1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯,每个取代基都是一个2-(5-苯基)恶唑基团,恶唑环上连接了一个苯基(Ph).外观通常为白色或淡黄色晶体.易溶于有机溶剂(如二氯甲烷,乙腈,甲苯),微溶于水.它在常温下稳定,但在光照和高温下可能会发生分解.
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“Preparation and characterization of plastic scintillators with different proportions”这篇文章的作者Yichen H等人研究了1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯(POPOP)作为波长位移剂在不同聚合物基底的塑料闪烁体中的应用.他们通过热聚合和紫外光聚合方法制备了基于苯乙烯,乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯的塑料闪烁体,并系统研究了1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯和2,5-二苯基恶唑(PPO)的浓度对闪烁体性能的影响.结果表明,POPOP能够有效调整闪烁体的发射光谱,使其与光电探测器的最大响应波长相匹配,同时优化了光输出和衰减时间.苯乙烯基塑料闪烁体在PPO/POPOP质量比为1.0%/0.02%时表现出最佳性能,光输出达到86%,衰减时间约为2.6纳秒.
背景
塑料闪烁体因其优异的光输出,快速衰减时间和低成本等特性,在高能物理,医学诊断,核能和海关检查等领域得到了广泛应用.塑料闪烁体的发光特性主要依赖于其聚合物基底和掺杂的荧光染料.为了提高闪烁体的光输出效率,通常需要添加波长位移剂,将短波长的紫外光或蓝光转换为光电探测器能够高效响应的波长.1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯(POPOP)因其良好的波长位移性能被广泛应用于塑料闪烁体中.
实验
实验中使用的聚合物基底包括苯乙烯,乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯.荧光染料PPO和1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯分别作为主要荧光剂和波长位移剂.其他辅助材料包括三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA),光引发剂184和偶联剂621A-80.通过热聚合方法制备了苯乙烯,乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯基塑料闪烁体.首先,通过5 M NaOH溶液多次萃取去除单体中的抑制剂.然后,在氮气氛围下,将不同比例的PPO和POPOP加入到聚合物溶液中.预聚合在80℃下进行3小时,随后在55℃下继续聚合10小时,最后逐渐升温至85℃并保持3天.紫外光聚合方法用于制备基于TPGDA和621A-80的塑料闪烁体.将TPGDA,单体和621A-80按3:1:1的比例混合,加入光引发剂184,PPO和1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯后,在紫外光下固化.
结论
实验结果表明,不同聚合物基底的塑料闪烁体在添加1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯和PPO后,最大发射波长均在423 nm左右,与光电探测器的最大响应波长相匹配.这表明它作为波长位移剂能够有效调整闪烁体的发射光谱.苯乙烯基塑料闪烁体在PPO/1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯质量比为1.0%/0.02%时表现出最高的光输出,达到86%.乙烯基甲苯基塑料闪烁体的光输出为74%,而甲基丙烯酸甲酯基塑料闪烁体的光输出仅为19%.这表明聚合物基底的化学结构对光输出有显著影响.所有制备的塑料闪烁体的衰减时间约为2.6纳秒,与商业产品EJ-200的2.1纳秒相当.这表明1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯的加入并未显著影响闪烁体的衰减时间.光衰减长度是衡量闪烁体内部光传输效率的重要指标.实验中,苯乙烯基塑料闪烁体的光衰减长度为8.56 cm,而EJ-200的光衰减长度为12.78 cm.较短的光衰减长度可能与聚合过程中产生的杂质有关.
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