Optimization of the composition of Nd-containing scintillator to increase its light output and stability

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Based on Nd(III) 3,5,5-trimethylhexanoate and an additional solvent TBP, the composition of a liquid organic scintillator for the determination of double neutrinoless β-decay was developed in LAB. IR spectroscopy has shown that TBP forms additional coordination bonds with neodymium carboxylate and thereby prevents its hydrolysis and polymerization. It has been shown that the optimal method for studying the purity and stability of a scintillator is UV spectrophotometry. The light yield of the scintillator composition [LAB + BPO (3 g/l) + TBP (6.3%) + Nd (5.9 ± 0.2 g/l)] is 78% relative to the scintillator [LAB + BPO (3 g/l)].

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

A. Veresnikova

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences; Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Moscow; Nalchik

Z. Isupova

Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Nalchik

B. Lokshin

A. N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Moscow

V. Morgalyuk

A. N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Moscow

A. Nemeryuk

NRC “Kurchatov Institute”– IREA

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Moscow

G. Novikova

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences; Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Moscow; Nalchik

S. Elcheparova

Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Nalchik

E. Yanovich

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences; Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov

Email: g-novikova@mail.ru
Ресей, Moscow; Nalchik

Әдебиет тізімі

  1. А. С. Барабаш, УФН 184, 524 (2014) [Phys. Usp. 57, 482 (2014)].
  2. C. L. Cowan, F. B. Harrison, L. M. Langer, and F. Reines, Nuovo Cimento 3, 649 (1956); https://doi.org/10.1007/BF02744440
  3. M. C. Chen for the SNO+ Collab., in Proceedings of the 34th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2008), Philadelphia, Pennsylvania 30 Jul.–5 Aug. 2008; arXiv: 0810.3694 [hep-ex].
  4. Kai Zuber for the SNO+ Collab., AIP Conf. Proc. 942, 101 (2007); https://doi.org/10.1063/1.2805112
  5. C. Kraus for the SNO+ Collab., Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 150 (2006); http://doi: 10.1016/j.ppnp.2005.12.001
  6. J. Argyriades et al. (NEMO Collab.), Phys. Rev. C 80, 032501(R) (2009); https://doi.org/10.1103/PhysRevC.80.032501
  7. A. R. Amiraslanova, Z. A. Akhmatov, I. R. Barabanov, A. V. Veresnikova, V. I. Gurentsov, A. M. Gangapshev, D. M. Kabardova, V. V. Kazalov, Z. Kh. Kalazhokov, A. A. Kanshaov, G. Ya. Novikova, D. A. Tekueva, M. Sh. Tkhazaplizhev, and E. A. Yanovich, Phys. At. Nucl. 87, 784 (2024); http://doi: 10.1134/S106377882470073X
  8. I. Barabanov, L. Bezrukov, C. Cattadori, N. Danilov, A. Di Vacri, A. Ianni, S. Nisi, F. Ortica, A. Romani, C. Salvo, O. Smirnov, and E. Yanovich, arXiv: 0909.2152v1 [physics.ins-det].
  9. И. Р. Барабанов, А. В. Вересникова, З. Ю. Исупова, Б. В. Локшин, В. П. Моргалюк, А. М. Немерюк, Г. Я. Новикова, С. А. Эльчепарова, Е. А. Янович, ЯФ 86, 742 (2023) [Phys. At. Nucl. 86,1286 (2024)]; https://doi.org/10.31857/S0044002723060132
  10. G. Ya. Novikova, V. P. Morgalyuk, and E. A. Yanovich, Russ. J. Inorg. Chem. 66, 1161 (2021); https://doi.org/10.1134/S0036023621080180
  11. I. R. Barabanov, L. B. Bezrukov, A. V. Veresnikova, Yu. M. Gavriluk, V. I. Gurentsov, V. V. Kazalov, V. V. Kuzminov, G. Ya. Novikova, S. V. Semenov, V. V. Sinev, G. O. Tsvetkov, and E. A. Yanovich, Phys. At. Nucl. 82, 89 (2019); https://doi.org/10.1134/S1063778819020029
  12. L. B. Bezrukov, G. Ya. Novikova, E. A. Yanovich, A. I. Kostylev, N. A. Korsakova, E. K. Legin, A. E. Miroslavov, M. D. Karavan, B. V. Lokshin, and V. P. Morgalyuk, Russ. J. Inorg. Chem. 63, 1564 (2018); https://doi.org/10.1134/S0036023618120045
  13. I. R. Barabanov, L. B. Bezrukov, G. Ya. Novikova, and E. A. Yanovich, Phys. Part. Nucl. Lett. 15, 630 (2018).
  14. I. R. Barabanov, L. B. Bezrukov, G. Ya. Novikova, and E. A. Yanovich, Instrum. Exp. Tech. 60, 533 (2017); https://doi.org/10.1134/S0020441217030162
  15. И. Р. Барабанов, Г. Я. Новикова, Е. А. Янович, Препринт ИЯИ РАН 1427/2016.
  16. I. R. Barabanov, L. B. Bezrukov, C. Cattadori, N. A. Danilov, A. Di Vacri, A. Ianni, S. Nisi, G. Ya. Novikova, F. Ortica, A. Romani, C. Salvo, O. Yu. Smirnov, and E. A. Yanovich, Instrum. Exp. Tech. 55, 545 (2012).
  17. I. B. Nemchenok, V. B. Brudanin, O. I. Kochetova, V. V. Timkin, and A. A. Shurenkova, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 75, 1007 (2011); https://doi.org/10.3103/S1062873811070288
  18. J. Hartnell for the SNO+ Collab., arXiv: 1201.6169v1 [physics.ins-det].
  19. G. Ya. Novikova, A. M. Nemeryuk, V. P. Morgalyuk, A. A. Moiseeva, V. B. Lokshin, and E. A. Yanovich, Russ. J. Inorg. Chem. 69, 1693 (2024).
  20. The JUNO Collab., arXiv: 2103.16900v1 [physics.ins-det].
  21. Л. Б. Безруков, Н. И. Бакулина, Н. С. Иконников, В. П. Моргалюк, Г. Я. Новикова, А. С. Чепурнов, Препринт ИЯИ РАН 1382/2014.
  22. Н. И. Бакулина, Г. Я. Новикова, А. С. Редчин, Т. В. Бухаркина, С. В. Вержичинская, М. Г. Макаров, В. В. Зинченко, И. Ю. Кузнецов, Химическая промышленность сегодня, № 3, 38 (2018).
  23. E. P. Veretenkin, V. N. Gavrin, B. A. Komarov, Yu. P. Kozlova, A. D. Lukanov, V. P. Morgalyuk, A. M. Nemeryuk, and G. Ya. Novikova, Phys. At. Nucl. 85, 588 (2022).
  24. G. Ya. Novikova, M. V. Solovyova, and E. A. Yanovich, ЯФ 83, 76 (2020); http://doi: 10.31857/S0044002720010109
  25. RENO Collab., arXiv: 1003.1391 [hep-ex].
  26. W. Beriguete, J. Cao, Y. Ding, S. Hans, K. M. Heeger, L. Hu, A. Huang, K.-B. Lu, I. Nemchenok, M. Qi, R. Rosero, H. Sun, R. Wang, Yifand Wang, L. Wen, Yi Yang, et al., Nucl. Instrum. Methods A 763, 82 (2014); http://doi: 10.1016/j.nima.2014.05.119
  27. NEOS Collab. (Y. J. Ko, B. R. Kim, J. Y. Kim, B. Y. Han, C. H. Jang, E. J. Jeon, K. K. Joo, H. J. Kim, H. S. Kim, Y. D. Kim, J. Lee, J. Y. Lee, M. H. Lee, Y. M. Oh, H. K. Park, H. S. Park, et al.), Phys. Rev. Lett. 118, 121802 (2017).
  28. A. Abramov, A. Chepurnov, A. Etenko, M. Gromov, A. Konstantinov, D. Kuznetsov, E. Litvinovich, G. Lukyanchenko, I. Machulin, A. Murchenko, A. Nemeryuk, R. Nugmanov, B. Obinyakov, A. Oralbaev, A. Rastimeshin, M. Skorokhvatov, and S. Sukhotin, arXiv: 2112.09372 [physics.ins-det]; https://doi.org/10.48550/arXiv.2112.09372
  29. H. Almaz ´an et al. (STEREO Collab.), Phys. Rev. D 102, 052002 (2020); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.052002
  30. А. П. Серебров, В. Г. Ивочкин, Р. М. Самойлов, А. К. Фомин, В. Г. Зиновьев, С. С. Волков, В. Л. Головцов, Н. В. Грузинский, П. В. Неустроев, В. В. Федоров, И. В. Паршин, А. А. Герасимов, М. Е. Зайцев, М. Е. Чайковский, А. М. Гагарский, А. Л. Петелин и др., ЖТФ 93, 175 (2023); http://doi: 10.21883/JTF.2023.01.54079.241-22
  31. P. K. Lightfoot, V. F. Kudryavtsev, N. J. C. Spooner, I. Liubarsky, R. Luscher, and N. J. T Smith, Nucl. Instrum. Methods A 522, 439 (2004).
  32. А. В. Карякин, Г. А. Кривенцова, Состояние воды в органических и неорганических соединениях (по их ИК-спектрам поглощения) (Наука, Москва, 1973).
  33. C. Buck, F. X. Hartmann, D. Motta, and S. Schoenert, Chem. Phys. Lett. 435, 252 (2007); 10.1016/j.cplett.2006.12.087' target='_blank'>http://doi: 10.1016/j.cplett.2006.12.087
  34. C. Buck, F. X. Hartmann, T. Lasserre, D. Motta, S. Schonert, and U. Schwan, J. Lumin. 106, 57 (2004); https://doi.org/10.1016/S0022-2313(03)00134-0

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. UV spectra of LAB: 1 – LAB purified on Al2O3 (Fluka), 2 – original LAB.

Жүктеу (136KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. UV absorption spectra of TBP: 1 — TBP (99%, Merck), 2 — TBP (99%, Chemical Line).

Жүктеу (131KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. IR spectrum of TBP (Merck).

Жүктеу (140KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. IR spectrum of 0.5M solution of Nd(TMHA)3 in TBP (Merck).

Жүктеу (146KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. IR spectrum of dry salt Nd(TMHA)3.

Жүктеу (125KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. UV spectra: 1 — LAB, 2 — LAB + BPO, 3 — LAB + PPO (Aldrich), 4 — LAB + PPO (Reakhim 1992, batch 8). Concentrations of all additives are 3 g/l.

Жүктеу (148KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Amplitude spectra of 137Cs (662 keV) in LAB-based scintillators: 1 — LAB + VRO (3 g/l), 2 — Nd-LS (stored under argon for 48 days + under air for 24 days), 3 — Nd-LS (stored under air for 72 days).

Жүктеу (144KB)
Метадеректер
9. Fig. 8. UV spectra of Nd-LS: 1 - sample stored under argon for 48 days, 2 - sample stored under air for more than two months.

Жүктеу (116KB)
Метадеректер
10. Fig. 9. UV spectra of LAB: 1 – LAB purified on Al2O3 (Fluka), 2 – LAB after storage in air for two months.

Жүктеу (77KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2025