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WO2005028590A1 - ガラスシンチレータ - Google Patents

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WO2005028590A1
WO2005028590A1 PCT/JP2004/010223 JP2004010223W WO2005028590A1 WO 2005028590 A1 WO2005028590 A1 WO 2005028590A1 JP 2004010223 W JP2004010223 W JP 2004010223W WO 2005028590 A1 WO2005028590 A1 WO 2005028590A1
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WO
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glass
rare earth
group
rays
scintillator
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/010223
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yasuhiro Yagi
Kenzou Susa
Original Assignee
Hitachi Chemical Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co., Ltd. filed Critical Hitachi Chemical Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a glass scintillator used for a radiation detector or the like.
  • Patent Document 1 As a fiber-shaped scintillator, as disclosed in Patent Document 1, use of an optical fiber scintillator in which a fluorescent substance is added to a core can be considered.
  • Patent Document 2 discloses that a glass scintillator is manufactured by using an inorganic glass as a matrix material and adding a rare earth element thereto.
  • Patent Document 3 also proposes a glass scintillator using an inorganic glass as a matrix.
  • Patent Document 4 focusing on the glass-like phosphor, discloses a luminescent glass for improving the strength of glass as a matrix component.
  • Patent Document 5 discloses a casket of a rare earth element added to silica glass.
  • Patent Document 1 UK Patent Application Publication No. 2253070
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-188543
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-145845
  • Patent Document 4 JP-A-2000-86283
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-282153
  • Patent Document 1 the core material of the optical fiber and The plastics used for the measurement are actually used for radiation measurement by measuring the etch pits, so that there is a problem that they are left scratched when exposed to radiation.
  • Patent Document 2 the material used for the glass scintillator is a halogen glass, and not only is the raw material expensive, but also the danger to the human body during the production must be considered.
  • the improvement in Patent Document 4 is a means for improving laser resistance, and it is considered that the guidelines are different from the means for improving radiation resistance.
  • Patent Document 5 practically, only one kind of rare earth element is added to glass, and therefore, the wavelength region of a photon that can be detected is limited to 100 to 400 nm.
  • the present invention provides a glass scintillator that achieves various problems in the prior art, that is, both a sufficiently excellent radiation resistance and a calorie property, and that can sufficiently efficiently detect photons having a wavelength of less than 100 nm. .
  • the present inventors have studied to solve the above-mentioned problems, and have found that the glass scintillator contains two or more rare earth elements in silica glass or silicate glass to efficiently reduce the scintillation effect. I found it to happen. This has revealed that the glass scintillator can effectively detect short wavelength photons, that is, ionizing radiation such as X-rays and ⁇ -rays. Further, they have found that such a glass scintillator also satisfies the workability, and have led to the invention of a glass scintillator that can solve the above-mentioned problems.
  • a first embodiment of the present invention comprises a glass component having silica or silicate as a matrix, a rare earth element, and a glass modifying component, wherein the rare earth element is selected from Y, La, Gd, and Lu. And one or more elements selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb,
  • the glass modifying component contains one or more elements selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, B and Al forces, and is irradiated with photons having a wavelength of less than 100 nm. Then, it is a glass scintillator that emits light in an ultraviolet light region, a visible light region, or an infrared light region.
  • Y, La, Gd, and Lu play a role as a base material element
  • Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb are activators. It plays a role as an element.
  • this glass scintillator Energy transfer from the material element to the activator element is performed efficiently. Therefore, when X-rays, ⁇ -rays, etc. hit (irradiate) the glass scintillator, fluorescence is obtained sufficiently efficiently, and it becomes possible to detect ionizing radiation with excellent sensitivity.
  • the glass scintillator of the present invention was effective not only for detecting photons, but also for detecting rays, / rays or neutron rays.
  • a second embodiment of the present invention contains a glass component containing silica or silicate as a matrix, a rare earth element and a glass modifying component, wherein the rare earth element is selected from Y, La, Gd and Lu. And one or more elements selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb,
  • the glass-modifying component includes one or more elements selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, B, and Al forces. It is a glass scintillator that emits light in the ultraviolet, visible, or infrared regions when irradiated with + rays, electron beams, positron beams, charged particle beams, or neutron beams.
  • the glass scintillator of the present invention is preferred because Gd is used as a base material element among the rare earth elements because radiation resistance is improved.
  • a third embodiment of the present invention comprises a glass component having a matrix of silica or silicate, a rare earth element, and a glass modifying component, wherein the rare earth element is Ce, Pr, Nd, S m , Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and at least one element selected from the group consisting of Yb and Gd, and the glass modifying component includes Li, Na, K, Rb, Cs, It contains one or more elements selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, B and Al, and when irradiated with X-rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays, electron beams or thermal neutrons, it emits ultraviolet light. Is a glass scintillator that emits light in the visible light region or the infrared light region.
  • a more preferable activator is Ce, Tb, or Eu.
  • a fourth embodiment of the present invention includes a glass component having a matrix of silica or silicate, a rare earth element, and a glass modifying component, and the rare earth element is a group consisting of Ce, Eu, and Tb.
  • the rare earth element is a group consisting of Ce, Eu, and Tb.
  • One or more elements selected from the group consisting of Gd and the above glass modifying component is selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, B and Al
  • One or more A glass scintillator that contains elements and emits light in the ultraviolet or visible light range when irradiated with X-rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays, electron beams, or thermal neutrons.
  • the shape is not particularly limited, but it is preferably processed into a fiber shape.
  • the present invention is preferably any one of the above glass scintillators obtained by processing into a fiber shape.
  • the glass scintillator of the present invention is a scintillator having both workability and radiation resistance, and can be used for efficiently detecting ionizing radiation such as ⁇ -rays, X-rays, and neutron rays.
  • FIG. 1 is a partial schematic perspective view of a glass scintillator of the present invention obtained by processing into a fiber shape.
  • the glass scintillator of the present invention can be produced by mixing the rare earth component, the silica component, and the glass modifying component to obtain a mixture, and heating the mixture.
  • the chemical forms of the rare earth component, the silica component, and the glass modifying component to be mixed are not particularly limited as long as they contain the above-mentioned elements or compounds, or can be a source of the above-mentioned elements or a raw material of the compounds.
  • an oxide or a nitrate may be used as a raw material of the rare earth component.
  • SiO, silicate as raw material of silica component
  • Sodium hydroxide, sodium oxide, boric acid, or the like may be used as a glass modifying component. After the mixture is heated, it is cooled once, melted by heating again, and then or simultaneously processed into an arbitrary shape such as a fiber. Also, by preparing a mold in advance, it is possible to finish it to the desired shape with one heating. it can.
  • the composition ratio when the raw materials are mixed is preferably the ratio of the rare earth component and the silica component within the range described below.
  • the quotient (LZS) is Preferably it is less than 1. This means that when (L / S) becomes 1 or more, LnSi ⁇ or LnSiO (Ln is a rare earth element in general), which is a crystal component, is generated.
  • the ratio between the base material element such as gadolinium (Gd) and the activator element such as cerium is preferably in the range described below.
  • the quotient (CZG) is 0 (C / G) ⁇ (50/50) It is more preferable that (C / G) ⁇ (20/80).
  • the value of (C / G) is particularly preferred, and there is a value (optimum value) .
  • a value (optimum value) if gadolinium is selected as the base material element and cerium is selected as the activator element, It is particularly preferable that (8/92) ⁇ (C / G) ⁇ (12/88).
  • the force S which is the type and amount of the glass modifying component, is preferably as described below. It is preferable to add an alkali metal such as Na to the glass scintillator because the workability of the glass scintillator can be improved.
  • the number of sodium atoms is N [mol]
  • the total amount of rare earth atoms and silicon atoms is (L + S) [mol]
  • the quotient ⁇ N / (L + S) ⁇ is preferably in the range of (10/245) ⁇ ⁇ (N / (L + S) ⁇ ⁇ (200/245), more preferably (80/245) ⁇ ⁇ N / (L + S) ⁇ ⁇ (100/245) B may be used in place of Na, or Na and B may be added at the same time. When added, foaming suppression effect appears, so it is more preferable.
  • the shape of the glass scintillator of the present invention obtained as described above.
  • Use of the glass scintillator in a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, a flat plate shape, a fiber shape, or the like can be mentioned. Among them, if it is a fiber shape as shown by reference numeral 100 in Fig. 1, the mobility for fine adjustment of the measurement point Is preferred.
  • the glass scintillator of the present embodiment can be used, for example, in a radiation detection device, a radiation spectrum measurement device, a positron emission nuclide tomographic imaging device, and the like.
  • the numbers of atoms of Gd, Ce, and Si were 10.8 mmol, 1.2 mmol, and 233 mmol, respectively.
  • the obtained mixture was placed in a crucible, and 3.87 g of NaOH (97 mmol of Na atoms) and 3 mg of carbon powder were further added to the crucible, and the crucible was heated at 1500 ° C for 24 hours.
  • the resulting sample was visually observed after cooling, and was found to be transparent and free of visible air bubbles.
  • a part of the sample was taken out and reheated using a gas parner, which melted and facilitated fiber processing. That is, it was confirmed that the glass scintillator of this example can be processed into various shapes by heating and melting.
  • the mixture was obtained.
  • the obtained mixture was placed in a crucible, and 3.87 g of Na ⁇ H and 3 mg of carbon powder were further added to the crucible, and the crucible was heated at 1500 ° C. for 24 hours.
  • the resulting sample was visually observed after cooling, and was found to be transparent and free of visible air bubbles.
  • a part of the sample was pulverized and irradiated with Cu ⁇ -rays, that is, X-rays
  • green light emission from the sample was confirmed even from a position lm away from the sample.
  • the emission was measured by X-ray irradiation.
  • a plurality of sharp, upwardly convex curves (peaks) were obtained, showing the highest intensity. This was the peak showing the peak at around 540 nm.
  • the mixture was obtained.
  • the obtained mixture was placed in a crucible, and 3.87 g of Na ⁇ H and 3 mg of carbon powder were further added to the crucible, and the crucible was heated at 1500 ° C. for 24 hours.
  • the resulting sample was visually observed after cooling, and was found to be transparent and free of visible air bubbles.
  • a part of the sample was pulverized and irradiated with Cu K-rays, that is, X-rays
  • red light emission from the sample was confirmed even from a position lm away from the sample.
  • the emission was measured by X-ray irradiation.
  • a plurality of sharp, upwardly convex curves (peaks) were obtained, showing the highest intensity. This was the peak showing the peak at around 620 nm.
  • CeO and SiO were each weighed in 2 g and 14.00 g and mixed in a mortar to obtain a mixture.
  • the obtained mixture was placed in a crucible, and 3.87 g of NaOH and 3 mg of carbon powder were further added to the crucible, and the crucible was heated at 1500 ° C for 24 hours.
  • the resulting sample was visually observed after cooling, and was found to be transparent and free of visible air bubbles.
  • a part of the sample was crushed and irradiated with Cu K-line, that is, X-ray, it was not confirmed that the sample emitted light from a position lm away from the sample. Under these conditions, a camera was installed at a position 5 cm away from the sample, and a blue emission from the sample was barely confirmed. Further, a part of the sample was processed into a cube of approximately 10 mm square, and the possibility of radiation measurement was examined using the X- ray source used in Example 1. It was judged.
  • the glass scintillator of the present invention can be used for, for example, a radiation detection device, a radiation spectrum measuring device, a positron emission nuclide tomographic imaging device, and the like.

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Abstract

　シリカ又はケイ酸塩をマトリックスとするガラス成分、希土類元素及びガラス修飾成分を含有し、上記希土類元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ及びＬｕからなる群より選ばれる１種以上の元素と、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂからなる群より選ばれる１種以上の元素と、を含み、上述のガラス修飾成分は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ及びＡｌからなる群より選ばれる１種以上の元素を含み、波長１００ｎｍ未満の光子を入射されると、紫外光領域、可視光領域又は赤外光領域の光を発するガラスシンチレータ。

Description

明 細 書
ガラスシンチレータ 技術分野
[0001] 本発明は、放射線検出器等に用いられるガラスシンチレータに関する。
背景技術
[0002] 高エネルギー加速器の大型化に伴レ、、その周辺の放射線モニターが重要になって くる。管理上、特に人の出入りが厳しく制限されている場所で放射線モニターを行お うとする場合、例えば、その放射線モニターに使用するシンチレータをファイバ状に 加工する等、何らかの工夫が必要になる。このような使用を目的としたとき、従来の単 結晶シンチレータでは、その加工が困難となる傾向にある。
[0003] ファイバ状のシンチレータとしては、特許文献 1に開示されているように、コア中に蛍 光物質を添加した光ファイバシンチレータの使用が考えられる。これに対し、特許文 献 2には、マトリックス材料として無機ガラスを用い、そこへ希土類元素を添加してガラ スシンチレータを作製することが開示されている。また、特許文献 3にも無機ガラスを マトリックスとするガラスシンチレータの提案がある。一方、ガラス状の蛍光体という点 に注目すると、特許文献 4に、マトリックス成分であるガラスの強度の改善を目的とし た発光性ガラスが開示されている。また、特許文献 5にはシリカガラス中への希土類 元素の添カ卩が開示されている。
特許文献 1 :英国特許出願公開第 2253070号明細書
特許文献 2：特開平 9 - 188543号公報
特許文献 3：特開平 9 - 145845号公報
特許文献 4 :特開 2000— 86283号公報
特許文献 5：特開 2001 - 282153号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかし、これまでの技術において、ガラスシンチレータの放射線耐性及び力卩ェ性を 両立するのは困難であった。例えば、特許文献 1において、光ファイバのコア材料と して使用しているプラスチックは、実際、そのエッチピットの測定による放射線計測に 用いられるため、放射線に曝されると傷を残すという問題があった。また、特許文献 2 においては、ガラスシンチレータに使用している材質がハロゲンガラスであり、原料が 高価であるばかりか、製造時の人体への危険性も考慮しなければならなレ、。特許文 献 4における改善はレーザー耐性を向上させるための手段であり、放射線耐性を向 上させるための手段とは指針が異なると考えられる。特許文献 5においては、実施上 、 1種類の希土類元素しかガラス中に添加しておらず、それ故に検知できる光子の波 長領域が 100 400nmに限られてしまっていた。
[0005] 本発明は、従来技術における諸問題、すなわち十分に優れた放射線耐性及びカロ ェ性を両立し、かつ波長 lOOnm未満の光子を十分に効率的に検出できるガラスシ ンチレータを提供するものである。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明者らは、上記課題を解決するために検討を行い、ガラスシンチレータにおい て、 2種以上の希土類元素をシリカガラス又はケィ酸塩ガラス中に含有させることでシ ンチレーシヨン効果を効率的に起こすことを見出した。このことにより、該ガラスシンチ レータは、短い波長の光子、すなわち、 X線や γ線等の電離放射線を効果的に検出 できることが明らかになった。また、そのようなガラスシンチレータは加工性をも満足で きることを見出し、上記課題を解決できるガラスシンチレータの発明に至った。
[0007] すなわち、本発明の第 1の態様は、シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成 分、希土類元素及びガラス修飾成分を含有し、上記希土類元素は、 Y、 La、 Gd及び Luからなる群より選ばれる 1種以上の元素と、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm及び Ybからなる群より選ばれる 1種以上の元素とを含み、上述のガラス修飾 成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Al力、らなる群より選ばれる 1 種以上の元素を含み、波長 lOOnm未満の光子を入射されると、紫外光領域、可視 光領域又は赤外光領域の光を発するガラスシンチレータである。
[0008] ここで、 Y、 La、 Gd、 Luは母材元素としての役割を果たすものであり、 Ce、 Pr、 Nd 、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ybは賦活剤元素としての役割を果たすもので ある。このような構成材料を複合的に用いることにより、このガラスシンチレータは、母 材元素から賦活剤元素へのエネルギー移動が効率的に行われれる。したがって、 X 線や γ線等がこのガラスシンチレータに当たる（照射される）と、十分効率的に蛍光が 得られ、電離放射線を優れた感度で検出することが可能になる。
[0009] 種々検討を行う過程で、本発明のガラスシンチレータが光子の検出のみならず、 ひ 線、 /3線又は中性子線の検出にも有効であることが認められた。
[0010] すなわち、本発明の第 2の態様は、シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成 分、希土類元素及びガラス修飾成分を含有し、上記希土類元素は、 Y、 La、 Gd及び Luからなる群より選ばれる 1種以上の元素と、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm及び Ybからなる群より選ばれる 1種以上の元素とを含み、上述のガラス修飾 成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Al力、らなる群より選ばれる 1 種以上の元素を含み、 ひ線、 j3—線、 β +線、電子線、陽電子線、荷電粒子線又は中 性子線を照射されると、紫外光領域、可視光領域又は赤外光領域の光を発するガラ スシンチレータである。
[0011] 本発明のガラスシンチレータは、希土類元素のなかでも Gdを母材元素に用いると 放射線耐性が向上するので好ましレ、。
[0012] すなわち、本発明の第 3の態様は、シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成 分、希土類元素及びガラス修飾成分を含有し、上記希土類元素は、 Ce、 Pr、 Nd、 S m、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm及び Ybからなる群より選ばれる 1種以上の元素と、 G dとを含み、上述のガラス修飾成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及 び Alからなる群より選ばれる 1種以上の元素を含み、 X線、 γ線、 α線、電子線又は 熱中性子線を照射されると、紫外光領域、可視光領域又は赤外光領域の光を発す るガラスシンチレータである。
[0013] 放射線検出において光電子増倍管やフォトダイオードとのマッチングや発光効率 等を考えると、より好ましい賦活剤は Ce、 Tb又は Euである。
[0014] すなわち、本発明の第 4の態様は、シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成 分、希土類元素及びガラス修飾成分を含有し、上記希土類元素は、 Ce、 Eu及び Tb 力 なる群より選ばれる 1種以上の元素と、 Gdとを含み、上述のガラス修飾成分は、 L i、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Alからなる群より選ばれる 1種以上の 元素を含み、 X線、 γ線、 α線、電子線又は熱中性子線を照射されると、紫外光領域 又は可視光領域の光を発するガラスシンチレータである。
[0015] ガラスシンチレータの使用において、その形状は特に制限はされないが、ファイバ 状に加工されてレ、ることが好ましレ、。
[0016] すなわち、本発明は、ファイバ状に加工して得られる上記のいずれかのガラスシン チレータであると好ましい。
発明の効果
[0017] 本発明のガラスシンチレータは、加工性及び放射線耐性を両立したシンチレータで あり、 γ線、 X線、中性子線等の電離放射線を効率的に検出する目的で使用するこ とができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]ファイバ状に加工して得られる本発明のガラスシンチレータの部分模式斜視図 である。
符号の説明
[0019] 100…ガラスシンチレータ。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 本発明におけるガラスシンチレータに関する実施形態について、具体的に説明す る。まず、製造方法であるが、上記の希土類成分、シリカ成分、ガラス修飾成分を混 合して混合物を得て、その混合物を加熱することによって本発明のガラスシンチレ一 タを製造することができる。混合する希土類成分、シリカ成分、ガラス修飾成分の化 学形は、上述した元素又は化合物を含むもの、あるいは上述した元素の供給源又は 化合物の原料となるものであれば特に制限は無い。例えば、希土類成分の原料とし て酸化物若しくは硝酸塩等を用いてもよい。シリカ成分の原料として SiO、ケィ酸塩
2 若しくはカレット等を用いてもよい。ガラス修飾成分として水酸化ナトリウム、酸化ナトリ ゥム若しくはホウ酸等を用いてもよい。混合物を加熱した後で一旦冷却し、再度加熱 することによって溶融し、その後又はそれと同時にファイバ等の任意の形状に加工で きる。また、予め型を用意する等により 1回の加熱で望み通りの形状に仕上げることも できる。
[0021] 原料を混合する際の組成比であるが、希土類成分及びシリカ成分の比率は以下に 説明する範囲であると好ましい。通常、希土類成分中の希土類原子 (希土類元素）の 総量を L[mol]、シリカ成分中のケィ素原子（ケィ素元素）の数を S [mol]として表した 時、その商 (LZS)が 1未満であると好ましい。これは (L/S)が 1以上になると結晶 成分であるところの Ln Si〇あるいは Ln Si O (Lnは希土類一般を表す。）が生成
2 5 2 2 7
してしまい、加工性を低下させる要因となるからである。好ましくは（1Z99)≤ (L/S )≤ (30/70)であるが、希土類成分が過度に少ないと発光効率が低下する傾向に あるので、更に好ましくは（3Z97)≤ (L/S)≤ (12Z88)である。
[0022] 希土類成分のうち、例えばガドリニウム (Gd)等の母材元素と、例えばセリウム等の 賦活剤元素との比率は以下に説明する範囲であると好ましい。母材元素の原子数を G [mol]とし、賦活剤元素の原子数を C [mol]とした時、その商（CZG)が 0く（C/ G)≤ (50/50)の範囲内であることが好ましぐ更に好ましくは 0く（C/G)≤ (20/ 80)である。母材及び賦活剤の種類によって（C/G)の値に特に好ましレ、値 (最適値 )があり、例えば、ガドリニウムを母材元素に選び、セリウムを賦活剤元素に選んだ場 合、（8/92)≤ (C/G)≤ (12/88)であると特に好ましい。
[0023] ガラス修飾成分の種類と量である力 S、以下に説明するものであると好ましい。 Na等 のアルカリ金属をガラスシンチレータに添加すると、ガラスシンチレータの加工性を向 上できるので好ましい。例えば、水酸化ナトリウムをガラス修飾成分に用いる場合、ナ トリウム原子の数を N[mol]とし、希土類原子とケィ素原子の総量を (L + S) [mol]と 表した時、その商 {N/ (L + S) }は（10/245)≤{ (N/ (L + S) }≤ (200/245)の 範囲内であることが好ましい。更に好ましくは（80/245)≤{N/ (L + S) }≤ (100 /245)である。 Naの代わりに Bを用いてもよぐ更には Na及び Bを同時に添加して もよレ、。また、カーボン等の還元剤を加えると発泡抑制効果が現れるので、より好まし レ、。
[0024] 以上のようにして得られる本発明のガラスシンチレータの形状に特に制限はなぐ 直方体状、円筒形状、平板状、ファイバ状等での使用が挙げられる。そのなかで、図 1の符号 100に示すようなファイバ状であると、計測地点を微調整するための可動性 が付与されるので好ましい。
[0025] 本実施形態のガラスシンチレータは、例えば、放射線検出装置、放射線スぺクトノレ 測定装置、陽電子放出核種断層撮像装置等に用いることができる。
実施例
[0026] 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
[0027] (実施例 1)
Gd O、 CeO、 SiOをそれぞれ 1. 96g、 0. 21g、 14. 00g秤量し、乳鉢中で混合
2 3 2 2
して混合物を得た。この時、 Gd、 Ce、 Siの原子数はそれぞれ 10· 8mmol、 1. 2mm ol、 233mmolであった。得られた混合物をるつぼに入れ、そのるつぼ中に、更に Na OHを 3. 87g (Naの原子数 97mmol)、カーボン粉末を 3mg加え、るつぼを 1500°C で 24時間加熱した。得られた試料を冷却した後に目視にて観察したところ、透明で、 目に見える気泡を含んでいなかった。試料を一部取り出し、ガスパーナを用いて再加 熱したところ溶融し、ファイバ加工が容易にできた。すなわち、本実施例のガラスシン チレータは加熱溶融により様々な形状への加工が可能であることが確認できた。
[0028] 残りの試料の一部を粉碎し、それに Cuの K a線、すなわち X線を照射したところ、 試料から lm離れた位置からでも、試料からの青色の発光が確認された。その発光に ついて、 X線照射における発光スペクトルの測定を行ったところ、 410nm付近に頂点 を示す上 (発光強度の高い側）に凸な曲線が得られた。残りの試料を 10mm角のほ ぼ立方体に加工し、密封された放射線源を一つの面に密着させ、更にその逆側の面 上に光電子増倍管を設置し、マルチチャネル検出器を用いて本実施例のガラスシン チレータで放射線計測が可能かどうか調べた。 ひ線源として 370kBqの Am— 241を 、 /3—線原として 370kBqの Ni_63を、 /3 +泉?原として 370kBqの Na_22を、 γ線原と して 370kBqの Ce_137力、ら生成する Ba_137mを用レ、た。中性子は上記 Am_241 と Beと力、ら Be (ひ， n) Cの反応によって放出させた。いずれの放射線を本実施例の ガラスシンチレータに照射した場合にも、青色の発光に起因する光電子が検出され、 そのガラスシンチレータでこれら放射線の計測が可能であることが確認された。
[0029] 電子銃を使用して上記粉末試料に電子線を照射したところ、青色の発光が得られ た。電子線照射において電子が試料によってその運動を止められるために制動放射 線が放出される。この時、照射する電子の加速電圧を上昇させることによって、電子 線耐性及び放射線耐性を評価することができる。もし、試料の放射線に対する耐性 が劣っていると、照射する電子の電圧を上昇させた時に特定の発光色を示さず、白く 光っているように観察されるいわゆる「焼き付き」という現象が起こる。電子線照射実 験で電子の加速電圧を 25kVまで上昇させたところ、本実施例のガラスシンチレータ 粉末では青色の発光が観察され、発光スペクトル測定を行っても波長 41 Onm付近 に頂点を示す上 (発光強度の高い側）に凸な曲線が得られた。このこと力、ら、本実施 例のガラスシンチレータは、少なくともこの条件での放射線耐性を十分有していること が確認された。
[0030] (実施例 2)
Gd O、 Tb〇、 Si〇をそれぞれ 1. 96g、 0. 22g、 14. OOg秤量し、乳鉢中で混
2 3 2 3 2
合して混合物を得た。得られた混合物をるつぼに入れ、そのるつぼ中に、更に Na〇 Hを 3. 87g、カーボン粉末を 3mg加え、るつぼを 1500°Cで 24時間加熱した。得ら れた試料を冷却した後に目視にて観察したところ、透明で、 目に見える気泡を含んで いなかった。試料の一部を粉碎し、それに Cuの Κ α線、すなわち X線を照射したとこ ろ、試料から lm離れた位置からでも、試料からの緑色の発光が確認された。その発 光について、 X線照射における発光スぺタトノレの測定を行ったところ、シャープで上（ 発光強度の高い側）に凸な曲線 (ピーク）が複数得られ、その中で最も高い強度を示 したのが 540nm付近に頂点を示すピークであった。
[0031] (実施例 3)
Gd O、 Eu〇、 Si〇をそれぞれ 1. 96g、 0. 21g、 14. OOg秤量し、乳鉢中で混
2 3 2 3 2
合して混合物を得た。得られた混合物をるつぼに入れ、そのるつぼ中に、更に Na〇 Hを 3. 87g、カーボン粉末を 3mg加え、るつぼを 1500°Cで 24時間加熱した。得ら れた試料を冷却した後に目視にて観察したところ、透明で、 目に見える気泡を含んで いなかった。試料の一部を粉砕し、それに Cuの Kひ線、すなわち X線を照射したとこ ろ、試料から lm離れた位置からでも、試料からの赤色の発光が確認された。その発 光について、 X線照射における発光スぺタトノレの測定を行ったところ、シャープで上（ 発光強度の高い側）に凸な曲線 (ピーク）が複数得られ、その中で最も高い強度を示 したのが 620nm付近に頂点を示すピークであった。
[0032] (比較例 1)
CeO 、 SiOをそれぞれ 2· 07g、 14. 00g秤量し、乳鉢中で混合して混合物を得
2 2
た。得られた混合物をるつぼに入れ、そのるつぼ中に、更に NaOHを 3. 87g、カー ボン粉末を 3mg加え、るつぼを 1500°Cで 24時間加熱した。得られた試料を冷却し た後に目視にて観察したところ、透明で、 目に見える気泡を含んでいなかった。試料 の一部を粉砕し、それに Cuの Kひ線、すなわち X線を照射したところ、試料から lm 離れた位置からでは、試料が発光していることを確認できなかった。この条件で試料 力、ら 5cm離れた位置にカメラを設置して撮影したところ、辛うじて試料からの青色の 発光が確認された。更に試料の一部を 10mm角のほぼ立方体に加工し、実施例 1に ぉレ、て用いた Ί線源で放射線計測の可否を調べたところ、比較例 1の試料では放射 線計測ができないと判断された。
[0033] (比較例 2)
SiO 、 Al O、 ZnO、 Tb〇をそれぞれ 11. 34g、 4. 82g、 3. 84g、 0. 20g秤量し
2 2 3 2 3
、乳鉢中で混合して混合物を得た。得られた混合物をるつぼに入れ、るつぼを 1500 °Cで 24時間加熱した。得られた試料を冷却した後に目視にて観察したところ、完全 に透明だとは判断できなかった。試料を一部取り出し、ガスパーナを用いて再加熱し たところ溶融し、ファイバ加工が可能であった。更に試料の一部を粉砕し、それに Cu の Κ α線、すなわち X線を照射したところ、試料から lm離れた位置からでは、試料が 発光していることを確認できなかった。この条件で試料から 5cm離れた位置にカメラ を設置して撮影したところ、辛うじて試料からの緑色の発光が確認された。その粉末 試料に電子線照射し、電子の加速電圧を 25kVに設定したところ、「焼き付き」が確認 された。すなわち、比較例 2の試料はこの条件での放射線耐性が十分ではないこと がわかった。
産業上の利用可能性
[0034] 本発明のガラスシンチレータは、例えば、放射線検出装置、放射線スペクトル測定 装置、陽電子放出核種断層撮像装置等に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成分、希土類元素及びガラス修飾成 分を含有し、
前記希土類元素は、 Y、 La、 Gd及び Luからなる群より選ばれる 1種以上の元素と、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm及び Ybからなる群より選ばれる 1種 以上の元素と、を含み、
前記ガラス修飾成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Alからなる 群より選ばれる 1種以上の元素を含み、
波長 lOOnm未満の光子を入射されると、紫外光領域、可視光領域又は赤外光領 域の光を発するガラスシンチレータ。
[2] シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成分、希土類元素及びガラス修飾成 分を含有し、
前記希土類元素は、 Y、 La、 Gd及び Luからなる群より選ばれる 1種以上の元素と、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm及び Ybからなる群より選ばれる 1種 以上の元素と、を含み、
前記ガラス修飾成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Alからなる 群より選ばれる 1種以上の元素を含み、
ひ線、 ]3—線、 β +線、電子線、陽電子線、荷電粒子線又は中性子線を照射される と、紫外光領域、可視光領域又は赤外光領域の光を発するガラスシンチレータ。
[3] シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成分、希土類元素及びガラス修飾成 分を含有し、
前記希土類元素は、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm及び Yb力、らな る群より選ばれる 1種以上の元素と、 Gdと、を含み、
前記ガラス修飾成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Alからなる 群より選ばれる 1種以上の元素を含み、
X線、 γ線、 α線、電子線又は熱中性子線を照射されると、紫外光領域、可視光領 域又は赤外光領域の光を発するガラスシンチレータ。
[4] シリカ又はケィ酸塩をマトリックスとするガラス成分、希土類元素及びガラス修飾成 分を含有し、
前記希土類元素は、 Ce、 Eu及び Tbからなる群より選ばれる 1種以上の元素と、 Gd と、を含み、
前記ガラス修飾成分は、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 B及び Alからなる 群より選ばれる 1種以上の元素を含み、
X線、 γ線、 ひ線、電子線又は熱中性子線を照射されると、紫外光領域又は可視 光領域の光を発するガラスシンチレータ。
ファイバ状に加工して得られる請求項 1一 4のいずれか一項に記載のガラスシンチ レータ。
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