Оптимизация состава Nd-содержащего сцинтиллятора с целью увеличения его световыхода и стабильности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе 3,5,5-триметилгексаноата Nd(III) и дополнительного растворителя ТБФ в ЛАБ разработан оптимальный состав жидкого органического сцинтиллятора для поиска двойного безнейтринного β-распада. Методом ИК-спектроскопии показано, что ТБФ образует дополнительные координационные связи с карбоксилатом неодима и тем самым препятствует его гидролизу и полимеризации. Показано, что наиболее чувствительным методом исследования чистоты и стабильности сцинтиллятора является УФ-спектрофотометрия. Световыход сцинтиллятора состава [ЛАБ + ВРО (3 г/л) + ТБФ (6.3%) + Nd (5.9 ± 0.2 г/л)] равен 78% относительно сцинтиллятора [ЛАБ + BРО (3 г/л)].

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Вересникова

Институт ядерных исследований РАН; Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Москва; Нальчик

З. Ю. Исупова

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Нальчик

Б. В. Локшин

Институт элементоорганических соединений РАН им. А.Н. Несмеянова

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Москва

В. П. Моргалюк

Институт элементоорганических соединений РАН им. А.Н. Несмеянова

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Москва

А. М. Немерюк

НИЦ “Курчатовский институт” — ИРЕА

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Москва

Г. Я. Новикова

Институт ядерных исследований РАН; Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Автор, ответственный за переписку.
Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Москва; Нальчик

С. А. Эльчепарова

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Нальчик

Е. А. Янович

Институт ядерных исследований РАН; Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Email: g-novikova@mail.ru
Россия, Москва; Нальчик

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. УФ-спектры ЛАБ: 1 — ЛАБ очищенный на Al2O3 (Fluka), 2 — ЛАБ исходный.

Скачать (136KB)
Метаданные
3. Рис. 2. УФ-спектры поглощения ТБФ: 1 — ТБФ (99%, Merck), 2 — ТБФ (99%, Chemical Line).

Скачать (131KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ИК-спектр ТБФ (Merck).

Скачать (140KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-спектр 0.5M раствора Nd(TMHA)3 в ТБФ (Merck).

Скачать (146KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ИК-спектр сухой соли Nd(TMHA)3.

Скачать (125KB)
Метаданные
7. Рис. 6. УФ-спектры: 1 — ЛАБ, 2 — ЛАБ + BPO, 3 — ЛАБ + PPO (Aldrich), 4 — ЛАБ + PPO (Реахим 1992 г., партия 8). Концентрации всех добавок 3 г/л.

Скачать (148KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Амплитудные спектры от 137Cs (662 кэВ) в сцинтилляторах на основе ЛАБ: 1 — ЛАБ + ВРО (3 г/л), 2 — Nd-LS (48 дней хранился под аргоном + 24 дня под воздухом), 3 — Nd-LS (72 дня хранился под воздухом).

Скачать (144KB)
Метаданные
9. Рис. 8. УФ-спектры Nd-LS: 1 — образец, хранившийся под аргоном 48 дней, 2 — образец, хранившийся под воздухом более двух месяцев.

Скачать (116KB)
Метаданные
10. Рис. 9. УФ-спектры ЛАБ: 1 — ЛАБ, очищенный на Al2O3(Fluka), 2 — ЛАБ после хранения под воздухом в течение двух месяцев.

Скачать (77KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025