнаружения излучения и/или транспортного средства 42 для обнаружения излучения. Обнаружение 102 может включать в себя обнаружение на расстоянии от источника излучения, например на расстоянии более 10 м, 30 м, 100 м, 200 м, 300 м, 500 м, 1000 м, 2000 м или 3000 м и/или менее 3000 м, 2000 м, 1000 м, 500 м или 300 м. Кроме того, обнаружение 102 может включать в себя обнаружение с воздуха наземного источника излучения. Например, способы 100 могут быть использованы для ведения наблюдения за портом ввоза, государственной границей, военной зоной и/или зоной боевых действий в отношении неразрешенных источников излучения и/или ядерных веществ. Так как системы 40 обнаружения излучения могут быть выполнены для обнаружения источников слабого и/или удаленного излучения, способы 100 могут быть использованы для дистанционного контроля и/или контроля с воздуха. Например, воздушный летательный аппарат может вести наблюдение за отдаленными пограничными районами; подземные топливные баки 60 могут быть использованы для наблюдения за удаленной сухопутной границей; лодки могут вести наблюдение за портами; а воздушный летательный аппарат может осуществлять поиск подводных ядерных веществ (например, связанных с подводными лодками).
Способы 100 также включают потребление 104 композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества. Поскольку композиция 12, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, имеет высокий энергетический потенциал, способы 100 могут использовать системы 40 обнаружения излучения и/или транспортные средства 42 для обнаружения излучения, чтобы осуществлять потребление композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, причем в этом случае топливо с сцинтиллирующий веществом 12 может использоваться в качестве топлива для двигателя 50, чтобы осуществлять генерирование энергии (то есть, приведения 106 двигателя 50 в действие). Дополнительно или в качестве альтернативы топливо с сцинтиллирующий веществом может потребляться для избавления от композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, когда в ней больше нет необходимости. Например, потребление 104 может включать в себя сжигание 108 композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и/или разложение 110 композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
Способы 100 могут включать формирование 112 композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, перед указанным обнаружением 102. Формирование 112 может включать в себя смешивание топлива с сцинтиллятором 18, первичным люминофором 20, вторичным люминофором 22, вспомогательным средством 24, чувствительным к нейтронам, и/или усилителем 26 сцинтилляции. Формирование 112 может быть выполнено внутри системы 40 обнаружения излучения и/или транспортного средства 42 для обнаружения излучения. Например, формирование 112 может быть выполнено при наполнении топливом топливного бака 60 и/или после размещения топлива в топливном баке 60 (например, путем впрыскивания компонента композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, с помощью дополнительной системы 72 впрыска).
Иллюстративный неисключительный пример применения способов 100 представляет собой использование транспортного средства 42 для обнаружения излучения, такого как самолет или воздушный летательный аппарат без экипажа на борту, для ведения наблюдения за портом ввоза. В транспортное средство 42 для обнаружения излучения может быть заправлено (например, оно может быть полностью заправлено) композицией 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, и оно может осуществлять полет с использованием композиции 12, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, в качестве своего топлива. Транспортное средство 42 для обнаружения излучения не обязательно должно быть выполнено для несения отдельно средств для обнаружения излучения и топлива, благодаря чему обеспечивается потенциальная возможность увеличения времени полета указанного транспортного средства и/или его чувствительности.
Еще один иллюстративный неисключительный пример применения способов 100 представляет собой использование транспортного средства 42 для обнаружения излучения, такого как спутник или воздушный летательный аппарат без экипажа на борту, для ведения наблюдения за источниками импульсного излучения. Транспортное средство 42 для обнаружения излучения может представлять собой, или может включать в себя, космический телескоп, осуществляющий поиск всплесков гамма-излучения, поступающего из космоса, вспышек земного гамма-излучения, связанного с молниями и/или импульсным излучением вследствие активного срабатывания какого-либо оружия.
Иллюстративные неисключительные примеры объекта изобретения согласно настоящему изобретению описаны в следующих пронумерованных пунктах:
А1. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, содержащая:
сцинтиллирующий раствор, включающий в себя углеводородный растворитель и сцинтиллятор;
причем сцинтиллирующий раствор представляет собой углеводородное топливо для двигателя.
А2. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по пункту А1, в которой сцинтиллирующий раствор и/или углеводородный растворитель представляет собой по существу по меньшей мере одно из следующего: авиационное топливо, реактивное топливо, керосин, авиационный бензин, бензин и дизельное топливо.
A3. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А2, в которой углеводородный растворитель включает в себя основной компонент в виде ненасыщенных и/или насыщенных углеводородов, в частном случае алканов, включающих в себя 6-16, 9-16, 6-12, 9-12, более 6 и/или более 8 атомов углерода.
А4. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А3, в которой углеводородный растворитель является по существу прозрачным в диапазоне длин волн излучения сцинтиллятора.
А4.1. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по пункту А4, в которой диапазон длин волн излучения сцинтиллятора составляет от 250 до 800 нм, от 250 до 450 нм, от 250 до 350 нм и/или от 300 до 350 нм.
А4.2. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А4-А4.1, в которой углеводородный растворитель пропускает более 90%/см, 95%/см или 99%/см света в диапазоне длин волн излучения сцинтиллятора.
А5. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А4.2, в которой сцинтиллятор представляет собой первичный люминофор, причем в частном случае первичный люминофор представляет собой флуорофор и/или фосфор.
А6. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А5, в которой массовая доля сцинтиллятора в сцинтиллирующем растворе составляет более 0,001%, 0,01%, 0,1%, 1%, 3%, 10%, 20% или 30% и/или менее 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2% или 1%.
А7. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А6, в которой сцинтиллятор включает в себя ароматический углеводород, в частном случае бензольную половину.
А8. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А7, в которой сцинтиллятор включает в себя одно или большее количество соединений, выбранных из группы, состоящей из следующего: бензол, толуол, ксилол, стильбен, терфенил, п-терфенил, полициклический ароматический углеводород, нафталин, антрацен, 1,2,4-триметилбензол (ТМВ), этилбензол, алкилбензол, фенилксилилэтан (РХЕ) и 2,5-дифенилоксазол (РРО).
А9. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А8, в которой сцинтиллирующий раствор кроме того включает в себя первичный люминофор.
А9.1. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по пункту А9, в которой первичный люминофор представляет собой флуорофор и/или фосфор.
А9.2. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А9-А9.1, в которой массовая доля первичного люминофора в сцинтиллирующем растворе составляет более 0,0001%, 0,001%, 0,01%, 0,1%, 1%, 3%, 10%, 20% или 30% и/или менее 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2% или 1%.
А9.3. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А9-А9.2, в которой первичный люминофор включает в себя ароматическую группу, арильную группу, фенильную группу, оксазольную группу и/или оксадиазольную группу.
А9.4. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А9-А9.3, в которой первичный люминофор включает в себя одно или большее количество соединений, выбранных из группы, состоящей из следующего: терфенил, п-терфенил, полициклический ароматический углеводород, нафталин, антрацен, фенилксилилэтан (РХЕ), 2,5-дифенилоксазол (РРО), 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазол (PBD), 2-(4-терт-бутилфенил)-5-(4-фенилфенил)-1,3,4-оксадиазол (b-PBD) и 9,10-дифенилантрацен (DPA).
А10. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А9.4, в которой сцинтиллирующий раствор кроме того включает в себя вторичный люминофор.
А10.1. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по пункту А10, в которой вторичный люминофор представляет собой флуорофор и/или фосфор.
А10.2. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А10-А10.1, в которой вторичный люминофор имеет спектр возбуждения, который перекрыт спектром испускания сцинтиллятора и/или, при наличии, первичного люминофора.
А10.3. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А10-А10.2, в которой вторичный люминофор имеет люминесцентное излучение с длиной волны более 350 нм, 380 нм, 400 нм и/или 420 нм.
А10.4. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А10-А10.3, в которой массовая доля вторичного люминофора в сцинтиллирующем растворе составляет более 0,00001%, 0,0001%, 0,001%, 0,01%, 0,1% или 1% и/или менее 5%, 1%, 0,1%, 0,01% или 0,001%.
А10.5. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А10-А10.4, в которой вторичный люминофор включает в себя ароматическую группу, арильную группу, фенильную группу, кватерфенильную группу, оксазольную группу, пиразольную группу, пиразолиновую группу, хинолиновую группу и/или стерильную группу.
А10.6. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А10-А10.5, в которой вторичный люминофор включает в себя одно или большее количество соединений, выбранных из группы, состоящей из следующего: п-бис (о-метилстирол) бензол (bis-MSB), 2,5-дифенилоксазол (РРО), 1,4-бис(5-фенил-2-оксазолил)бензол (РОРОР), 2-(4-терт-бутилфенил)-5-(4-фенилфенил)-1,3,4-оксадиазол (b-PBD), 1-фенил-3-меситил-2-пиразолин (РМР), 1,3-дифенил-2-пиразолин, 9,10-дифенилантрацен (DPA) и п-кватерфенил.
А11. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А10.6, в которой сцинтиллирующий раствор, кроме того, включает в себя вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, причем в частном случае вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, включает в себя литий, литий-6, бор, бор-10 и/или борат.
А12. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А11, кроме того содержащая: усилитель сцинтилляции.
А12.1. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по пункту А12, в которой усилитель сцинтилляции представляет собой по меньшей мере одно из следующего: антиоксидант, поглотитель кислорода, восстановительное вещество и гигроскопичное вещество.
А12.2. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А12-А12.1, в которой усилитель сцинтилляции включает в себя одно или большее количество соединений, выбранных из следующей группы: поверхностно-активное вещество, неионогенное поверхностно-активное вещество и полиэтиленгликоль п-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фениловый эфир.
А13. Композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А12.2, в которой композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, имеет концентрацию несвязанного кислорода менее 100 частей на миллион, 10 частей на миллион, 1 части на миллион, 100 частей на миллиард, 10 частей на миллиард и/или 1 части на миллиард.
В1. Транспортное средство для обнаружения излучения, содержащее:
топливный бак, в котором размещена композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества; и
двигатель, выполненный с возможностью приведения в движение указанного транспортного средства посредством потребления композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества;
причем указанное транспортное средство выполнено с возможностью обнаружения излучения с помощью композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
B2. Транспортное средство для обнаружения излучения по пункту В1, в котором указанное транспортное средство представляет собой по меньшей мере одно из следующего: воздушный летательный аппарат, плавучее средство, сухопутное транспортное средство, космический летательный аппарат, транспортное средство без экипажа на борту, автоматизированное транспортное средство и воздушный летательный аппарат без экипажа на борту.
B3. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В2, в котором композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, представляет собой композицию, выполненную на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А13.
B4. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В3, в котором указанное транспортное средство выполнено с возможностью обнаружения по меньшей мере одного из следующего: гамма-излучение и нейтроны.
B5. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В4, в котором указанное транспортное средство выполнено с возможностью обнаружения по меньшей мере одного из следующего: количество, поток, тип, пиковая интенсивность, интегральная интенсивность, доза, скорость затухания и/или временная структура излучения, падающего на композицию, выполненную на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащуюся в топливном баке.
B6. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В5, в котором указанное транспортное средство выполнено с возможностью различения направления излучения, причем в частном случае указанное транспортное средство выполнено с возможностью различения излучения, поступающего из космоса, и излучения от земных источников.
В7. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В6, в котором указанное транспортное средство выполнено с возможностью различения продолжительности излучения, продолжительности события испускания излучения и/или экспозиционной дозы, причем в частном случае указанное транспортное средство выполнено с возможностью различения между короткими импульсами и/или всплесками излучения и непрерывным и/или квазинепрерывным излучением.
B8. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В7, в котором двигатель выполнен с возможностью генерирования энергии посредством сжигания композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
B9. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В8, в котором двигатель включает в себя, а в частном случае представляет собой по меньшей мере одно из следующего: двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, газотурбинный двигатель и дизельный двигатель.
В10. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В9, в котором двигатель подает энергию по меньшей мере в одно из следующего: аккумуляторная батарея и электрический двигатель, который прямо или косвенно приводит в движение транспортное средство для обнаружения излучения.
В11. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В10, кроме того содержащее трубопровод подачи топлива, выполненный с возможностью передачи топлива с сцинтиллирующий веществом из топливного бака в двигатель.
B12. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В11, в котором топливный бак расположен по меньшей мере частично внутри крыла и/или фюзеляжа транспортного средства.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
B13. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В12, в котором топливный бак имеет максимальную площадь сечения более 5 м, 10 м, 20 м, 30 м, 40 м, 50 м, 60 м, 70 м, 80 м, 90 м или 100 м, причем в частном случае максимальная площадь сечения находится в горизонтальной плоскости, когда указанное транспортное средство находится в вертикальном рабочем положении.
B14. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В13, в котором топливный бак выполнен с возможностью обеспечения обнаружения света сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, причем в частном случае топливный бак включает в себя по меньшей мере одно отверстие для подачи оптических сигналов опроса.
В15. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В14, кроме того содержащее по меньшей мере один фотодатчик, выполненный с возможностью обнаружения света сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащейся в топливном баке.
В15.1. Транспортное средство для обнаружения излучения по пункту В15, в котором фотодатчик оптически соединен с внутренней частью топливного бака.
В15.2. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В15-В15.1, в котором фотодатчик включает в себя фотоэлектронный умножитель и/или полупроводниковый фотодатчик.
В15.3. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В15-В15.2, в котором фотодатчик чувствителен к свету сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, в частном случае в диапазоне 250-800 нм, 250-450 нм, 250-350 нм и/или 300-350 нм.
В15.4. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В15-В15.3, кроме того содержащее систему обнаружения, выполненную с возможностью определения по меньшей мере одного из следующего: количество, поток, тип, пиковая интенсивность, интегральная интенсивность, доза и/или временная структура событий излучения в композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества и содержащейся в топливном баке, посредством измерения выходного сигнала фотодатчика.
В15.4.1. Транспортное средство для обнаружения излучения по пункту В15.4, в котором система обнаружения включает в себя по меньшей мере одно из следующего: устройство для различения, датчик совпадений, многоканальный анализатор и анализатор импульсов по форме.
B16. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В15.4.1, в котором топливный бак включает в себя отражательную конструкцию, в частном случае выполненную с возможностью отражения света по направлению к фотодатчику, оптически соединенному с топливным баком.
B17. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В16, в котором топливный бак включает в себя оптическую перегородку, причем в частном случае оптическая перегородка выполнена с возможностью по меньшей мере частичной оптической изоляции двух областей внутри топливного бака.
В17.1. Транспортное средство для обнаружения излучения по пункту В17, в котором каждая из двух указанных областей оптически соединена с отличающимся фотодатчиком.
В17.2. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В17-В17.1, в котором оптическая перегородка отделяет верхнюю область от нижней области.
B18. Транспортное средство для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В17.2, кроме того содержащее дополнительную систему впрыска, причем в частном случае дополнительная система впрыска выполнена с возможностью подачи в топливный бак по меньшей мере одного из следующего: первичный люминофор, вторичный люминофор, вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, и усилитель сцинтилляции.
С1. Способ обнаружения излучения, включающий:
обнаружение света сцинтилляционного излучения от композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, для обнаружения излучения и
потребление указанной композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
С2. Способ по пункту С1, при котором композиция, выполненная на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, представляет собой композицию, выполненную на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А13.
С3. Способ по любому из пунктов С1-С2, кроме того включающий выбор композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, по любому из пунктов А1-А13.
С4. Способ по любому из пунктов С1-С3, при котором указанное обнаружение включает в себя обнаружение с помощью транспортного средства для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В18 и при этом указанное потребление включает в себя потребление топлива с сцинтиллирующим веществом, чтобы приводить в действие транспортное средство для обнаружения излучения.
С5. Способ по любому из пунктов С1-С4, при котором указанное обнаружение включает в себя обнаружение на расстоянии от источника излучения, причем в частном случае расстояние составляет более 10 м, 30 м, 100 м, 200 м, 300 м, 500 м, 1000 м, 2000 м или 3000 м и/или менее 3000 м, 2000 м, 1000 м, 500 м или 300 м.
С6. Способ по любому из пунктов С1-С5, при котором указанное обнаружение включает в себя обнаружение с воздуха наземного источника излучения.
С7. Способ по любому из пунктов С1-С6, при котором указанное обнаружение включает в себя обнаружение возле порта ввоза.
С8. Способ по любому из пунктов С1-С7, при котором указанное обнаружение включает в себя обнаружение по меньшей мере одного из следующего: гамма-излучение и нейтроны.
С9. Способ по любому из пунктов С1-С8, при котором указанное обнаружение включает в себя обнаружение по меньшей мере одного из следующего: количество, поток, тип, пиковая интенсивность, интегральная интенсивность, доза, скорость затухания и/или временная структура излучения.
С10. Способ по любому из пунктов С1-С9, при котором указанное обнаружение включает в себя различение направления излучения и в частном случае различение излучения, поступающего из космоса, и излучения от земных источников.
С11. Способ по любому из пунктов С1-С10, при котором указанное обнаружение включает в себя различение продолжительности излучения, продолжительности события испускания излучения и/или экспозиционной дозы, причем в частном случае указанное обнаружение включает в себя различение между короткими импульсами и/или всплесками излучения и непрерывным и/или квазинепрерывным излучением.
С12. Способ по любому из пунктов С1-С11, при котором указанное обнаружение включает в себя определение по меньшей мере одного из следующего: количество, поток, тип, пиковая интенсивность, интегральная интенсивность, доза и/или временная структура событий излучения в композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
С13. Способ по любому из пунктов С1-С12, при котором указанное потребление включает в себя приведение в действие двигателя, в частном случае по меньшей мере одного из следующих: двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, газотурбинный двигатель и дизельный двигатель.
С14. Способ по любому из пунктов С1-С13, при котором указанное потребление включает в себя сжигание композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
С15. Способ по любому из пунктов С1-С14, при котором указанное потребление включает в себя разложение композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества.
С16. Способ по любому из пунктов С1-С15, кроме того включающий формирование композиции, выполненной на основе топлива и сцинтиллирующего вещества, посредством смешивания, перед указанным обнаружением, топлива по меньшей мере с одним из следующего: сцинтиллятор, первичный люминофор, вторичный люминофор, вспомогательное средство, чувствительное к нейтронам, и усилитель сцинтилляции.
С16.1. Способ по пункту С16, при котором топливо представляет собой по существу по меньшей мере одно из следующего: авиационное топливо, реактивное топливо, керосин, авиационный бензин, бензин и дизельное топливо.
С16.2. Способ по любому из пунктов С16-С16.1, кроме того включающий выбор топлива, при котором топливо представляет собой по существу по меньшей мере одно из следующего: авиационное топливо, реактивное топливо, керосин, авиационный бензин, бензин и дизельное топливо.
С16.3. Способ по любому из пунктов С16-С16.2, при котором указанное формирование выполняют внутри системы обнаружения излучения, в частном случае в транспортном средстве для обнаружения излучения по любому из пунктов В1-В18.
При использовании в настоящем документе термины «приспособленный» и «выполненный с возможностью» означают, что элемент, компонент или другой предмет разработан и/или предназначен для выполнения данной функции. Таким образом, при использовании в настоящем документе термины «приспособленный» и «выполненный с возможностью» не должны толковаться означающими, что данный элемент, компонент или другой предмет просто «способен» выполнять определенную функцию, а что указанный элемент, компонент и/или другой предмет специально выбран, создан, реализован, использован, запрограммирован и/или разработан с целью выполнения этой функции. Также без выхода из объема настоящего изобретения элементы, компоненты и/или другие упомянутые объекты, упомянутые как приспособленные для выполнения конкретной функции, могут дополнительно или в качестве альтернативы быть описаны как выполненные с возможностью выполнения этой функции и наоборот. Аналогичным образом, объект, упомянутый как выполненный с возможностью выполнения определенной функции, может дополнительно или в качестве альтернативы быть описан как способный функционировать для выполнения этой функции.
Различные раскрытые элементы устройств и описанные в настоящем документе операции способов не обязательно нужны для всех устройств и способов согласно настоящему изобретению, причем настоящее раскрытие содержит все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных описанных в настоящем документе элементов и операций. Кроме того, один или большее количество из описанных в настоящем документе различных элементов и операций могут определять независимый объект, обладающий признаками изобретения, выделяемый и существующий отдельно от рассматриваемого в целом описанного устройства или способа. В соответствии с этим, такой патентоспособный объект изобретения не обязан быть связанным с конкретными устройствами и способами, явно описанными в настоящем документе, и такой патентоспособный объект изобретения может найти применение в устройствах и/или способах, которые не описаны явно в настоящем документе.