Системы и способы контроля излучения

Системы и способы контроля излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

В предпочтительном варианте реализации изобретения топливный бак имеет максимальную площадь сечения более 20 м².

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.

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 м², 10 м², 20 м², 30 м², 40 м², 50 м², 60 м², 70 м², 80 м², 90 м² или 100 м². Максим