(57)【要約】【課題】熱蛍光板状体を利用した線量計であって、かつ放射線の３次元線量分布を取得することができる線量計、この線量計の製造方法、及びこの線量計の使用方法を提供する。【解決手段】熱蛍光積層体１７は、母体としての四ホウ酸リチウムと、この母体中に存在するマンガン及びアルミニウム（III)とを含む熱蛍光板状体１９が、複数枚積層されて形成されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母体としての四ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在するマンガン及びアルミニウム（ＩＩＩ）とを含むことを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項２】
請求項１に記載の熱蛍光板状体であって、
前記母体は、酸化ホウ素を含有することを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱蛍光板状体であって、
実効原子番号が７．３〜７．５であることを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項４】
請求項１または２に記載の熱蛍光板状体であって、
実効原子番号が７．４６であることを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体であって、
密度が１±０．１０ｇｃｍ−３に近似であることを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体であって、
密度が１．０６ｇｃｍ−３であることを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体であって、
厚みが２．０ｍｍであることを特徴とする熱蛍光板状体。
【請求項８】
四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第１混合体を形成する第１工程と、
該第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、該第１焼結体を粉砕して粉砕体にする第２工程と、
四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第２混合体を得る第３工程と、
前記粉砕体と前記第２混合体と活性炭とを混合し、しかる後、該混合して得られた第３混合体を平板状に圧迫成型することによって板状体を形成する第４工程と、
該板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する第５工程と、
を含むことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第１工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって前記第１混合体を形成し、及び
前記第３工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって、前記第２混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第４工程において、前記粉砕体、前記第２混合体、及び前記活性炭を、１．００：０．１０：０．１８の重量比で混合することによって、前記第３混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第３工程において、さらに、酸化ホウ素を追加して混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第３工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウム、及び最大でも８．００ｗｔ％の割合で酸化ホウ素を、それぞれ添加することによって、前記第２混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項１３】
四ホウ酸リチウム及び酸化マンガン（ＩＶ）を混合して第１混合体を形成する第１工程と、
該第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、該第１焼結体を粉砕して粉砕体にする第２工程と、
四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第２混合体を得る第３工程と、
前記粉砕体及び前記第２混合体と活性炭とを混合し、しかる後、該混合して得られた第３混合体を平板状に圧迫成型することによって板状体を形成する第４工程と、
該板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する第５工程と、
を含むことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第３工程において、さらに、酸化ホウ素を追加して混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されていることを特徴とする熱蛍光積層体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の熱蛍光積層体であって、
３次元線量分布を取得するために用いられることを特徴とする熱蛍光積層体。
【請求項１７】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体を複数枚用意する第１工程と、
複数枚の前記熱蛍光板状体を積層して、熱蛍光積層体を形成する第２工程と
を含むことを特徴とする熱蛍光積層体の製造方法。
【請求項１８】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体。
【請求項１９】
請求項１８に記載の熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されていることを特徴とする熱蛍光積層体。
【請求項２０】
請求項１８に記載の熱蛍光板状体を複数枚用意する第１工程と、
複数枚の前記熱蛍光板状体を積層して、熱蛍光積層体を形成する第２工程と
を含むことを特徴とする熱蛍光積層体の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５、１６、または１９のいずれか一項に記載の熱蛍光積層体に対して放射線を照射する第１過程と、
前記熱蛍光積層体を構成する複数の熱蛍光板状体の各々から加熱により発生する熱蛍光を、前記放射線の、該複数の熱蛍光板状体の積層面に直交する方向からそれぞれ撮影して、前記放射線の線量分布情報に対応した、前記積層面に沿った平面的な光強度分布情報をそれぞれ取得する第２過程と、
取得したそれぞれの前記光強度分布情報を、前記積層方向に、積層順に順次重ね合わせることによって、前記熱蛍光積層体における、立体的な光強度分布に対応した、前記放射線の立体的な線量分布情報を取得する第３過程と
を含むことを特徴とする放射線の３次元線量分布の取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線の３次元線量分布を取得するための熱蛍光積層体、熱蛍光板状体、熱蛍光積層体の製造方法、熱蛍光板状体の製造方法、及び熱蛍光積層体の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、近年の放射線治療では、放射線として例えば硬Ｘ線、電子線、または加速粒子線等を、照射する放射線の形状及び線量の大小を適宜設定して照射する、３次元原体照射（３Ｄ−ＣＲＴ）や強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）などの、高度な定位放射線照射が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。これらの治療方法では、例えば治療計画装置を利用して放射線の照射位置や範囲、または出力等の種々のパラメータを設定して、放射線の照射を行う。これによって、例えば、病巣に近接する重要な臓器を避けて、病巣のみに高線量で放射線を与える等の、精密な治療を実現させる努力がなされている。従って、このような放射線治療では、上述した各種パラメータを好適な値に決定することが重要である。そして、照射装置自体の機械的精度、装置が具える各種フィルタや線幅拡大器等の管理には、高い精度が求められる。
【０００３】
そこで、このような放射線治療では、実施に際して、治療に用いる放射線の線量測定を行うことによって、上述した各種パラメータ値の決定や精度の検証を行う必要がある。特に、放射線を照射すべき病巣近傍における、放射線の立体的な線量分布に関しては、多くの経験的なデータを得る必要がある。そのために、従来から、ポリマーゲル線量計を用いて、治療に用いる放射線の立体的な線量分布、すなわち３次元線量分布の測定が行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、人体に対する放射線の影響に関するデータを取得する場合には、人体を構成する生体組織と組織等価な、すなわち実効原子番号が同程度である線量計を利用して測定するのが望ましい。このような人体と組織等価な線量計として、シート状、すなわち平板状の熱蛍光板状体が周知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この熱蛍光板状体は、例えば四ホウ酸リチウム等を母体とし、この母体に発光中心としてのマンガンやテルビウムが添加されて構成されている、熱蛍光性物質、すなわち熱蛍光本体を含有している。これによって、この熱蛍光本体の実効原子番号は、人体の実効原子番号に近似な値とされている。そして、熱蛍光板状体は、この熱蛍光本体と、バインダとして機能する耐熱性樹脂とから構成されている。
【０００６】
このように、人体と組織等価に調整された熱蛍光板状体では、放射線が照射された場合に、例えば光電作用、コンプトン効果、電子対生成作用等の作用が、人体と同程度に生じる。従って、このような熱蛍光板状体を線量計として用いた場合には、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。
【０００７】
この特許文献１に開示の熱蛍光板状体は、既に説明したようにシート状、すなわち平板状の板状体である。そして、この熱蛍光板状体に対して放射線を照射し、その後、加熱することによって、熱蛍光板状体の被曝箇所に発生する熱蛍光の、放射線が照射された面に沿った光強度分布に関する情報が得られる。そして、周知の通り、熱蛍光の光強度と、被曝線量には一定の対応関係がある。従って、この得られた光強度分布の情報を以って、放射線が照射された面に沿った、放射線の平面的な被曝線量分布（以下、単に線量分布とも称する）、すなわち２次元線量分布を取得することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２６９１００号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】日本放射線技術学会雑誌  第５８巻  第６号  ＩＭＲＴ（強度変調放射線治療）における線量検証  ２００２年  ６月  ｐ．７６１〜７７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ポリマーゲル線量計は、非可逆的な線量計であるため、一つのポリマーゲル線量計で一度の測定しか行うことができない。また、ポリマーゲル線量計は、品質保証期間が短く、保存及び品質を管理することが困難である。
【００１１】
これに対して、熱蛍光板状体は、上述したポリマーゲル線量計と比して、保存及び品質管理が容易であり、かつ使用に際しての設備が簡易である。また、ポリマーゲル線量計とは異なり、熱蛍光板状体は、一つの熱蛍光板状体で繰り返し測定を行うことが可能である。そのため、これらの利点から、熱蛍光板状体は、ポリマーゲル線量計と比して、コストの低減及び汎用性において有利な線量計であるといえる。
【００１２】
しかしながら、この熱蛍光板状体は、上述したように、放射線が照射された面における、放射線の２次元線量分布を測定することしかできない。そのため、この熱蛍光板状体では、放射線の３次元線量分布を測定することができず、上述した放射線治療の各種パラメータを設定するための十分なデータを得ることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、この出願に係る発明者らは、研究を重ねた結果、熱蛍光物質で熱蛍光板状体を形成し、これら熱蛍光板状体を立体的に積層して、この積層体に放射線照射を行えば、放射線の３次元線量分布を得ることができることに想到した。
【００１４】
すなわち、このような熱蛍光積層体に対する放射線照射後に、それぞれの熱蛍光板状体にバラしてから、各熱蛍光板状体を加熱する。そして、各熱蛍光板状体から、この加熱により発生する熱蛍光の光強度分布を取得する。上述したように、周知の通り、熱蛍光の光強度と被曝線量とには一定の対応関係があるため、取得された光強度分布情報を以って、実質的な線量分布情報を得ることができる。そして、これら得られた各線量分布情報を、元の熱蛍光積層体に照射した放射線の線量分布情報として復元すれば、立体的な、すなわち３次元線量分布を取得できることを見出した。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、熱蛍光板状体を利用した線量計であって、かつ放射線の３次元線量分布を取得することができる線量計、この線量計の製造方法、及びこの線量計の使用方法を提供することにある。
【００１６】
上述の目的を達成するために、この発明の第１の要旨による熱蛍光板状体は、以下の特徴を有している。
【００１７】
すなわち、第１の要旨による熱蛍光板状体は、母体としての四ホウ酸リチウムと、この母体中に存在するマンガン及びアルミニウム（ＩＩＩ）とを含んでいる。
【００１８】
また、この発明の第２の要旨による熱蛍光板状体の製造方法は、上述した第１の要旨による熱蛍光板状体の製造方法であって、以下の第１工程から第５工程までの各工程を含んでいる。
【００１９】
まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第１混合体を形成する。
【００２０】
次に、第２工程では、第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、この第１焼結体を粉砕して粉砕体にする。
【００２１】
次に、第３工程では、四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第２混合体を得る。
【００２２】
次に、第４工程では、粉砕体と第２混合体と活性炭とを混合し、しかる後、混合して得られた第３混合体を平板状に圧迫成型することによって板状体を形成する。
【００２３】
次に、第５工程では、板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する。
【００２４】
また、この発明の第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法は、上述した第１の要旨による熱蛍光板状体の製造方法であって、以下の第１工程から第５工程までの各工程を含んでいる。
【００２５】
まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム及び酸化マンガン（ＩＶ）を混合して第１混合体を形成する。
【００２６】
次に、第２工程では、第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、この第１焼結体を粉砕して粉砕体にする。
【００２７】
次に、第３工程では、四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第２混合体を得る。
【００２８】
次に、第４工程では、粉砕体と第２混合体と活性炭とを混合し、しかる後、該混合して得られた第３混合体を平板状に圧迫成型することによって板状体を形成する。
【００２９】
次に、第５工程では、板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する。
【００３０】
また、この発明の第４の要旨による熱蛍光積層体は、以下の特徴を有している。
【００３１】
すなわち、第４の要旨による熱蛍光積層体は、上述した第１の要旨による熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている。
【００３２】
また、この発明の第５の要旨による熱蛍光積層体の製造方法は、以下の第１工程及び第２工程を含んでいる。
【００３３】
まず、第１工程では、上述した第１の要旨による熱蛍光板状体を複数枚用意する。
【００３４】
次に、第２工程では、複数枚の熱蛍光板状体を積層して、熱蛍光積層体を形成する。
【００３５】
また、この発明の第６の要旨による放射線の３次元線量分布の取得方法は、上述の第４の要旨による熱蛍光積層体を使用する方法であり、以下の第１過程から第３過程までの各過程を含んでいる。
【００３６】
まず、第１過程では、上述した第４の要旨による熱蛍光積層体に対して放射線を照射する。
【００３７】
次に、第２過程では、熱蛍光積層体を構成する複数の熱蛍光板状体の各々から加熱により発生する熱蛍光を、放射線の、複数の熱蛍光板状体の積層面に直交する方向からそれぞれ撮影して、放射線の線量分布情報に対応した、積層面に沿った平面的な光強度分布情報をそれぞれ取得する。
【００３８】
次に、第３過程では、取得したそれぞれの光強度分布情報を、積層方向に、積層順に順次重ね合わせることによって、熱蛍光積層体における、立体的な光強度分布に対応した、放射線の立体的な線量分布情報を取得する。
【発明の効果】
【００３９】
この発明の第１の要旨による熱蛍光板状体は、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）を含んでいる。その結果、上述した従来周知の熱蛍光板状体、すなわちアルミニウム（ＩＩＩ）非含有の熱蛍光板状体と比して、高い発光強度で発光させることができる。従って、より高感度で放射線の線量分布を得ることができる。
【００４０】
また、第１の要旨による熱蛍光板状体では、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）が含まれることによって、機械的強度が増加する。
【００４１】
また、この発明の第４の要旨による熱蛍光積層体は、第１の要旨による熱蛍光板状体が、複数枚積層されることによって形成されている。
【００４２】
既に説明したように、光強度と線量とは一定の対応関係があることは周知であり、この関係を前提とすると、この熱蛍光板状体によれば、この熱蛍光板状体の、放射線が照射された面（被照射面）に沿った、放射線の平面的な線量分布、すなわち放射線の被照射面を含む面内の２次元線量分布を測定することができる。従って、第１の要旨による熱蛍光積層体では、この熱蛍光積層体が放射線で照射されたとき、その後にこの熱蛍光積層体を構成する各熱蛍光板状体を加熱して、各熱蛍光板状体から発生する熱蛍光の光強度分布から、それぞれ放射線の２次元線量分布を得ることができる。このとき、２次元線量分布として、各熱蛍光板状体の、これら熱蛍光板状体の積層方向に直交する面、すなわち積層面に沿った各２次元線量分布を取得する。そして、得られた各２次元線量分布を、各熱蛍光板状体の積層方向に、積層順に順次重ね合わせることによって、熱蛍光積層体に対応する、照射された放射線の３次元線量分布を取得することができる。
【００４３】
従って、熱蛍光板状体によって構成された、コストの低減及び汎用性において有利な線量計であり、かつ放射線の３次元線量分布を取得する線量計として使用することができる。
【００４４】
さらに、既に説明したように、第１の要旨による熱蛍光板状体は、放射線に対して、高感度な線量分布が得られ、かつ良好な機械的強度を有している。従って、第１の要旨による熱蛍光板状体によって構成されている、第４の要旨による熱蛍光積層体は、高感度で放射線の３次元線量分布を取得することができるとともに、良好な機械的強度を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の第１の参考例を説明するための図であり、第１の参考例に係る熱蛍光積層体を概略的に示した斜視図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の参考例による熱蛍光積層体の製造方法を説明する工程図である。
【図３】熱蛍光本体の発光強度と、アルミニウム（ＩＩＩ）の含有量との関係を確認するための図である。
【図４】熱蛍光本体の発光強度と、アルミニウム（ＩＩＩ）及び酸化ホウ素の含有量との関係を確認するための図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態を説明するための図であり、第２の実施の形態に係る熱蛍光積層体を概略的に示した斜視図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法を説明する工程図である。
【図７】第３の実施の形態を説明する、概略的な斜視図で示してある。
【図８】第３の実施の形態を説明する、概略的な斜視図で示してある。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は、第３の実施の形態に係る第２過程において取得される、熱蛍光板状体からの平面的な光強度分布に関する、被曝線量分布に対応する画像を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態を説明する、概略的な斜視図で示してある。
【図１１】熱蛍光の平面的な光強度分布に関する、被曝線量分布に対応する画像の、他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。また、以下に説明する実施の形態は、単なる好適例にすぎず、従って、この発明の構成は、以下に説明する図示の構成例のみに何ら限定されるものではなく、この発明の範囲を逸脱することなく、多くの変形や変更を行い得ることが明らかである。
【００４７】
〈第１の参考例〉
第１の参考例では、熱蛍光板状体を利用した線量計であって、かつ放射線の３次元線量分布を取得することができる線量計として、複数枚の熱蛍光板状体が積層されて形成されている熱蛍光積層体、及びその製造方法の好適例について説明する。
【００４８】
図１は、この発明の第１の参考例を説明するための図であり、第１の参考例に係る熱蛍光積層体を概略的に示した斜視図である。
【００４９】
第１の参考例に係る熱蛍光積層体１１は、図１に示すように複数枚の熱蛍光板状体１３が積層されて形成されている。
【００５０】
この第１の参考例では、熱蛍光板状体１３として、従来周知の、例えば上述した特許文献１に開示されているシート状、すなわち平板状の熱蛍光板状体を用いる。この熱蛍光板状体は、特許文献１に開示されている方法で形成すれば、得ることができる。
【００５１】
第１の参考例に係る熱蛍光板状体１１は、主に放射線治療に用いる放射線の人体に対する影響を検証するために、放射線の線量を測定する目的で用いられる。既に説明したように、人体に対する放射線の影響に関するデータを取得する場合には、人体を構成する生体組織と組織等価な、すなわち実効原子番号が同程度である線量計を利用して測定が行われる。そして、人体の筋肉組織の実効原子番号は、７．４２程度である（例えば、「医療科学社  改訂版  放射線計測学  日本放射線技術学会監修  Ｐ．１３６（ファイルＮｏ．１−２）」参照）。
【００５２】
そこで、第１の参考例では、実効原子番号が７．４２に近似な、すなわち人体と組織等価に調整された熱蛍光板状体１３を以って、熱蛍光積層体１１を構成する。そのために、熱蛍光板状体１３は、この熱蛍光板状体１３における熱蛍光物質としての熱蛍光本体、すなわち実効原子番号が７．２４程度である、母体としての四ホウ酸リチウムと、この母体に添加された、発光中心としてのマンガンとを含む、当該熱蛍光本体を含有している。その結果、熱蛍光板状体１３中の熱蛍光本体は、実効原子番号が７．４２に近似な値となる。なお、この第１の参考例において、熱蛍光本体の母体である四ホウ酸リチウムは、アルミニウム（ＩＩＩ）非含有である。
【００５３】
そして、熱蛍光板状体１３は、この熱蛍光本体と耐熱性樹脂とで構成されている。耐熱性樹脂は、例えばフッ素樹脂、ポリエーテル樹脂、またはポリアミド樹脂等であり、熱蛍光板状体１３中においてバインダとして機能する。
【００５４】
ところで、このような熱蛍光板状体１３は、これに放射線が照射されると、被照射箇所、すなわち被曝箇所が熱により蛍光を発生する。この熱蛍光の光強度は、既に説明したように、被曝箇所における被曝線量と一定の関係にある。従って、この熱蛍光板状体１３の、照射された面、すなわち被照射面に沿った、熱蛍光の光強度分布を測定すれば、この２次元光強度分布に対応した、被照射面を含む面内での２次元線量分布を測定することができる。な、光強度分布の測定、及び対応する線量分布の測定については、後述する。
【００５５】
この第１の参考例では、放射線の３次元線量分布を測定するために、複数枚の熱蛍光板状体１３を積層させて熱蛍光積層体１１を構成する。第１の参考例では、各熱蛍光板状体１３から得られる各２次元線量分布から、詳細な３次元線量分布を取得するために、各熱蛍光板状体１３の厚み、すなわち熱蛍光積層体１１の積層方向１５に沿った厚みを、例えば２ｍｍ程度とするのが好ましい。また、熱蛍光積層体１１を構成する熱蛍光板状体１３の数、及び各熱蛍光板状体１３の、積層方向１５に直交する面、すなわち積層面１３ａの平面形状は、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定される。なお、図１では、２６枚の熱蛍光板状体１３を積層させ、かつ各熱蛍光板状体１３の積層面１３ａの平面形状を長方形とした、熱蛍光積層体１１の構成例を示している。
【００５６】
上述した第１の参考例による熱蛍光積層体１１では、熱蛍光本体と耐熱性樹脂とで構成されている熱蛍光板状体１３が、複数枚積層されることによって形成されている。既に説明したように、この熱蛍光板状体１３は、放射線が照射された面に沿った、放射線の平面的な線量分布、すなわち２次元線量分布を測定することができる。従って、第１の参考例による熱蛍光積層体１１では、これに放射線が照射された後に、この熱蛍光積層体１１を、これを構成する各熱蛍光板状体１３を一旦バラす。バラされた各熱蛍光板状体１３に対し加熱を行ってから、熱蛍光を発生させる。各熱蛍光板状体１３に熱蛍光の上述した２次元光強度分布をそれぞれ測定する。これら光強度分布から、これら光強度分布に対応する、放射線の２次元線量分布をそれぞれ得ることができる。このとき、得られる２次元線量分布は、各熱蛍光板状体１３の積層面１３ａに沿った各２次元線量分布である。そして、得られた各２次元線量分布を、各熱蛍光板状体１１の積層方向１５に、積層順に順次重ね合わせる。この積層は放射線照射された熱蛍光積層体における３次元線量分布を復元するものであり、よって、照射された放射線の３次元線量分布を実質上取得することができる。なお、この熱蛍光積層体１１を用いた、放射線の３次元線量分布の具体的な取得方法については後に詳細に説明する。
【００５７】
また、第１の参考例による熱蛍光積層体１１では、この熱蛍光積層体１１を構成する各熱蛍光板状体１３中において熱蛍光を発生させる熱蛍光本体が、実効原子番号が７．２４である四ホウ酸リチウムを母体として形成されている。従って、熱蛍光積層体１１の実効原子番号は、人体の実効原子番号に近似な値に調整されているとみなすことができる。そのため、第１の参考例による熱蛍光積層体１１を線量計として用いた場合には、種々の補正を行うことなく、得られた線量分布を以って、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。なお、第１の参考例による熱蛍光積層体１１を用いて取得されたデータは、第１の参考例に係る熱蛍光本体と近似な実効原子番号を有する物質であれば、人体以外の物質に対する被曝線量に関するデータとして利用することもできる。
【００５８】
また、第１の参考例による熱蛍光積層体１１は、保存及び品質管理が容易であり、かつ使用に際しての設備が簡易である、熱蛍光板状体１３によって構成されている。そのため、第１の参考例による熱蛍光積層体１１は、３次元線量分布を取得する線量計として使用でき、かつ上述したポリマーゲル線量計と比して、コストの低減及び汎用性において有利であるといえる。
【００５９】
以上説明したこの第１の参考例による熱蛍光積層体１１の製造方法について、図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。この製造方法は、第１工程及び第２工程を含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【００６０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の参考例による熱蛍光積層体１１の製造方法を説明する工程図である。これらの各図は、それぞれ、各製造段階で得られた構造体を概略的な斜視図で示してある。
【００６１】
まず、第１工程では、図２（Ａ）に示すように複数枚の熱蛍光板状体１３を用意する。
【００６２】
第１の参考例では、既に説明したように、熱蛍光積層体を構成する熱蛍光板状体１３として、従来周知の、例えば上述した特許文献１に開示されている、平板状の熱蛍光板状体を用いる。そこで、この第１工程では、上述した熱蛍光板状体１３、すなわちアルミニウム（ＩＩＩ）非含有の熱蛍光本体と耐熱性樹脂とで構成されていて、かつ熱蛍光本体が、母体としての四ホウ酸リチウムと、母体中に発光中心としてのマンガンとを含む熱蛍光板状体１３を複数枚用意する。これら各熱蛍光板状体１３は、上述したように、熱蛍光本体の実効原子番号が、人体の実効原子番号に近似な値に調整されている。また、第１の参考例では、各熱蛍光板状体１３の厚みを、例えば２ｍｍ程度とする。そして、この第１工程において用意する熱蛍光板状体１３の数、及び積層面１３ａの平面形状を、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定しておく。上述した特許文献１によれば、この熱蛍光板状体１３は、スライサによってスライスすることが可能であるため、第１の参考例では、予め各熱蛍光板状体１３の厚みを２ｍｍとし、積層面１３ａの平面形状を、測定する放射線に応じて適宜成型しておく。なお、図２（Ａ）では、各熱蛍光板状体１３の積層面１３ａの平面形状を長方形とした場合の構成例を示している。
【００６３】
次に、第２工程では、複数枚の熱蛍光板状体１３を積層して、熱蛍光積層体１１を形成して図２（Ｂ）に示すような構造体を得る。
【００６４】
第１の参考例では、第１工程において用意した複数の熱蛍光板状体１３を、例えば接着剤等を用いることなく、各熱蛍光板状体１３の積層面１３ａを直接重ね合わせて、順次積層させて熱蛍光積層体１１を得る。
【００６５】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、母体としての四ホウ酸リチウムと、この母体中に存在するマンガン及びアルミニウム（ＩＩＩ）とを含む熱蛍光板状体、及びその製造方法の好適例について説明する。
【００６６】
第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、上述した第１の参考例における熱蛍光板状体１３（図１または図２参照）と同様に、平板状の熱蛍光板状体である。
【００６７】
そして、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、母体としての四ホウ酸リチウムと、この母体中に存在するマンガン及びアルミニウム（ＩＩＩ）とを含む熱蛍光本体を以って構成されている。
【００６８】
母体に含まれるマンガンは、熱蛍光本体、すなわち熱蛍光板状体において、発光中心として作用する。なお、この第１の実施の形態では、熱蛍光板状体を製造する際に、四ホウ酸リチウムに、酸化マンガン（ＩＶ）を添加することによって、母体にマンガンを含有させる。従って、この第１の実施の形態では、発光中心であるマンガンは、例えば、単体のマンガンとしてのみではなく、各種酸化数のマンガン、または熱蛍光本体に含まれるその他の物質との化合物等の状態で含まれている場合もあり得る。
【００６９】
また、アルミニウム（ＩＩＩ）は、熱蛍光本体、すなわち熱蛍光板状体の感度を高める目的で含まれている。すなわち、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、母体としての四ホウ酸リチウムにアルミニウム（ＩＩＩ）を含有させることによって、放射線が照射された熱蛍光板状体から線量分布を取得する際、すなわち例えば、好ましくは熱蛍光板状体を暗箱中において加熱し、被曝箇所を発光させる際に、より高い発光強度で被曝箇所を発光させることができる。従って、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、アルミニウム（ＩＩＩ）が含まれていない熱蛍光板状体よりも高感度で放射線の線量分布を得ることができる。
【００７０】
また、アルミニウム（ＩＩＩ）は、熱蛍光本体の機械的強度を増加させる作用を呈する。その結果、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、母体としての四ホウ酸リチウムにアルミニウム（ＩＩＩ）を含有させることによって、例えば耐熱性樹脂等のバインダを用いることなく、熱蛍光本体を以って当該熱蛍光板状体が構成されている。
【００７１】
なお、この第１の実施の形態では、熱蛍光板状体を製造する際に、四ホウ酸リチウムに、酸化アルミニウム（ＩＩＩ）を添加することによって、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）を含有させる。従って、この第１の実施の形態では、アルミニウム（ＩＩＩ）は、例えば、酸化アルミニウム（ＩＩＩ）、または熱蛍光本体に含まれるその他の物質との化合物等の状態で含まれている場合もあり得る。
【００７２】
ここで、発明者らは、熱蛍光本体がアルミニウム（ＩＩＩ）を含むことによって、発光強度が増加することを確認するための実験を行った。この実験では、母体としての四ホウ酸リチウムに、互いに異なる添加量で酸化アルミニウムを添加し、焼結体とした後粉砕したものを、複数の試料として用意した。そして、各試料に対して８．１ｋｅＶのエネルギーで約５０Ｇｙの線量のＸ線を照射した後、暗箱中において昇温速度０．５℃／ｓｅｃで加熱し、それぞれの被曝箇所からの発光強度を測定した。なお、各試料には、発光中心として作用させるために、酸化マンガン（ＩＶ）を四ホウ酸リチウムに対して、０．０３６ｗｔ％の割合で添加した。
【００７３】
図３は、この実験の結果を示す図であり、熱蛍光本体の発光強度と、アルミニウム（ＩＩＩ）の含有量との関係を確認するための図である。図３において、縦軸は発光強度の相対値を、また、横軸は温度（℃）を目盛ってある。
【００７４】
また、図３において、曲線Ｉは、酸化アルミニウムを無添加の試料についての結果を示している。また、曲線ＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．２ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＩＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．４ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＩＶは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．６ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線Ｖは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．８ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＶＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを１．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＶＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを２．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＶＩＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを４．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＩＸは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを６．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線Ｘは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを８．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。
【００７５】
図３の結果から明らかなように、酸化アルミニウムを０．２ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＩＩ）、０．４ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＩＩＩ）、０．６ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＩＶ）、０．８ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線Ｖ）、１．０の割合で添加した試料（曲線ＶＩ）、２．０ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＶＩＩ）、及び４．０ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＶＩＩＩ）には、それぞれ酸化アルミニウムを無添加の試料（曲線Ｉ）と比して、高いピークが現れている。この結果から明らかなように、第１の実施の形態による熱蛍光板状体において、母体としての四ホウ酸リチウムにアルミニウム（ＩＩＩ）を含有させることが、発光強度を増加させるために有効であることが確認された。
【００７６】
ところで、母体に添加するアルミニウム（ＩＩＩ）は、上述したように、熱蛍光本体、すなわちこの第１の実施の形態に係る熱蛍光板状体の発光強度及び機械的強度を増加させる効果を奏するが、アルミニウム（ＩＩＩ）の含有量と、これら発光強度及び機械的強度増加の効果とは、以下のような依存関係にある。
【００７７】
すなわち、図３から明らかなように、熱蛍光本体の発光強度は、アルミニウム（ＩＩＩ）の含有量に比例して増加するが、過剰に添加した場合には発光強度が低下する。例えば、図３の結果を得た上述の実験によれば、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを６．０ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＩＸ）、及び酸化アルミニウムを８．０ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線Ｘ）では、酸化アルミニウムを無添加の試料（曲線Ｉ）と比して、発光強度のピークの値が低下している。この結果から、熱蛍光本体の発光強度を増加するための、アルミニウム（ＩＩＩ）の含有量には最適値が存在することが分かる。そして、図３の結果を得た上述の実験では、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．６ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＩＶ）に、２５０℃において最も高い発光強度のピークが現れた。従って、この実験から、四ホウ酸リチウムを母体とし、かつ発光中心としてマンガンを含む熱蛍光本体の発光強度を増加するためには、アルミニウム（ＩＩＩ）を、酸化アルミニウムの状態で、四ホウ酸リチウムに対して０．６ｗｔ％の割合で添加するのが最適といえる。
【００７８】
これに対して、熱蛍光本体の機械的強度は、アルミニウム（ＩＩＩ）の含有量に対して、単純に比例して増加する。従って、熱蛍光板状体の機械的強度をより増加させるために、高い含有量でアルミニウム（ＩＩＩ）を含有させ、その結果、上述した最適値を超えた場合には、発光強度を増加させる効果を効率良く得ることができない。
【００７９】
そこで、この発明に係る発明者らは、熱蛍光本体、すなわちこの第１の実施の形態に係る熱蛍光板状体の機械的強度をより増加させる目的で、より大きな含有量でアルミニウム（ＩＩＩ）を添加しつつ、かつ発光強度を低下させないために、母体である四ホウ酸リチウムに、酸化ホウ素を含有させることが有効であることを見出した。すなわち、母体に酸化ホウ素を含有させることによって、上述した、発光強度を増加させるための最適値が、大きくなることが確認された。
【００８０】
ここで、発明者らは、熱蛍光本体が酸化ホウ素を含むことによって、発光強度が増加することを確認するための実験を行った。この実験では、母体としての四ホウ酸リチウムに、互いに異なる添加量で酸化アルミニウム及び酸化ホウ素を添加し焼結体とした後、粉砕したものを、複数の試料として用意した。そして、各試料に対して８．１ｋｅＶのエネルギーで約５０Ｇｙの線量のＸ線を照射した後、暗箱中において昇温速度０．５℃／ｓｅｃで加熱し、それぞれの被曝箇所からの発光強度を測定した。なお、各試料には、図３の結果を得た上述の実験と同様に、発光中心として作用させるために、酸化マンガン（ＩＶ）を四ホウ酸リチウムに対して、０．０３６ｗｔ％の割合で添加した。
【００８１】
図４は、この実験の結果を示す図であり、熱蛍光本体の発光強度と、アルミニウム（ＩＩＩ）及び酸化ホウ素の含有量との関係を確認するための図である。図４において、縦軸は発光強度の相対値を、また、横軸は温度（℃）を目盛ってある。
【００８２】
また、図４において、曲線Ｉは、酸化アルミニウム及び酸化ホウ素を無添加の試料についての結果を示している。また、曲線ＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．２ｗｔ％、また、酸化ホウ素を０．６ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＩＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．４ｗｔ％、また、酸化ホウ素を１．２ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＩＶは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを０．６ｗｔ％、また、酸化ホウ素を１．８ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線Ｖは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを１．０ｗｔ％、また、酸化ホウ素を３．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＶＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを２．０ｗｔ％、また、酸化ホウ素を６．０ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＶＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを４．０ｗｔ％、また、酸化ホウ素を１２ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＶＩＩＩは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを６．０ｗｔ％、また、酸化ホウ素を１８ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。また、曲線ＩＸは、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを８．０ｗｔ％、また、酸化ホウ素を２４ｗｔ％の割合で添加した試料についての結果を示している。
【００８３】
この実験によって得られた図４では、四ホウ酸リチウムに対して、酸化アルミニウムを２．０ｗｔ％、また、酸化ホウ素を６．０ｗｔ％の割合で添加した試料（曲線ＶＩ）に、２５３℃において最も高い発光強度のピークが現れている。従って、この実験では、酸化ホウ素を熱蛍光本体に添加した場合には、酸化アルミニウムの状態で、四ホウ酸リチウムに対して２．０ｗｔ％の割合で添加するのが最適といえる。ここで、上述した図３に係る、酸化ホウ素を非含有の試料を用いた実験では、発光強度増加のための酸化アルミニウムの最適な添加量は０．６ｗｔ％であった。従って、これら図３及び図４の結果から、母体に酸化ホウ素を含有させることによって、発光強度を増加させるための、アルミニウム（ＩＩＩ）の添加量の最適値が、大きくなることが確認された。従って、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、母体に酸化ホウ素を含有しているのが好ましい。なお、これらアルミニウム（ＩＩＩ）及び酸化ホウ素の好適な添加量については、後に詳細に説明する。
【００８４】
また、第１の実施の形態では、熱蛍光本体、すなわち熱蛍光板状体の実効原子番号は、上述した第１の参考例に係る熱蛍光板状体と同様に、人体の実効原子番号と近似な値に調整されているのが好ましい。より具体的には、実効原子番号の算出方法や、その決定のバラツキを考慮すると、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、実効原子番号が７．３から７．５までの値程度に調整されているのが好ましい。
【００８５】
さらに、第１の実施の形態では、熱蛍光本体の密度が、人体の筋肉組織の密度である１ｇｃｍ−３と近似な値に調整されている。
【００８６】
ここで、既に説明したように、第１の実施の形態では、熱蛍光本体がアルミニウム（ＩＩＩ）を含んでいることによって、バインダを用いることなく、この熱蛍光本体を以って熱蛍光板状体が構成されている。従って、第１の実施の形態では、熱蛍光本体の密度が、熱蛍光板状体の密度となる。そのため、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、人体により近似な密度を有している。
【００８７】
なお、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、製造時において、熱蛍光板状体を構成する各原料、すなわち母体としての四ホウ酸リチウムと、この母体に含まれるマンガン、アルミニウム（ＩＩＩ）、及び酸化ホウ素との添加量を調整することによって、上述した実効原子番号を調整することができる。また、第１の実施の形態では、製造時において、熱蛍光板状体を得るための熱処理時に、熱処理される、熱蛍光板状体の前駆体に活性炭を加え、当該熱処理によってこの活性炭を焼失させることによって、得られる熱蛍光板状体を所望の密度に調整する。これら実効原子番号及び密度を人体と近似な値に調整するための、各原料の好適な添加量、及び上述した熱処理時に添加する活性炭の添加量については、後述する製造方法において説明する。
【００８８】
第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、上述した第１の参考例に係る熱蛍光板状体の場合と同様に、放射線が照射された面に沿った、放射線の平面的な線量分布、すなわち２次元線量分布を測定することができる。そして、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、上述した第１の参考例に係る熱蛍光板状体の場合と同様に、放射線の３次元線量分布を取得するために、複数枚積層されることによって、熱蛍光積層体として使用されることが想定されている。そこで、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、複数枚積層され、放射線が照射されたときに、その照射による詳細な３次元線量分布を取得可能とするために、厚みを例えば２ｍｍ程度とするのが好ましい。また、第１の実施の形態による熱蛍光板状体の積層面、すなわち厚みに直交する面の平面形状は、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定される。
【００８９】
次に、以上説明したこの第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法について説明する。この製造方法は、第１工程から第５工程までを含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【００９０】
まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、酸化マンガン（ＩＶ）（ＭｎＯ２）、及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を混合して第１混合体を形成する。
【００９１】
既に説明したように、製造される熱蛍光板状体において、四ホウ酸リチウムは、熱蛍光本体の母体となる。また、酸化マンガン（ＩＶ）に含まれるマンガンは、製造される熱蛍光板状体の発光中心として作用する。また、酸化アルミニウムに含まれるアルミニウム（ＩＩＩ）は、製造される熱蛍光板状体の発光強度及び機械的強度を増加させる目的、及び続く第２工程において、第１焼結体を得るための熱処理の温度、すなわち焼成温度を低下する目的で添加される。
【００９２】
そして、第１の実施の形態では、人体に近似な実効原子番号を有し、かつ機械的強度に優れ、さらに、高感度に線量分布を得られる熱蛍光板状体を得るために、この第１工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって第１混合体を形成するのが好ましい。
【００９３】
また、この第１工程では、第１混合体を形成するために、これら四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを粉砕して混合する。
【００９４】
次に、第２工程では、第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、しかる後、この第１焼結体を粉砕し、粉砕体にする。
【００９５】
第１の実施の形態では、この第２工程における熱処理に際して、まず、上述した第１工程によって得た第１混合体を、好ましくは、少量のエタノールで湿すことによって、この第１混合体を塊状とし、乾燥固化するのがよい。
【００９６】
しかる後、この第１混合体を、電気炉を用いて、好ましくは８７０〜９１５℃の空気雰囲気中で１〜３時間熱処理する。これによって、第１混合体から第１焼結体が得られる。
【００９７】
次に、第３工程では、第１混合体とは別に、四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを粉砕混合して第２混合体を得る。
【００９８】
この第３工程において形成される、第２混合体に含まれる四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムは、上述した第１工程と同様の目的で添加される。すなわち、四ホウ酸リチウムは、製造される熱蛍光板状体において、熱蛍光本体の母体となる。また、酸化マンガン（ＩＶ）に含まれるマンガンは、製造される熱蛍光板状体の発光中心として作用する。また、酸化アルミニウムに含まれるアルミニウム（ＩＩＩ）は、製造される熱蛍光板状体の発光強度及び機械的強度を増加させる目的、及び後の第５工程において、第２焼結体を得るための熱処理の温度、すなわち焼成温度を低下する目的で添加される。
【００９９】
また、第１の実施の形態では、上述の第２混合体をそのまま以後の工程で使用しても良い。しかし、この第２混合体を混合する際に、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を追加的に添加する方がより好ましい。その理由は、既に説明したように、酸化ホウ素は、発光強度を増加させるためのアルミニウム（ＩＩＩ）の添加量の最適値を、酸化ホウ素を添加しない場合と比して、より大きくする目的で添加するためである。
【０１００】
そして、第１の実施の形態では、これらの目的を達成するために、この第３工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウム、及び最大でも８．００ｗｔ％の割合で酸化ホウ素を、それぞれ添加することによって第２混合体を形成するのが好ましい。
【０１０１】
また、この第３工程では、第２混合体を形成するために、これら四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、酸化アルミニウム、及び酸化ホウ素を粉砕して混合する。
【０１０２】
なお、第１の実施の形態では、この第２混合体を得る第３工程と、上述した第１焼結体を得る第１工程及び第２工程とは、いずれを先に行っても良い。
【０１０３】
次に、第４工程では、まず、上述した第１工程及び第２工程によって得た第１焼結体の粉砕体、及び第３工程で得た第２混合体と活性炭とを混合して、第３混合体を得る。
【０１０４】
既に説明したように、この第１の実施の形態では、熱蛍光板状体を得るための熱処理、すなわち続く第５工程における熱処理の前に、熱蛍光板状体の前駆体、すなわち第３混合体に活性炭を添加することによって、製造される熱蛍光板状体の密度の調整を図る。この調整のための、各材料の混合比は、実験を繰り返して求めることができる。そして、製造される熱蛍光板状体の密度を人体と近似な値とするために、この第４工程では、第１焼結体の粉砕体、第２混合体、及び活性炭を、１．００：０．１０：０．１８の重量比で混合する。
【０１０５】
また、この第４工程では、第３混合体を得るに際して、より好ましくは、予め第１焼結体の粉砕体を、メッシュ篩を用いて粒度を均一にしておくのがよい。これによって、製造される熱蛍光板状体に、発光強度のムラが生じるのを防止する。そして、この粒度を均一とした第１焼結体と、第２混合体及び活性炭を混合して、第３混合体を得る。
【０１０６】
しかる後、得られた第３混合体を、少量のエタノールまたは水で湿すことによって、この第１混合体を塊状とし、さらに、平板状に圧迫成型することによって、板状体を形成する。
【０１０７】
既に説明したように、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、放射線の３次元線量分布を取得するために、複数枚積層されて熱蛍光積層体として用いられる。そして、上述したように、詳細な３次元線量分布を取得可能とするために、熱蛍光板状体の厚みを例えば２ｍｍ程度とするのが好ましい。そのために、この第４工程では、続く第５工程における熱処理によって、板状体が収縮することを考慮して、この板状体を例えば２．１ｍｍの厚みに成型するのが好ましい。また、この第４工程では、板状体の、厚み方向に直交する面の平面形状を、例えば直径が９０ｍｍ程度の円形に成型しておくのが好ましい。
【０１０８】
次に、第５工程では、上述した第４工程で得られた板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する。
【０１０９】
第１の実施の形態では、第３混合体の板状体を、電気炉を用いて、好ましくは８７５℃の空気雰囲気中で１時間熱処理する。これによって、板状体から、第２焼結体としての熱蛍光板状体が得られる。このとき、上述した第４工程において、板状体の厚みを２．１ｍｍ、また、平面形状を直径９０ｍｍ程度の円形に成型しておいた場合には、第２焼結体として、厚みが２．０ｍｍ、また、平面形状が直径８６ｍｍ程度の円形である熱蛍光板状体が得られる。
【０１１０】
また、この第５工程における熱処理によって、上述した第４工程において、第３混合体に添加した活性炭は、焼失して熱蛍光板状体中で空孔が生ずる。これによって、熱蛍光板状体は、この空孔により所望の密度、すなわち人体に近似な密度に調整される。
【０１１１】
以上の第１工程から第５工程までの各工程を行うことによって、第１の実施の形態による熱蛍光板状体が製造される。この製造方法によって得られた熱蛍光板状体は、例えばダイアモンド切削器具等を用いて、裁断することが可能である。そのため、この熱蛍光板状体は、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、平面形状を適宜成型することができる。
【０１１２】
また、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法では、各原料の添加量を以下のように設定するのが好適である。
【０１１３】
すなわち、第１工程では、１４．００ｇの四ホウ酸リチウム、０．００５ｇの酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．３１９ｇの酸化アルミニウムを混合して第１混合体を形成し、この第１混合体から第１焼結体を得るのが好ましい。また、第３工程では、１．４０００ｇの四ホウ酸リチウム、０．０００４ｇの酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２５０ｇの酸化アルミニウム、及び０．０７８０ｇの酸化ホウ素を混合して、第２混合体を形成するのが好ましい。そして、第４工程では、このようにして得られた第１焼結体の粉砕体を１４．０ｇ、第２混合体を１．４０ｇ、及び活性炭を２．５２ｇ混合して、第３混合体を形成するのが好ましい。
【０１１４】
このような各添加量で製造された熱蛍光板状体では、実効原子番号が約７．４６、また、密度が約１．０６ｇｃｍ−３に調整されており、実効原子番号及び密度ともに、人体に近似な値として望まれる実効原子番号７．３〜７．５の範囲及び密度１±０．１０ｇｃｍ−３の範囲内に収まっている。熱蛍光板状体得ることができる。なお、得られた熱蛍光板状体の実効原子番号Ｚｅｆｆは、例えば「福田覚、前川昌之著、放射線物理学演習（第２版）Ｐ６３−６４、東洋書店、２００５年」等に記載されている、下式（１）から算出することができる。
【０１１５】
Ｚｅｆｆ＝（ａ１Ｚ１２．９４＋ａ２Ｚ２２．９４＋ａ３Ｚ３２．９４＋…）１／２．９４＝（ΣａｉＺｉ２．９４）１／２．９４          ・・・（１）
この式（１）において、ａ１、ａ２、ａ３、…は、化合物または混合物に含まれる各原子の原子番号Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、…に属する電子の、全電子数に対する割合を示す。
【０１１６】
以上説明した第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、母体に酸化アルミニウムを添加することによって、アルミニウム（ＩＩＩ）を含んでいる。その結果、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、以下の効果を奏し得る。
【０１１７】
すなわち、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、放射線の線量分布取得時、すなわち放射線が照射された熱蛍光板状体を暗箱中において加熱し、被曝箇所を発光させる際に、上述した第１の参考例にかかる熱蛍光板状体、すなわち従来周知の熱蛍光板状体と比して、高い発光強度で発光させることができる。従って、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、従来周知の熱蛍光板状体と比して、高感度で放射線の線量分布を得ることができる。
【０１１８】
また、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）が含まれることによって、機械的強度が増加する。
【０１１９】
ここで、この発明に係る発明者らは、上述した、第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法について、第１工程から第５工程までを、上述した第１混合物及び第２混合物に、酸化アルミニウムを添加せずに行った。その場合に得られた第２焼結体は、機械的強度が著しく脆く、平板状体としての形状を保持することが不可能であることを確認した。この結果から、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）を添加することが、熱蛍光板状体の機械的強度の増加において、有効であることが確認された。
【０１２０】
このように、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、アルミニウム（ＩＩＩ）を含有することによって、良好な機械的強度を有しているため、上述した第１の参考例に係る熱蛍光板状体とは異なり、バインダを用いることなく、熱蛍光本体を以って当該熱蛍光板状体が構成されている。そのため、第１の実施の形態では、上述した製造方法における第４工程において、熱蛍光板状体の前駆体である第３混合体に活性炭を加え、第５工程における熱処理によって、この活性炭を焼失させて空孔化することによって、容易に熱蛍光板状体を所望の密度に調整することができる。そして、第１の実施の形態では、熱蛍光板状体の密度を、人体に近似な値で形成している。また、既に説明したように、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、実効原子番号が、人体に近似な値に調整されている。従って、第１の実施の形態による熱蛍光板状体では、線量計として用いた場合に、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、より正確に人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。なお、第１の実施の形態による熱蛍光板状体を用いて取得されたデータは、この第１の実施の形態に係る熱蛍光板状体と近似な実効原子番号及び密度を有する物質であれば、人体以外の物質に対する被曝線量に関するデータとして利用することもできる。
【０１２１】
また、この発明に係る発明者らは、上述した、第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法において、上述した第１焼結体及び第２混合物を個別に形成せずに、各原料、すなわち四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、酸化アルミニウム、酸化ホウ素を同時に混合し、しかる後、一度の熱処理によって熱蛍光板状体を形成する実験を行った。その場合には、焼結体として得られた熱蛍光板状体は、機械的強度が著しく脆く、板状体に多くの亀裂が生じて、熱蛍光板状体としての機能を保持することが不可能であることを確認した。この結果から、第１の実施の形態による熱蛍光板状体を得るためには、第１焼結体及び第２混合物を個別に形成し、さらに、これらを混合した第３混合体を熱処理することによって、当該熱蛍光板状体を形成する製造方法が有効であることが確認された。
【０１２２】
また、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、吸湿性が低いため、空気中において安定に保存することができる。従って、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、保存及び品質管理が容易な線量計であるといえる。また、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、放射線の線量を測定するに当たり、上述したポリマーゲル線量計とは異なり、特別な設備を用いる必要がない。さらに、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、従来周知の熱蛍光板状体と同様に、繰り返し使用することが可能である。これらの利点から、第１の実施の形態による熱蛍光板状体は、コストの低減及び汎用性において有利な線量計であるといえる。
【０１２３】
〈第１の変形例〉
第１の変形例では、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法について、上述したのとは別の製造方法について説明する。
【０１２４】
なお、この第１の変形例では、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、形成される熱蛍光板状体の実効原子番号及び密度を、人体に近似な値とするのが好ましい。そこで、この第１の変形例では、形成される熱蛍光板状体の実効原子番号及び密度を、人体に近似な値として望まれる実効原子番号７．３〜７．５の範囲及び密度１±０．１０ｇｃｍ−３の範囲内に収めるために、以下に説明する各工程において、各原料の添加量、及び後述する第４工程において形成する第３混合体の添加量について好適な値を示している。これらの各値は、実験を繰り返して求めることができた。
【０１２５】
この製造方法は、第１工程から第５工程までを含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【０１２６】
なお、この第１の変形例による熱蛍光板状体の製造方法が、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法と相違するのは、第１工程において、第１混合物に酸化アルミニウムを添加しない点であり、これに伴い、各工程における各原料の添加量を変更する点である。その他の構成要素及び作用効果は、第１の実施の形態と同様であるので、それらの重複する説明を省略する。
【０１２７】
まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム及び酸化マンガン（ＩＶ）を混合して第１混合体を形成する。
【０１２８】
この第１工程において、１ｍｏｌの四ホウ酸リチウムに対して、０．０３６ｗｔ％程度の割合で酸化マンガン（ＩＶ）を添加して第１混合体を形成するのが好ましい。より具体的には、５５．６９ｇの四ホウ酸リチウムに、０．０２０１ｇの酸化マンガン（ＩＶ）を添加する好ましい。
【０１２９】
また、この第１工程では、第１混合体を形成するために、これら四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）を粉砕して混合する。
【０１３０】
次に、第２工程では、第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、しかる後、この第１焼結体を粉砕して粉砕体にする。
【０１３１】
第１の変形例に係る製造方法では、上述した第１の実施の形態に係る製造方法と同様に、この第２工程における熱処理に際して、まず、上述した第１工程によって得た第１混合体を、少量のエタノールまたは水で湿すことによって、この第１混合体を塊状とし、乾燥固化する。
【０１３２】
しかる後、この第１混合体を、電気炉を用いて、好ましくは９１０℃の空気雰囲気中で１時間熱処理する。これによって、第１混合体から第１焼結体が得られる。
【０１３３】
次に、第３工程では、四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを粉砕混合して第２混合体を得る。
【０１３４】
第１の変形例では、この第３工程において、１．０９６ｇの四ホウ酸リチウムに対して、０．０００４ｇの酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２５ｇの酸化アルミニウムを添加するのが好ましい。
【０１３５】
また、第１の変形例では、第２混合体に酸化ホウ素を添加するのが好ましい。既に説明したように、酸化ホウ素は、発光強度を増加させるためのアルミニウム（ＩＩＩ）の添加量の最適値を、大きくする目的で添加する。そのために、第１の変形例では、第２混合体に、０．０７８ｇの酸化ホウ素を添加するのが好ましい。
【０１３６】
また、この第３工程では、第２混合体を形成するために、これら四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、酸化アルミニウム、及び酸化ホウ素を粉砕して混合する。
【０１３７】
なお、第１の変形例では、この第２混合体を得る第３工程と、上述した第１焼結体を得る第１工程及び第２工程とは、いずれを先に行っても良い。
【０１３８】
次に、第４工程では、まず、第１焼結体の粉砕体及び第２混合体と活性炭とを混合する。
【０１３９】
この第１の変形例では、上述した第１の実施の形態に係る製造方法と同様に、熱蛍光板状体を得るための熱処理、すなわち続く第５工程における熱処理の前に、熱蛍光板状体の前駆体、すなわち第３混合体に活性炭を添加することによって、製造される熱蛍光板状体の密度を調整する。そして、製造される熱蛍光板状体の密度を人体と近似な値とするために、この第４工程では、第２工程で得られた第１焼結体の粉砕体を１２．０ｇ、第３工程で得られた第２混合体を全て、及び活性炭を２．１６ｇ混合する。
【０１４０】
また、この第４工程では、上述した第１の実施の形態に係る製造方法と同様に、第３混合体を得るに際して、好ましくは、予め第１焼結体の粉砕体を、メッシュ篩を用いて、粒度を均一にしておくのがよい。これによって、製造される熱蛍光板状体に、発光強度のムラが生じるのを防止する。そして、この粒度を均一とした第１焼結体の粉砕体と、第２混合体及び活性炭を混合して、第３混合体を得る。
【０１４１】
しかる後、得られた第３混合体を、少量のエタノールまたは水で湿すことによって、この第１混合体を塊状とし、さらに、平板状に圧迫成型することによって、板状体を形成する。
【０１４２】
既に説明したように、製造される熱蛍光板状体は、放射線の３次元線量分布を取得するために、複数枚積層されて熱蛍光積層体として用いられる。そこで、この第１の変形例では、上述した第１の実施の形態に係る製造方法と同様に、熱蛍光板状体の厚みを例えば２ｍｍ程度とするのが好ましい。そのために、この第４工程では、続く第５工程における熱処理によって、板状体が収縮することを考慮して、この板状体を例えば２．１ｍｍの厚みに成型するのが好ましい。また、この第４工程では、板状体の、厚み方向に直交する面の平面形状を、例えば直径が９０ｍｍ程度の円形に成型しておくのが好ましい。
【０１４３】
次に、第５工程では、板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する。
【０１４４】
第１の変形例では、上述した第１の実施の形態に係る製造方法と同様に、第３混合体を、電気炉を用いて、好ましくは８７５℃の空気雰囲気中で１時間熱処理する。これによって、板状体から、第２焼結体としての熱蛍光板状体が得られる。このとき、上述した第４工程において、板状体の厚みを２．１ｍｍ、また、平面形状を直径９０ｍｍ程度の円形に成型しておいた場合には、第２焼結体として、厚みが２．０ｍｍ、また、平面形状が直径８６ｍｍ程度の円形である熱蛍光板状体が得られる。
【０１４５】
また、この第５工程における熱処理によって、上述した第４工程において、第３混合体に添加した活性炭は、焼失して熱蛍光板状体中に空孔が生ずる。これによって、熱蛍光板状体は、この空孔により、所望の密度、すなわち人体に近似な密度に調整される。
【０１４６】
以上の第１工程から第５工程までの各工程を行うことによって、この第１の変形例では、実効原子番号が７．３〜７．５程度で、かつ密度が１±０．１０ｇｃｍ−３に調整された、すなわち実効原子番号及び密度ともに、人体に近似な値である熱蛍光板状体得ることができる。
【０１４７】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、熱蛍光板状体を利用した線量計であって、かつ放射線の３次元線量分布を取得することができる線量計として、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている熱蛍光積層体、及びその製造方法について説明する。
【０１４８】
図５は、この発明の第２の実施の形態を説明するための図であり、第２の実施の形態に係る熱蛍光積層体を概略的に示した斜視図である。
【０１４９】
第２の実施の形態に係る熱蛍光積層体１７は、図５に示すように複数枚の熱蛍光板状体１９が積層されて形成されている。
【０１５０】
この第２の実施の形態では、熱蛍光板状体１９として、上述した第１の実施の形態による、平板状の熱蛍光板状体を用いる。
【０１５１】
既に説明したように、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９は、放射線が照射された面に沿った、放射線の平面的な線量分布、すなわち２次元線量分布を測定することができる。従って、熱蛍光板状体１９を複数枚用意し、これらを重ね合わせた積層体に対して放射線を照射することによって、各熱蛍光板状体１９からそれぞれ放射線の２次元線量分布を測定することができる。このとき、各熱蛍光板状体１９からは、これら各熱蛍光板状体１９の被曝位置、及びこれら被曝位置における放射線の強度及び線形に対応した熱蛍光の光強度分布を以って、２次元線量分布がそれぞれ測定される。従って、各２次元線量分布を重ね合わせることによって、積層体に照射された放射線の立体的な、すなわち３次元線量分布を測定することができる。
【０１５２】
また、既に説明したように、第１の実施の形態による各熱蛍光板状体１９は、放射線の３次元線量分布を詳細に測定するために、厚み、すなわち熱蛍光積層体１７の積層方向２１に沿った厚みが、２ｍｍ程度に設定されている。また、熱蛍光積層体１７を構成する熱蛍光板状体１９の数、及び各熱蛍光板状体１９の、積層方向２１に直交する面、すなわち積層面１９ａの平面形状は、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定される。なお、図５では、２６枚の熱蛍光板状体１９を積層させ、かつ各熱蛍光板状体１９の積層面１９ａの平面形状を長方形とした、熱蛍光積層体１７の構成例を示している。
【０１５３】
以上説明した、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７では、上述した第１の実施の形態に係る熱蛍光積層体と同様に、熱蛍光積層体１７に照射された放射線の３次元線量分布を取得することができる。なお、この熱蛍光積層体１７を用いた、放射線の３次元線量分布の取得方法は後に詳細に説明する。
【０１５４】
また、既に説明したように、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９は、実効原子番号のみならず、密度についても、人体に近似な値に設定されている。従って、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７を線量計として用いた場合には、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、より正確に、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。なお、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７を用いて取得されたデータは、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９と近似な実効原子番号を有する物質であれば、人体以外の物質に対する被曝線量に関するデータとして利用することもできる。
【０１５５】
なお、この第２の実施の形態では、仮に、上述した第１の実施の形態によって得た各熱蛍光板状体１９の密度が、人体に近似な値、すなわち１±０．１０ｇｃｍ−３の範囲から大きく外れている場合には、熱蛍光積層体１７を構成する各熱蛍光板状体１９間に、例えば平板状のスペーサを挟み込むことによって、熱蛍光積層体１７全体の密度を１±０．１０ｇｃｍ−３の範囲内に収める構成としてもよい。
【０１５６】
また、既に説明したように、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９は、アルミニウム（ＩＩＩ）を含有しているため、発光強度及び機械的強度に優れている。従って、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９によって構成されている、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７は、放射線の３次元線量分布を高感度で取得することが可能であり、かつ良好な機械的強度を有している。
【０１５７】
また、既に説明したように、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９は、保存及び品質管理が容易であり、かつ使用に際しての特別な設備を必要とせず、さらに繰り返し使用することが可能である。従って、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９によって構成されている、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７は、３次元線量分布を取得する線量計として使用でき、かつ上述したポリマーゲル線量計と比して、コストの低減及び汎用性において有利であるといえる。
【０１５８】
以上説明した第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７の製造方法について、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。この製造方法は、第１工程及び第２工程を含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【０１５９】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７の製造方法を説明する工程図である。これらの各図は、それぞれ、各製造段階で得られた構造体を概略的な斜視図で示してある。
【０１６０】
まず、第１工程では、図６（Ａ）に示すように、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９を複数枚用意する。
【０１６１】
第２の実施の形態では、既に説明したように、熱蛍光積層体１７を構成する複数の熱蛍光板状体として、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９を用いる。これら第１の実施による各熱蛍光板状体１９は、上述したように、熱蛍光本体の実効原子番号及び密度が、人体に近似な値に調整されている。また、第２の実施の形態では、各熱蛍光板状体１９の厚みを、例えば２ｍｍ程度とする。そして、この第１工程において用意する熱蛍光板状体１９の数、及び積層面１９ａの平面形状を、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定しておく。既に説明したように、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９は、例えばダイアモンド切削器具等によって裁断することが可能であるため、第２の実施の形態では、予め積層面１９ａの平面形状を、測定する放射線に応じて適宜成型しておく。なお、図６では、各熱蛍光板状体１９の積層面１９ａの平面形状を長方形とした場合の構成例を示している。
【０１６２】
次に、第２工程では、複数枚の熱蛍光板状体１９を積層して、熱蛍光積層体１７を形成して図６（Ｂ）に示すような構造体を得る。
【０１６３】
第２の実施の形態では、第１工程において用意した複数の熱蛍光板状体１９を、接着剤を用いることなく、各熱蛍光板状体１９の積層面１９ａを重ね合わせて、順次積層させる。
【０１６４】
なお、この第２の実施の形態では、仮に、用意した各熱蛍光板状体１９、すなわち第１の実施の形態によって得た各熱蛍光板状体１９の密度が、人体に近似な値、すなわち１±０．１０ｇｃｍ−３の範囲から大きく外れている場合には、この第２工程において、各熱蛍光板状体１９間に、例えば平板状のスペーサを挟み込むことによって、熱蛍光積層体１７全体の密度を１±０．１０ｇｃｍ−３の範囲内に調整してもよい。
【０１６５】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態による熱蛍光積層体の使用方法、すなわちこれら第１の実施の形態及び第２の実施の形態による熱蛍光積層体を使用した、放射線の３次元線量分布の取得方法について説明する。なお、この第３の実施の形態では、一例として、第２の実施の形態による熱蛍光積層体を使用して、放射線の３次元線量分布を取得する方法について説明する。また、この第３の実施の形態では、一例として、積層面が長方形である、複数の熱蛍光板状体を積層して形成された、熱蛍光積層体を使用する場合について説明する。
【０１６６】
この３次元線量分布の取得方法は、第１過程から第３過程までを含んでいる。以下、第１過程から順に各過程につき説明する。
【０１６７】
図７、図８、及び図１０は、第３の実施の形態を説明する図であり、これらの各図は、それぞれ、各過程における態様を、概略的な斜視図で示してある。また、図９（Ａ）〜（Ｅ）は、第３の実施の形態に係る第２過程において取得される、放射線の平面的な線量分布に関する画像を示す図である。
【０１６８】
まず、第１過程では、図７に示すように、上述した第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７に対して放射線２３を照射する。
【０１６９】
第３の実施の形態では、まず、この第１過程において、線量分布を測定すべき放射線２３、例えば、上述した放射線治療に使用される照射装置から放射線等を、熱蛍光積層体１７に対して照射し、熱蛍光積層体１７を被曝させる。
【０１７０】
第３の実施の形態では、この第１過程において、放射線２３を、熱蛍光積層体１７のいずれの面、すなわち、熱蛍光積層体１７の積層方向２１に直交する主表面、または、積層方向２１に沿った側面の、どの側に対して照射しても良い。図７では、熱蛍光積層体１７に対して、異なる２方向からの放射線２３、すなわち放射線２３ａ及び２３ｂを、熱蛍光積層体１７の積層方向２１に直交する主表面１７ａ側から、照射した場合を示している。また、図７の構成例では、放射線２３ａ及び２３ｂが、熱蛍光積層体１７に対して、この熱蛍光積層体１７内において、交わるように照射されている。そして、この構成例において、放射線２３ａ及び２３ｂは、熱蛍光積層体１７の主表面１７ａから入射し、それぞれ矢印２３ａａ及び２３ｂａの方向に伝搬している。
【０１７１】
ここで、図８は、図７に示した構成例について、照射された放射線２３ａ及び２３ｂが熱蛍光積層体１７内を進行する態様、及び熱蛍光積層体１７を構成する、熱蛍光板状体１９の被曝箇所を説明する図である。なお、図８では、熱蛍光積層体１７を構成する、複数の熱蛍光板状体１９を、部分的に省略して示している。
【０１７２】
図８に示すように、熱蛍光積層体１７を構成する各熱蛍光板状体１９は、照射された放射線２３ａ及び２３ｂに接触した箇所が被曝する。すなわち、熱蛍光積層体１７を構成する、熱蛍光板状体２５ａでは、放射線２３ａ及び２３ｂに接触することによって、これら接触した箇所が、それぞれ被曝箇所２７ａａ及び２７ａｂとなる。また、熱蛍光板状体２５ｂでは、放射線２３ａ及び２３ｂに接触することによって、この接触した箇所が、それぞれ被曝箇所２７ｂａ及び２７ｂｂとなる。また、熱蛍光板状体２５ｃでは、放射線２３ａ及び２３ｂが交差する部分において、これら放射線２３ａ及び２３ｂと接触することによって、この接触した箇所が被曝箇所２７ｃとなる。また、熱蛍光板状体２５ｄでは、放射線２３ａ及び２３ｂに接触することによって、これら接触した箇所が、それぞれ被曝箇所２７ｄａ及び２７ｄｂとなる。また、熱蛍光板状体２５ｅでは、放射線２３ａ及び２３ｂに接触することによって、これら接触した箇所が被曝箇所２７ｅａ及び２７ｅｂとなる。
【０１７３】
次に、第２過程では、熱蛍光積層体１７を構成する複数の熱蛍光板状体１９の各々から加熱により発生する熱蛍光を、放射線２３の、複数の熱蛍光板状体１９の積層面１９ａに直交する方向からそれぞれ撮影して放射線２３の線量分布情報に対応した、積層面１９ａに沿った平面的な光強度分布情報をそれぞれ取得する。
【０１７４】
そのために、ここでは、まず、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１９を、２６枚積層させて形成した、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７を使用して撮影された。この撮影を行うために、放射線として、４ＭｅＶのＸ線を、図７に示す構成例と同様に、２つの異なる方向から、熱蛍光積層体１７の積層方向２１に直交する主表面１７ａに対して照射した。
【０１７５】
そして、熱蛍光積層体１７を構成する各熱蛍光板状体１９にバラした後、熱蛍光板状体１９を各々１枚ずつ暗箱中に収容する。このとき、熱蛍光板状体１９を、例えば３００℃に熱した金属板上に載置した状態で、暗箱に収容することによって、この熱蛍光板状体１９を急速加熱する。その結果、熱蛍光板状体１９は、各々放射線２３と接触した箇所、すなわち被曝箇所において熱蛍光、すなわち発光が生じる。
【０１７６】
次に、暗箱中において、この熱蛍光が生じている状態の熱蛍光板状体１９を、例えばＣＣＤカメラを用いて撮影する。このとき、各熱蛍光板状体１９を、それぞれ積層面１９ａに対して正対する方向から、撮影することによって、熱蛍光板状体１９から発生する熱蛍光の光強度の、積層面１９ａに沿った２次元分布に関する光強度情報を取得することができる。
【０１７７】
この撮影して得られた光強度情報を、可視化された光強度分布に関する情報として得るために、周知のソフトである商品名ｉｍａｇｅＪ、ＯｐｅｎＤＸ、及びＰｈｏｔｏｓｈｏｐを利用し、コンピュータによって画像の処理を行う。これによって、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示す画像を得る。
【０１７８】
図９（Ａ）〜（Ｅ）は、この第２過程において実際に撮影した、熱蛍光の平面的な光強度分布に関する画像を示す図である。
【０１７９】
この図９（Ａ）〜（Ｅ）に係る２次元光強度分布の画像では、放射線の線量が大きいほど淡く表示され、また、線量が小さいほど濃く表示されている。
【０１８０】
また、これら図９（Ａ）〜（Ｅ）の各画像は、図８に示した各熱蛍光板状体２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、及び２５ｅにそれぞれ対応している。
【０１８１】
すなわち、図８の構成例における熱蛍光板状体２５ａを、上述した方法で撮影したとき、積層面２５ａａに沿った被曝箇所２７ａａ及び２７ａｂの線量分布は、図９（Ａ）に示す熱蛍光箇所２９ａａ及び２９ａｂとして画像化される。
【０１８２】
また、図８の構成例における熱蛍光板状体２５ｂを、上述した方法で撮影したとき、積層面２５ｂａに沿った被曝箇所２７ｂａ及び２７ｂｂの線量分布は、図９（Ｂ）に示す熱蛍光箇所２９ｂａ及び２９ｂｂとして画像化される。
【０１８３】
また、図８の構成例における熱蛍光板状体２５ｃを、上述した方法で撮影したとき、積層面２５ｃａに沿った被曝箇所２７ｃの線量分布は、図９（Ｃ）に示す熱蛍光箇所２９ｃとして画像化される。上述したように、被曝箇所２７ｃは、放射線２３ａ及び２３ｂが交差する部分における被曝箇所である。従って、この熱蛍光箇所２９ｃでは、線量が大きいため、この熱蛍光箇所２９ｃに対応する２次元光強度分布の画像は、熱蛍光箇所２９ｃとして淡い色を呈している。
【０１８４】
また、図８の構成例における熱蛍光板状体２５ｄを、上述した方法で撮影したとき、積層面２５ｄａに沿った被曝箇所２７ｄａ及び２７ｄｂの線量分布は、図９（Ｄ）に示す熱蛍光箇所２９ｄａ及び２９ｄｂとして画像化される。
【０１８５】
また、図８の構成例における熱蛍光板状体２５ｅを、上述した方法で撮影したとき、積層面２５ｅａに沿った被曝箇所２７ｅａ及び２７ｅｂの線量分布は、図９（Ｄ）に示す熱蛍光箇所２９ｅａ及び２９ｅｂとして画像化される。
【０１８６】
このように、第２過程では、上述した撮影を、熱蛍光積層体１７を構成する全ての熱蛍光板状体１９について行うことによって、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示すような熱蛍光の２次元強度分布の画像を与える情報を、熱蛍光積層体１７を構成する、複数の熱蛍光板状体１９の各々から取得する。
【０１８７】
次に、第３過程では、取得したそれぞれの光強度分布情報を、積層方向２１に、積層順に順次重ね合わせることによって、図１０に示すような、熱蛍光の立体的な光強度分布、すなわち３次元光強度分布に関する画像を取得する。これによって、熱蛍光積層体１７における、立体的な光強度分布に対応した、放射線２３の立体的な線量分布情報を取得する。
【０１８８】
そのために、例えば、周知のソフトである、商品名ＶｉｓｕａｌＦｏｒｔｒａｎ及びＯｐｅｎＤＸを利用し、コンピュータによって画像処理することによって、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示したような２次元光強度分布の各画像を、図７に示した熱蛍光積層体１７の積層順に順次重ね合わせる。
【０１８９】
その結果、第２過程において得られた各画像において、各熱蛍光板状体１９の、各積層面１９ａに沿った各被曝箇所に対応する、平面的な各熱蛍光箇所が、立体的に積層される。これによって、積層された各熱蛍光箇所の画像から、熱蛍光積層体１７の立体的な被曝部に対応する、立体的な熱蛍光部３１として得られ、この熱蛍光部３１が実質的に、照射された放射線の３次元線量分布とみなされることができる。
【０１９０】
このように、第３の実施の形態では、上述した第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７を使用することによって、容易に放射線の３次元線量分布に関する画像を取得することができる。
【０１９１】
なお、この第３の実施の形態では、一例として第２の実施の形態による熱蛍光積層体１７を使用した、放射線の３次元線量分布に関する画像の取得方法について説明したが、第１の参考例による熱蛍光積層体を使用した場合でも、上述した第１過程から第３過程までの各過程を行うことによって、放射線の３次元線量分布を取得することができる。
【０１９２】
また、この第３の実施の形態では、一例として、熱蛍光積層体１７の積層方向２１に直交した主表面１７ａ側から放射線を入射させて、この放射線の３次元線量分布の情報を取得する構成例について説明した。しかしながら、既に説明したように、この第３の実施の形態では、熱蛍光積層体１７の積層方向２１に沿った側面から放射線を入射させて、この放射線の３次元線量分布を取得することも可能である。
【０１９３】
例えば、図７の構成例において、熱蛍光積層体１７の積層方向２１に沿った側面１７ｂ側から、異なる２方向からの放射線を、積層面１９ａと平行な平面に沿って照射した場合には、上述した第２過程において、被曝した熱蛍光板状体から、例えば図１１に示すような、積層面１９ａに沿った熱蛍光箇所３３を示す２次元光強度分布の画像を得ることができる。このような場合においても、熱蛍光積層体１７を構成する各熱蛍光板状体１９の、積層面１９ａに沿った２次元光強度分布の画像をそれぞれ撮影し、しかる後、上述した第３過程において、各画像を重ね合わせることによって、この第３の実施の形態と同様に、光強度分布を以って、放射線の３次元線量分布に関する情報を取得することができる。
【符号の説明】
【０１９４】
１１、１７：熱蛍光積層体
１３、１９、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ：熱蛍光板状体
１５、２１：積層方向
２３、２３ａ、２３ｂ：放射線
２７ａａ、２７ａｂ、２７ｂａ、２７ｂｂ、２７ｃ、２７ｄａ、２７ｄｂ、２７ｅａ、２５ｅｂ：被曝箇所
２９ａａ、２９ａｂ、２９ｂａ、２９ｂｂ、２９ｃ、２９ｄａ、２９ｄｂ、２９ｅａ、２９ｅｂ、３３：熱蛍光箇所
３１：熱蛍光部
【図１】
2010127930.tif 000003
【図２】
2010127930.tif 000004
【図３】
2010127930.tif 000005
【図４】
2010127930.tif 000006
【図５】
2010127930.tif 000007
【図６】
2010127930.tif 000008
【図７】
2010127930.tif 000009
【図８】
2010127930.tif 000010
【図１０】
2010127930.tif 000011
【図９】
2010127930.tif 000012
【図１１】
2010127930.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月4日(2009.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第１混合体を形成する第１工程と、
該第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、該第１焼結体を粉砕して粉砕体にする第２工程と、
四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第２混合体を得る第３工程と、
前記粉砕体と前記第２混合体と活性炭とを混合し、しかる後、該混合して得られた第３混合体を平板状に圧迫成型することによって板状体を形成する第４工程と、
該板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する第５工程とを含み、
前記第１工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって前記第１混合体を形成し、及び
前記第３工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって、前記第２混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第４工程において、前記粉砕体、前記第２混合体、及び前記活性炭を、１．００：０．１０：０．１８の重量比で混合することによって、前記第３混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第３工程において、さらに、酸化ホウ素を追加して混合し、
該第３工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウム、及び最大でも８．００ｗｔ％の割合で酸化ホウ素を、それぞれ添加することによって、前記第２混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項４】
四ホウ酸リチウム及び酸化マンガン（ＩＶ）を混合して第１混合体を形成する第１工程と、
該第１混合体を熱処理することによって第１焼結体を形成し、該第１焼結体を粉砕して粉砕体にする第２工程と、
四ホウ酸リチウム、酸化マンガン（ＩＶ）、及び酸化アルミニウムを混合して第２混合体を得る第３工程と、
前記粉砕体及び前記第２混合体と活性炭とを混合し、しかる後、該混合して得られた第３混合体を平板状に圧迫成型することによって板状体を形成する第４工程と、
該板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する第５工程とを含み、
前記第１工程において、５５．６９ｇの四ホウ酸リチウムに対して、０．０２０１ｇの酸化マンガン（ＩＶ）を添加することによって前記第１混合体を形成し、
前記第３工程において、１．０９６ｇの四ホウ酸リチウムに対して、０．０００４ｇの酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２５ｇの酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって、前記第２混合体を形成し、及び
前記第４工程において、１２．０ｇの前記粉砕体、前記第２混合体、及び２．１６ｇの前記活性炭を混合することによって、前記第３混合体を形成する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第３工程において、さらに、０．０７８ｇの酸化ホウ素を追加して混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体。
【請求項７】
請求項６に記載の熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されていることを特徴とする熱蛍光積層体。
【請求項８】
請求項７に記載の熱蛍光積層体であって、
３次元線量分布を取得するために用いられることを特徴とする熱蛍光積層体。
【請求項９】
請求項６に記載の熱蛍光板状体を複数枚用意する第１工程と、
複数枚の前記熱蛍光板状体を積層して、熱蛍光積層体を形成する第２工程と
を含むことを特徴とする熱蛍光積層体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の熱蛍光積層体に対して放射線を照射する第１過程と、
前記熱蛍光積層体を構成する複数の熱蛍光板状体の各々から加熱により発生する熱蛍光を、前記放射線の、該複数の熱蛍光板状体の積層面に直交する方向からそれぞれ撮影して、前記放射線の線量分布情報に対応した、前記積層面に沿った平面的な光強度分布情報をそれぞれ取得する第２過程と、
取得したそれぞれの前記光強度分布情報を、前記積層方向に、積層順に順次重ね合わせることによって、前記熱蛍光積層体における、立体的な光強度分布に対応した、前記放射線の立体的な線量分布情報を取得する第３過程と
を含むことを特徴とする放射線の３次元線量分布の取得方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、第５工程では、板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する。
この発明の第２の要旨による熱蛍光板状体の製造方法では、第１工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって第１混合体を形成し、及び第３工程において、四ホウ酸リチウムに対して、０．０１〜０．２０ｗｔ％の割合で酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２〜２．００ｗｔ％の割合で酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって、第２混合体を形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次に、第５工程では、板状体を熱処理することによって、第２焼結体としての熱蛍光板状体を形成する。
この発明の第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法では、第１工程において、５５．６９ｇの四ホウ酸リチウムに対して、０．０２０１ｇの酸化マンガン（ＩＶ）を添加することによって前記第１混合体を形成し、第３工程において、１．０９６ｇの四ホウ酸リチウムに対して、０．０００４ｇの酸化マンガン（ＩＶ）、及び０．０２５ｇの酸化アルミニウムを、それぞれ添加することによって、前記第２混合体を形成し、及び第４工程において、１２．０ｇの粉砕体、第２混合体、及び２．１６ｇの活性炭を混合することによって、第３混合体を形成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
すなわち、第４の要旨による熱蛍光積層体は、上述した第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
まず、第１工程では、上述した第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体を複数枚用意する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
この発明の第１の要旨による熱蛍光板状体、及び第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体は、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）を含んでいる。その結果、上述した従来周知の熱蛍光板状体、すなわちアルミニウム（ＩＩＩ）非含有の熱蛍光板状体と比して、高い発光強度で発光させることができる。従って、より高感度で放射線の線量分布を得ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、第１の要旨による熱蛍光板状体、及び第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体では、母体にアルミニウム（ＩＩＩ）が含まれることによって、機械的強度が増加する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、この発明の第４の要旨による熱蛍光積層体は、第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体が、複数枚積層されることによって形成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
既に説明したように、光強度と線量とは一定の対応関係があることは周知であり、この関係を前提とすると、この熱蛍光板状体によれば、この熱蛍光板状体の、放射線が照射された面（被照射面）に沿った、放射線の平面的な線量分布、すなわち放射線の被照射面を含む面内の２次元線量分布を測定することができる。従って、第４の要旨による熱蛍光積層体では、この熱蛍光積層体が放射線で照射されたとき、その後にこの熱蛍光積層体を構成する各熱蛍光板状体を加熱して、各熱蛍光板状体から発生する熱蛍光の光強度分布から、それぞれ放射線の２次元線量分布を得ることができる。このとき、２次元線量分布として、各熱蛍光板状体の、これら熱蛍光板状体の積層方向に直交する面、すなわち積層面に沿った各２次元線量分布を取得する。そして、得られた各２次元線量分布を、各熱蛍光板状体の積層方向に、積層順に順次重ね合わせることによって、熱蛍光積層体に対応する、照射された放射線の３次元線量分布を取得することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
さらに、既に説明したように、第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体は、放射線に対して、高感度な線量分布が得られ、かつ良好な機械的強度を有している。従って、第２または第３の要旨による熱蛍光板状体の製造方法を用いて製造された熱蛍光板状体によって構成されている、第４の要旨による熱蛍光積層体は、高感度で放射線の３次元線量分布を取得することができるとともに、良好な機械的強度を有している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
この第１工程において、１ｍｏｌの四ホウ酸リチウムに対して、０．０３６ｗｔ％程度の割合で酸化マンガン（ＩＶ）を添加して第１混合体を形成するのが好ましい。より具体的には、５５．６９ｇの四ホウ酸リチウムに、０．０２０１ｇの酸化マンガン（ＩＶ）を添加するのが好ましい。