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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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)].

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

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
Rússia, Moscow; Nalchik

Z. Isupova

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

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

B. Lokshin

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

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

V. Morgalyuk

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

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

A. Nemeryuk

NRC “Kurchatov Institute”– IREA

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

G. Novikova

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

Autor responsável pela correspondência
Email: g-novikova@mail.ru
Rússia, Moscow; Nalchik

S. Elcheparova

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

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

Bibliografia

  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

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. UV spectra of LAB: 1 – LAB purified on Al2O3 (Fluka), 2 – original LAB.

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

Baixar (131KB)
Metadados
4. Fig. 3. IR spectrum of TBP (Merck).

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

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

Baixar (125KB)
Metadados
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.

Baixar (148KB)
Metadados
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).

Baixar (144KB)
Metadados
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.

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

Baixar (77KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».