JPS5841737A - 発光ガラス層の製造方法とその応用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発覚ガラス層（ｃｏｕｃｈ＠ｓ　ｄ・マ・ｒｒ
。

１ｗｎ＊ｉｍ＠ｓａ＠ｍｔｓ　）の製造方法に関する０
本発明は。

特に１発光表示装置、隘極管、像増幅管、Ｘ＠やテレビ
の画像面の如き少なくとも１層の発光ガラスを備える装
置の製造方法に関する０本発明は更に１人力ロ（ｆ＠ｍ
８ｔｒ＠４＠ｎｔｒ＊＊　）　ｔ−備えたフォトディテ
クタに光学的に接続され、エネルギー吸収によ９発光し
うる、基台上に取付け７’ｈ１層の発覚ガラスを含むフ
ォトシンチレータの製造方法にも関する。

このようなフォトシンチレータは特にアクチニドの製造
に用いる酸液中のα粒子放射率の欄足及び原子炉からの
放射性燃料の再処理工場で発生する放射性廃秦物の連続
検査に用いる。

事実、原子カニ業と同じく研究分野に於いて、液体中に
溶解している物質のα粒子放射率ｔｍ足しなければなら
ないことがしばしばある。測定対象の筐体が腐食性で、
流動してお〕、α、β及び／又はｒの放射性を同時に呈
する場合、光電増倍管のようなフォトディテクタの入力
口に光学的に接続した発光ガラス層を有するフォトシン
チレータを用いてα粒子を検知する方法は一公知の他の
方法と比較して着しく有利である。特に、腐食性の硝酸
溶液の如き有機又は無機の試薬に対して高度の耐性を示
すガラス（二酸化ケイ累８１０２分の多い）を用いるこ
とは有利である・この高度の耐性を有するガラスを用い
ることによって、光電増倍管の入力口に向い合って設置
した発光ガラス層を被側足液体と直接に＊触させること
ができる。脆弱且つ容易に変形する隔離口を用いる従来
の装置では同様の立体角度で溶液を観察することができ
なかりた。上記のガラスを採用する装置では、堅牢であ
るので、流量を変化させて液体を流動せしめ、従って、
発光ガラス層の位置での液体の圧力を変化させてＩＩ察
を行いうる利点がある。

同時にα、β及び／又はｒの放射源である液体に対して
は、β粒子及び／又紘γ光子に対するα粒子の識別が必
蚤であシ、このためには、次の２（５） 条件を満足させねばならない。即ち、β粒子及び／又は
Ｔ光子がほとんど放射しないように測定すべき液体の部
分を数−のオーダーの薄層にしなければならない、同時
に、発光ガラス層の厚さを、測定すべきα粒子の放射エ
ネ＾ギーに相轟する発光ガラス内の行１距離としなけれ
ばならない、この行程距離は２０μｍ以下、例えば１０
〜１５μｍでよい。

しかしながら、薄層の発覚ガラスを製作する公知の方法
で紘１再現可１１！に発光ガラスの薄層を製作できない
。

基体上に発光ガラスの薄層を融合する方法で娘、発覚４
＄４＆に関与するガラスのＩｌｔ分を製作中同一に保持
するのが１ｉｌＪ１１１である。更に、この＃ｌ＠で社
、薄層とするのに非常に少量の材料を使用するので、薄
層の最終成分（１１１合の後の）は、発光ガ５）スを得
る九めに調合し九初期成分と大巾に相違することとなｐ
、この細釆３００μｍ以下の層厚を得るのが不可能であ
る。

他方１ガクスを磨耗して行う製法では、ガラス（６） を２５０１＃ｍｔで薄くすることができ、この磨耗を続
けると、４０分の１ミクロンまでの結果が得られる。し
かし、この方法にもいくつかの欠点がある。すなわち、
この！１１！法は不確実であシ、更に、得られたガラス
の薄片を光電増倍管の入力部に固足するのが困難である
。

本発明の目的は上述の公知技術の欠点を解法する仁とに
ある。

本実＠に従りて、シリカを含有し、発光中心を与えるよ
うな化学成分の少なくとも１つのターゲットの材料を基
台上に１ｉｌｋ４ｊスノ中ツタリンダして、該１台上に
少なくとも１層の発光ガラスを形成すること１＊＊とす
る発光ガラス層の製造方法が提供される。

本！ｉ！１明の方法に従うと、儒えば１０〜２０ミクロ
ンのオーダーの所望厚さの発光ガラスの薄層が再現可能
に製作することができる。

本発明では、各々発光中心を与える１１１１又は豪数種
の化学成分の１又紘数個のターゲットを用いるが、これ
によって基台上に所足の発光ガラスの単一層（単一被覆
）又紘それぞれ相違する成分の発光ガラスの複数層（複
合被覆）ｔ−形成することができる。

従って、粒子で各ターｒットｔＩ＆撃することによりて
ターゲットから材料ｔノ為ギとりて材料を噴射させる０
粒子酸中性又は電荷されていてもよい。

書見ば０．又ａＮ２の如き気体のイオン化分子、或いは
ブルゾンの如き希ガスのイオン化原子である。

本発明のｉｌｌ様Ｖｃｌ！うと〜例えば水素管添加した
ブルゾンの如き不活性ガスからなる還元雰囲気中で基台
上に材料を噴射する。セリウ五入シ発光ガラスの場合に
は、この還元雰囲気によりて発光中心Ｃ−が形成さ・れ
中すくなる。

本発明の他の態様に従うと、更に形成された層の焼なま
しの如き熱Ｉ＆ｎｔ行う、この熱処理は１層の形成中に
１台を加熱することによりて行りたシ、或いは層の形成
後に行う、セリウム入９の発光ガラスの場合には％焼な
ましを行うと、セリウム原子の大部分をＣの状態にして
、発光ガラス層がエネルギーを、吸収したとｔｌに発す
る元の童を可成シの割合で増大させる。

この熱処理は、例えばアルプン雰囲気の如き不活性雰囲
気、或いは例えばブルゾンの如き不活性ガスに水素を添
加した混合気体の還元雰囲気中で行うことができる。

本発明の特徴に従うと、発光中心を形成すべき化合物は
少なくとも１種の希土類元ｇを含む・これはセリウムで
あってもよい、（複合被覆の場合には、例えば、各種希
土類元素をペースにした複数の化合物を使用したシ、単
一被覆の場合には例えばＣ・０２又はＣ・２０ｓの如き
セリウム基化合−又はそれらの混合物を使用することが
できる。）上述した如く、本実明拡、基台上に発光ガラ
ス層を有するシンチレータの制作方法ｔｍ供することを
も目的とし、この発光ガラスＩＩ（本発明の方法で製造
された）はエネルギーｔ−吸収し九ときに発光し、且つ
入力口を備えたフォトディテクタと光学的に接続してい
る。このフォトディテクタは例えば光電増倍器である。

発光ガラスとは、エネルギーの吸収によって励（９） 起され（例えばへα又は１粒子、又はｒ光子の形のエネ
ルギー）、その−ネルギーの少なくとも１部益を光とし
て再生するものである。、この再生は、励起後の極めて
短か１時間（一般に１０−’ｓ以下）に起る。

シンチレータは例えば、α又紘β粒子、又はｒ光子の検
出に用いる。

発光ガラス層の１台はフォトディテクタの予め艶けしし
た入力口でありうる。（この入方口社、発光ガラス層が
励起したときに発する光に透過性を有して、フォトディ
テクタが仁の光をとらえて電流に変換する。） 発光ガラス層の１台は、発光ガラス層が生じうる光に対
して透明で、且つ、フォトディテクタの入力口に光学的
Ｋ１１ｌ！されるものであってよい。

１台が磨＊ｍと艶けし面とを有するときは、発光ガラス
層を艶けし面上に設置し、諌磨き直管介してフォトディ
テクタの入力口に光学的ＩＦ−接続するのが好ましい。

好ましくは、発光ガラス層ｏｎ面は金属化して（１Ｇ） いる。

シンチレータがα粒子検出用のときは、発光ガラス面は
、α粒子の放射エネルギーに相当する発光ガラス内での
行程のオーダーの厚さでおるのが好ｔしく、従りて、こ
の場合、シンチレータがβ粒子（電子又は陽電子）又は
ｒ光子を吸収したことによる光はα粒子の吸収による光
と比軟すると無視できる。

本発明の他の特徴及び効果は添付の図面を参照する以下
の実施例の説明によって明らかになるだろう、これらの
実施例は本発明の技術的範８を何等制限するものではな
い。

第１図には本発明の方法を実施するのに用いる装置が示
されている。ここで社、高周波泰陰也スノ臂ツタリング
によって基台上に少なくと４１つの発光ガラス層が形成
される。特にこれは、第２図及び第３図を参照して後述
するシンチレータ用の発光ガラス層である＝ この高純度の被ａｔ−得るための装置は、”　　Ｍｏｄ
ｕｌｅ　　ｄ＠　ｐｕｌｖ二ｒｌｓａｔｉｏｎ　　ｍａ
ｌｔｌｍｏｄｅ　　ｊａｎｉＡｓｓ　　ｓｅａ纏…＊ｎ
ｓ　ｄ＠　ｔｒ’＊ｓ　ｈａｕｔ＠　ｐｕｒ＠ｌｅ　　
’　と題し、雑誌”　Ｌ＠　Ｖ１１＋１・−Ｌａｗ　Ｃ
ｏｕＣｈｅｓ　Ｍｉｎｅ＠ｓ　”の１９７９年第１９６
号の付録、の２１１頁に記載のＣ，５ＩＬＬＡ及びＦ　
、　ＪＡＱＵΣＳの論文に記載されている。

この装置は囲障（第１図に図示せず）ｔ７にし・このな
かで社、例えばターが分子ポンプ及びチタン昇華ポンプ
（図示せず）によりて１０Ｐａ程度の真空が実現されて
いる。これは、残存空気の不純物による還元雰囲気の汚
染を避けるためである。

装置は囲陣内に次のものを含んでいる。

−例えば直径８国のターｐ、）　１゜このターグットは
−その冷却のために水の循環をしている電ｌｋ３によっ
て−１５００乃！−２０００Ｖ（Ｄ高周波電圧（例えば
１３　Ｍｉｌｍ　）にされたターグツト支持体２上に配
置されている。

一水の循環４Ｓによって冷却され、導体５によ制 −ＨＶリカの厚い被覆の抑ｉスクリーｙ　８　ａこれに
よりて、発光の害になるＦ・＃　Ｃａ　＋　Ｎａ及びＫ
の如き不純物を層内に導入する恐れのある不本意なスパ
ッタリングによる汚染を抑制することができる。

本発明の好ましい態様に従うと、製造能率を高めるため
に、単一の基台よ）も複数の基台上に同時に被覆を行う
。

ターグット１は極めて純度の高いシリカと、例えば酸化
セリウムＣａ２Ｏ３又はＣ・０２（Ｘは両者の混合物）
の如き発光化合一（すなわち、発光中心を与える特性の
）との混合物からなる。セリウム以外の発光化合物食用
いうるの社当然である。ターＰ、）ｉ内のセリウムの割
合は１〜６質量−１例えば４−である、更に、ターグッ
トにアルイニウム、！グネシウム又はリチウムの酸化物
を添加して発光ガラス層の発光性ｔｉめる乙とがで門る
。

更に、リチウムを添加することによって中性子の検出が
可能なシンチレータに用いうる発光ガラス層を得ること
ができる。

アルプンの如き不活性ガスと水素との混合気体（１３） 内で陰極スパッタリング管行うが、水嵩は５〜１ｏｖ−
存在する。この気体は高純度（Ｎ５５）のものが好壇し
い６．混合ガスの圧力はスパッタリング中は０．１〜Ｉ
Ｐｓである。

公知の如く、抑制スクリーン８で画成された囲障の区域
ｆ３ｏ・ターｒ、）１と基台６の間でアルｆンイオンｔ
ｔ−宣むｆ９１マが形成される。イオンｒはタニｒット
ＩＫ引き嵜せられ、これｔ衝撃し、霧化し、原子１１１
．０及びＣ＠ｆとシ出し、これらの原子が１台６上に噴
射されて層７ｔ−形成する。＠（ｔｒｉ統計的に（すな
わち平均して）行われ、得られる層７の組成は１〜６−
のセリウム１１む発光ｔう誠の組成に相当する・ 水素は画先ガラス中にイオン０６”（発光中心）を形成
す為のに好ましく、これは発光性に有害なイオンＣ−“
が消失するからである。事実、ス・皆ツタリングは層７
が形成されるまでに数時間続き、これは、基台支持体４
がシ１１力′ｅ禎４１″Ｓれ、次いで真空化を止め、基
台６を導入する願で行われる。

不純物が＄　ｌ”ｌ”Ｍであるような発光ガラス層を形
成（１４） するように注意管払う（抑制スクリーン８．初期の強力
な真空度）。

まず最初に所望の層厚を決める。これは、例えば直径Ｂ
ｅｍのターゲットで３００Ｗのオーダーの高周波電力の
場合に被着速度は時間当り０．２μｍである。このよう
な速度で、良質の、すなわちち密で基台６に良好に接着
した層７の厚さは１０〜２０μｍに達成できる・ このようにして得られたセリウム入りの発光ガラス層７
は、励起され九とき（例えに、α粒子によって）、他め
て弱い発光性を示すにすぎない。

これを焼なましの如き熱処理に付す、この熱地理は、公
知の掃気ガス炉（ｆｏｕｒ　ａ　ｂａｌａｙａｇ＠ｇａ
＊＠ｕｘ）（図示せず）で、アルゴン又は窒素の如きガ
スからなる不活性雰囲気Ｘ線不活性ガスと水素（５〜１
０ｖＬｓの水素）からなる還元雰囲気内で行う。

この炉内で、１台６上のガラス層７は、例えは、１〜５
時間、７００〜１０００℃のオーダーの温度に保持され
る。この処理によって、発光性に有害なイオンＣ＠４＋
の大部分が除去できる。炉内での熱処理の代わ〕に、ガ
ラス層７の形成中に、囲陣内で５００〜１０００℃のオ
ーダーの温度に基台６を加熱して熱処理を行うことがで
きる。

第１図に示す装置で、同−基台上に単一ではなく・次々
に異り九種類の発光ガラス層を形成することができる・
これは−実現すべき層の数だけのターゲットを用い、こ
れらのターゲットを次々に衝−撃するか、或いは単一の
ターゲットを用い、１つの層を形成した後に１次の層を
形成する前に組成を変更して実現で龜る。

１台６の代わ夛に、光電増倍器の如き１又は複数のフォ
トディテクタｔ、その入力口のみｔ″残して保躾して囲
陣内に配置し、この入力口の上に直接に発光ガラス層を
形成せしめることができる（第３図に示す）、かくして
、検出システムの全体を作製できる。これが本発明の利
点の１つである。

第２図Ｋｆｌえばα粒子検出用のシンチレータの概略を
示す、このシンチレータは、本発明に従りて、陰極ス／
譬ツタリングで石英の基台６上にセリウムを含有する発
光ガラス層９を接着させたものである。（このガラス層
は前述の如く熱処理にも付されている。）更に、この発
光ガラス層９は、α粒子を選択的に検出できるように、
入射α粒子の放射エネルギーに相当する骸ガラス内の行
程のオーダーの厚さである。

基台ｌＯは板状であって・液体１，３を介して光電増倍
器１２の入力口１１に光学的に接続されている。液体１
３は石英及び入力口１１を構成するガラスと近接した屈
折率を有する。例えば、この液体としてシリコンオイル
を用いる。光電増倍器１２は高電圧源と、増幅０迦択及
び計算手段１５と電気的に接続している。

基台１Ｇが艶岐し面１０ｍと磨き面１０ｂとを有してい
るとき、層９Ｆｉ艶けし面１０ａ上に配置されているの
が好ましく、基台１０は磨１面１０ｂによりて光電増倍
器１２の入力口１１に接続されているのが好ましい、こ
れによって、層９の発する光が光電増倍器１２に伝達し
やすくなる。

同様の理由で、公知技術に従い、発光ガラス層（１７） ９０表ｉ［９ａ上に例えば５００〜１０００ＸＯ，ｔ−
〆一の反射性金属被覆を施こしてもよい、この反射性金
属被覆として一嬬例えばアル１＝ウムがあるが・シンチ
レータが腐食性試薬に耐性を有するために紘白金が好ま
し−０ 更に・１台１０の周囲すなわちヘリ１０ｇを金属化１又
は党の全反射が可能な形状として、へりｌＯ・での光の
反射を利用することによって光の伝導性を改畳すること
ができる。

更に発光ガラス層９と光電増倍器１２との間の光学的！
ＩＩｌ！を単純化することもできる。これは本発明の万
＠に従って、増倍器１２の予め艶けしにした入力口１１
上に層９を直接に配置して達成で自る・入力口１１上に
発光層９が配置されているシンチレータ１６を第３図に
示している。上述と同じ理由で層９の表面は金属化され
ている。

第ｓＩ！ｌＩには、主配管（図示せず）ｔ−流れる放射
性且つ腐食性の液体りのα粒子の放射度ｔ−１１ｊ足す
るためのシンチレータ１６が図示されている０発光ガラ
ス層９の厚さは、液体り中の粒子αの放射（１８） エネルギーに相当する該発光ガラス内の行程のオーダー
である。即ち、ここでは１０〜１５μｍの範囲でよい、
更に、発光層９が液体りと接触するように主配管からの
分岐管１７上にシンチレータ１６を配置している。

本発明の方法によって、再現可能且つ工業的規模で薄い
発光ガラス層の製造が可能となり、この厚さはｌｏ＃ｎ
のオーダーでよい。本発明の方法は、α粒子の検出用の
シンチレータの製造に特に適当、であ夛、１粒子及びｒ
光子との識別が良好にできるには発光ガラス層は１０〜
１５−を越えない厚さである。更に、発光ガラスｔｒｉ
はとんどの化学剤に対して抵抗を有するので、α粒子を
放射する腐食性の液体と直接ｍ触せしめることができる
。更に本発明の方法に従うと、光電増倍器の入力口の上
に直接に発光層を接着せしめて、一体化したシンチレー
タを製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法１＊施する良めの装置の概略図で
ある。 第２図は、本発明の方法で製造した発光ガラス層を含む
シンチレータの１実施例の概略図である・第３図は、本
発明、の方法によって製造し九発光ガラス層を、シンチ
レータが備える光電増倍器の入力口上に直接取付けて−
る形式のシンチレータの１実施例の概略図である。 １：ターグット、２：ターグツト支持体、ユ４゜ｌＯ：
基台支持体、６：基台、７．９二発光ガラス層、８：抑
制スクリーン、１１：入力口、１２：光電増倍器。 出願人　；ミサリア　タ　レネルジー　アトき、クサン
トルナシ、ナル　ドウ　２ ルシェルシ、　シアンティフィク 代理人　弁理士　新　居　正　彦 窮１頁の続き ０発　明　者　クロード・セラ フランス国９２３６０ミュドン・う ・フォμ・サン・ランベール・ アブニュ・ボリュベ１３ ■出　願　人　サンドル・ナショナル・ドウ・う・ルシ
エルシュ・シアンティ フィシ フランス国パリ・リュ・ボワイ エ２６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１つのターグット（ｌ゛）の材料を陰他
   ス／臂ｔタリングで基台（６）上に噴射することよＩＤ
   、ターグット（１）の各々は、鋏基台（６）上に少なく
   とも１つの発光ガラス層（７）を形成するように、シリ
   カと発光中心管与える少なくとも１つの化合物を富むこ
   とを轡黴とする発光ガラス層の製造方法。 ２）′腋材料を還元Ｉｌｌ気で噴射することを４１１１
   とする響許請求の範囲第１項に記載の発覚ガラス層の製
   造方法。 ３）陳発光ガラス層（７）の形成中に＃層の熱島環を行
   うこと１０黴とする特許請求の範囲第１項又は＃ｌ２Ｊ
   ＪＫ記載の発光ガラス層の製造方法。 ４）発光ガラス層（７）の形成後に、その熱外ｍｔ行う
   ことを特徴とする特許請求の範Ｓ第１項又は第２項に記
   載の発光ガラスの製造方法。 ５）該熱＃！＆履を不活性雰囲気中で行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の発光ガラス層の鵬造
   方法。 ６）　　＠ｌ＆錫履を遺５ｅ雰囲気中で行うことを特徴
   とする特許請求ａＳＳ第４項に記載の発光ガラス層の製
   造方法。 ７）賦化合物Ｏ各々紘少なくとも１種の希土類元°累を
   含むことを尋黴とする発光Ｉ２７層の製造方法・ Ｓ＞　　＊希±ＩＩ元素紘竜すクムである特許請求の＠
   ＩＩ第１項に記１１Ｏ尭党ｔツス層の製造方法。 ９）４Ｉ許−求の範１１１１１ＰＩ至第８項の−ずれか
   に記載０７７決を、少なく“と％１つの発光Ｉ２１層を
   備え良装置１）９作に応用すること。 １Ｇ）　４１許請＊ｏｍｍ第１乃至第８項のいずれかに
   記載０７Ｆ法を、基台（１０）上に発光ガラス層（９）
   を備え、数層（９）はエネルイー吸収にようて発光し、
   五り、入力口（１１）を備見九フォトディテ／／（１雰
   ）と光学的ＫＩＩａしているシシテレータＯ１１作に応
   用すること。 １１）該基−８（１０）は、フォトディテクタ（１２）
   の予じめ艶けした入力口（１１）であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項に記載の応用。 １２）　＃、基台（１０）は、発光ガラス層（９）の発
   する光に対して透明であ）、且つ、フォトディテクタの
   入力口（１１）に光学的に接続されるべきである特許請
   求の範囲第１０項に記載の応用。 １３）諌轟台（１０）紘磨自面（１（１）と艶けし面（
   １０ｍ）とを有し、咳発光ガラス層（９）は艶けし爾（
   １０ｍ）上に配置され、餓磨き面（１０ｂ　）ｔ−介し
   てフォトディテクタの入力口（１１）Ｋ光学的に接続し
   ていることｔ４Ｉ黴とする特許請求の範Ｓ籐１２項に記
   載の応用。 １４）該発光ガラス層（９）の表面が金属化しているこ
   とを特徴とする特許請求の範Ｗ！Ａ纂１０項乃至第１３
   項のいずれかに記載の応用。 １５）＃シンチレータはα粒子の検出用であ〕、諌発光
   ガラス層（９）は、α粒子の放射エネルギーに相轟する
   発光ｆラス内の行程のオーダーの厚さであることｔ−特
   徴とする特許請求の範囲第１０項乃至第１４項のいずれ
   かに記載の応用。