毛细管封装法制备塑料光纤
实验讲义
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。闪烁体有非常多的优点，因而用闪烁体制作的闪烁探测器与其他类型探测器相比有相当多的优势，广泛应用于高能物理、核物理、核医学等各种领域。闪烁探测器的发展与高能物理、核物理等领域的发展息息相关，各个应用领域对于闪烁探测器的需求推动着闪烁体和探测器的不断改进和创新，而闪烁体和探测器的不断发展又推动着这些领域的不断进步。
有机闪烁体大多都是含有苯环结构的芳香族碳氢化合物，含氢量非常大，因此发光效率较高，衰减时间非常短。有机闪烁体可分为有机晶体闪烁体、液体闪烁体和塑料闪烁体三类。常用的有机晶体闪烁体有蒽、茋、萘等，其中以蒽晶体最为常用。有机晶体闪烁体与液体闪烁体和塑料闪烁体相比，发光效率较高，但是制作过程繁琐且体积不能做的很大，价格非常昂贵。大多液体闪烁体都由有机溶剂、第一闪烁物质和移波剂三部分组成。常用的有机溶剂中一般都含有较多的苯环结构，闪点都比较低。有机溶剂在整个液闪中的比重在99%以上，因此液体闪烁体具有易挥发、难保存、难运输、易混入氧气使发光效率降低、毒性较大、化学腐蚀性强等缺点，长时间保存后性能会发生很大变化。液体闪烁体这些缺点对于盛装的容器有非常高的要求，运输、使用和保存过程中存在较大的安全隐患，大大限制了它的应用范围。与液体闪烁体的组成相似，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的固体材料。塑料闪烁体的特点是具有极短的衰减时间，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。
塑料闪烁光纤外层为石英玻璃，起到了结构支撑和光学通道的作用，石英玻璃的折光率为1.49；内层为塑料闪烁体，基质苯乙烯的折射率为1.59高于石英玻璃。利用纤芯的折光率大于包层的折光率，使得光在毛细管内部实现全反射。当中子与塑料闪烁光纤相互作用时，由于全反射可防止其进入阵列相邻闪烁光纤产生闪烁光，从而提高空间分辨率，增强图像对比度，达到“聚焦”效果实现对中子的高效探测。
图1单根毛细管塑料闪烁光纤
一．实验目的
1．了解毛细管封装法制备塑料光纤的特点； 2．获得毛细管塑料闪烁光纤样品。 二．实验原理
图2塑料闪烁体工作原理
塑料闪烁体能量传递机制，如图2所示，是塑料基体材料吸收辐射能后激发，退激发时通过无辐射跃迁将能量传递给第一闪烁物质，移波剂吸收来自第一闪烁物质的荧光，将发射波长迁移到光电倍增管响应范围内。 三．实验步骤
实验物品：注射器、毛细管、分析天平、安瓿瓶、高温烘箱 实验试剂：苯乙烯、第一闪烁物质、移波剂
1．首先在玻璃瓶中将质量分数为1%的第一闪烁物质和0.02%的移波剂溶于减压蒸馏的苯乙烯中，随后超声5 min，再通入氮气去除氧气等气体，避免氧化造成荧光猝灭； 2．将毛细管垂直插入溶液当中，采用异端加压方式，如图3所示，在一端连续通入氮气，将溶液直接压到毛细管内达到所需高度，并对其进行封端，最终保持压力使溶液高度不变；
图3苯乙烯预聚体的封装示意图
3．将密封有混合溶液的毛细管放置于70℃恒温箱中进行预聚反应，然后将完成预聚反应的产物放置于程序控温加热炉中充分聚合反应，得到毛细管塑料闪烁光纤样品。
图4封端、连续程序升温过程示意图
四．思考题 1．闪烁体的定义？ 2．塑料闪烁体的特点？
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