【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種玻璃，其用于輻射探測器，特別地用于中子探測器、紫外探測器和中微子探測器。本專利技術還涉及生產該玻璃的方法以及該玻璃在輻射探測器和/或粒子探測器中的用途，特別地是在中子探測器、紫外探測器或中微子探測器中的用途。
技術介紹
1、輻射探測器和/或粒子探測器通常包括透鏡、蓋板、玻璃纖維等不會干擾測量的玻璃制品。
2、然而，原材料和生產過程可能會使玻璃受到材料的污染，而這些材料確實會干擾某些輻射和/或粒子。例如，玻璃中的某些組分包括具有中子吸收和/或紫外吸收能力的元素。其中一些玻璃元素甚至可能會顯示出微弱的核輻射，從而會進一步影響實際測量。
3、例如，大多數傳統玻璃包括zr、hf，以及fe、ti和/或pt等其他污染物，其中，hf至少在某些同位素中具有放射性并具有中子吸收能力，同時，由于zr和hf在化學上密切相關，zr污染物通常也包含hf污染物。例如，pt、ti和fe會吸收特定波長的紫外光。因此，上述被污染的玻璃對于輻射探測裝置和/或粒子探測裝置，特別是對于中子探測裝置、紫外探測器或中微子探測裝置，并不是特別有用。
4、此外，由于某些探測器同時應用了不同的物理效應，例如，中子探測器通過吸收中子來工作，但也通過閃爍來工作，而閃爍依賴于紫外輻射的探測，而紫外輻射探測既會受到紫外吸收的干擾，也受到殘留放射物等的干擾，因此，帶有污染的玻璃在多個層面上會干擾輻射和/或粒子探測，從而難以補償所有的探測誤差。
5、因此，現有技術中的需求是提供特別適用于輻射探測裝置和/或粒子探測裝置的玻璃，
技術實現思路
1、本專利技術提出了新的玻璃組合物及其用途，它們基本上不含zr和hf(及相應氧化物zro2和hfo2)以及fe、ti和/或pt等其他污染物，因此，其特別適用于輻射探測裝置，特別是中子探測裝置、中微子探測裝置和紫外探測裝置。此外，本專利技術所述的玻璃還顯示出優異的紫外透射率，這也是其另一優勢，尤其是當其應用于閃爍探測器時。
2、根據本專利技術的一方面，已經發現用于耐火坩堝的常規材料，如鋁鋯硅酸鹽(azs，商標為s32、s32n、s32?klp、s32?kls、m36、m36?n、m36?el、m36?klb、m36?klp、m36kls等)或含al2o3的材料(al2o3的含量在45wt％-95wt％；稱為ab、ab?n、ab?klp、ab?kls、a等)，會不可避免地導致玻璃熔體被fe、ti、pt、ga、zr等元素(或其氧化物)所污染。該污染會導致玻璃吸收中子、吸收紫外和殘留放射物，從而削弱了該玻璃對輻射探測裝置，特別是中子探測裝置、中微子探測裝置和紫外探測裝置的用處。
3、中子探測
4、中子探測是對進入位置良好的探測器的中子進行有效探測。當下最常見的探測中子的硬件是閃爍探測器。閃爍中子探測器包括液體有機閃爍體、晶體、塑料、玻璃和閃爍纖維。
5、用于中子探測的閃爍6li玻璃于1957年首次在科學文獻中被報道，此后研究取得了關鍵進展。閃爍玻璃纖維的工作原理是將6li和ce3+結合在玻璃本體組合物中。通過6li(n,α)反應，6li具有高的熱中子吸收截面。中子吸收會產生氚離子、α粒子和動能。α粒子和氚與玻璃基質相互作用會產生電離，電離將能量傳遞給ce3+離子，并由于激發態ce3+離子返回到基態，導致發射出波長為390nm-600nm的光子。
6、這會使得每吸收一個中子就會有幾千個光子的閃光。部分閃爍光會通過作為波導的玻璃纖維而進行傳播。光纖末端與一對光電倍增管(pmt)光學耦合，以探測光子爆發。探測器可用于探測中子和伽馬射線，通常通過脈沖高度辨別來區分中子和伽馬射線。在降低纖維探測器對伽馬輻射的靈敏度方面取得了實質性地成果和進展。原先的探測器在0.02mr的伽馬場中會遭受到假中子。現在，設計、工藝和算法得到了改進，能夠在最高至20mr/h(60co)的伽馬場中的操作。
7、當然，用于上述閃爍6li玻璃纖維的玻璃中，需要盡可能減少污染物的含量，該污染物具有會吸收中子從而干擾信號的元素。盡管中子與物質的相互作用不大，但某些元素，例如鉿(hf)，確實可以通過吸收和散射與中子相互作用。鉿可以有效吸收熱中子和超熱中子，并在中子通量的長期輻照下能夠部分恢復吸收特性。例如，hf的中子吸收比與其化學上密切相關的鋯(zr)要高600倍。
8、由于鑭系元素的收縮，zr和hf顯示出相似的原子和離子尺寸。zr-hf具有幾乎相同的尺寸，它們具有相似的價電子數量和相似的性質，因此被稱為化學雙生子。由于這種密切的化學關系，如果組合物中有zr，那么也會有hf。
9、然而，本專利技術的玻璃幾乎不包括zr(和hf)，因此，由其制成的閃爍光纖探測器具有極好的靈敏度，并能夠快速計時(～60ns)，使得計數速度的動態范圍會較大。這些探測器的優點是可以形成任何所需的形狀，并且可以做得很大或很小，以便用于各種應用。此外，它們不依賴3he或任何可用性有限的原材料，也不包含有毒或受管制的材料。由于與高壓氣態3he相比，固體玻璃中的中子吸收物質密度更高，因此它們的性能超過或與3he管的總中子計數相匹配。盡管與3he相比，6li的熱中子截面較低(940靶恩相比于5330靶恩)，但纖維中6li的原子密度要大50倍，從而能夠使得有效捕獲密度比約為10：1，這是有益的。
10、中微子探測
11、公知的中微子探測器既可以是放射化學探測器(如美國homestake金礦的氯量實驗或意大利gran?sasso隧道的gallex探測器)，也可以是基于切倫科夫效應的探測器，其中，最具代表性的是薩德伯里中微子觀測站(sno)和超級神岡探測器。因為太陽內部發生的反應以及太陽的中微子發射是眾所周知的，據此，它們可以探測太陽和大氣中微子并測量中微子振蕩，從而得出有關中微子質量差值的結果。諸如double?chooz實驗或神岡中微子觀測站中自2002年以來一直在運行的卡姆蘭德(kamland)探測器等實驗能夠通過反β衰變探測地球中微子和反應堆中微子，并提供太陽中微子探測器無法覆蓋的范圍內的補充信息。
12、顯然，其他來源的放射性衰變會使中微子探測變得困難甚至不可能，因此，任何用于中微子探測器的材料都不能含上述元素。
13、紫外探測
14、研究還發現，放射性輻射會影響紫外探測器的信噪比。目前的透射紫外線的玻璃中的放射性輻射在很大程度上是存在的鉿的放射性同位素引起的。鉿的放射性同位素會發出α射線和γ射線。
15、天然鉿由六種同位素組成：174hf(0.16％)、176hf(5.26％)、177hf(18.6％)、178hf(27.28％)、179hf(13.62％)和180hf(35.08％)。天然鉿在1.0kev-100kev能量范圍內的中子俘獲截面的共振積分在1900靶恩-2300靶恩之間。靶恩(符號：b)是面積的公制單位，等于10m2-28m2(本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種玻璃，在基準厚度1.0mm下所述玻璃在260nm波長下的透射率為至少65.0％，其中，所述玻璃中ZrO2的量小于150ppm。
2.根據權利要求1所述的玻璃，其中，所述玻璃中HfO2的量小于10ppm。
3.根據權利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃中α粒子的放射低于4.42貝克勒爾/克玻璃。
4.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃，其中，所述玻璃中Fe2O3、MoO3和WO3中的一種或多種的量低于10ppm。
5.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃，其中，所述玻璃中TiO2的量低于20ppm。
6.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃，其包括以下指示量的組分(以cat％計)：
7.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃，其中，在基準厚度1mm下在260nm波長下的所述透射率超過75％。
8.根據前述權利要求中任一項所述的玻璃，其中，所述玻璃中鎵、鈾、釷、釔和鉈中的一種或多種的氧化物的量為至多3ppm。
9.一種生產根據前述權利要求中任一項所述玻璃的方法，包括以下步驟：
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