(57)【要約】【課題】  大きなエネルギーを有する荷電粒子に対して高感度で検知出来ると共に、エッチングした後の表面状態が良好で、エッチピットの対バックグラウンド比が十分大きく、しかも使用前の長期間の保管による感度の劣化、いわゆるエージングや、エッチピット個数及びエッチピット径が、放射線入射からエッチングまでの時間経過とともに減少及び縮小する、いわゆるフェーディングも少ない粒子線飛跡検出用素材を得る。【解決手段】  粒子線飛跡検出用素材は、アリル・ジグリコール・カーボネートを使用し、このモノマーにポリフェノール系酸化防止剤、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３．５−ジターシャリブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］を添加する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線が内部を通過した飛跡が残存する機能を有し、その飛跡を観察することで粒子線の飛来を検知する素材であって、モノマーに、酸化防止剤を添加して重合成形したことを特徴とする粒子線飛跡検出用素材。
【請求項２】
モノマーが下記化１で表されるモノマーであることを特徴とする請求項１に記載の粒子線飛跡検出用素材。
【化１】
2006214970.tif 000006
【請求項３】
酸化防止剤が下記化２で表されるポリフェノール系酸化防止剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線飛跡検出用素材。
【化２】
2006214970.tif 000007
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子、中性子等の粒子線が内部を通過した飛跡が残る機能を有し、例えば粒子線が人体に入射した量、いわゆる粒子線量等を測定する目的で使用される粒子線飛跡検出用素材に関し、特に粒子線に対して高感度で検知が可能であると共に、検出特性の経時変化及び潜在飛跡の退行を抑制した粒子線飛跡検出用素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線が人体に入射した際の振る舞いを知ることは、例えば、放射線医療分野における治療効果の評価や、原子力産業に従事する人の放射線障害を評価するために重要である。このために、粒子線の反応断面積、入射線量（フルエンス）やフラグメントの放出角度の測定が必要で、その測定手法はこれまでいろいろと試みがなされてきた。
【０００３】
このような背景から、粒子線の検出を目的として例えば基材となるモノマーとしてアリル・ジグリコール・カーボネート素材を使用し、粒子の飛跡を追跡する方法、いわゆる飛跡検出法により、固体に粒子線が入射した量等を測定する固体飛跡検出器（例えば商品名：ＣＲ−３９）が開発されている。
【０００４】
このようなアリル・ジグリコール・カーボネートからなる固体飛跡検出器に粒子が入射すると、その中に潜在飛跡が残る。これを、ＫＯＨやＮａＯＨ等のアルカリ或いは酸で化学的にエッチングし、粒子線の潜在飛跡をエッチピットとして光学顕微鏡等で観察する。これにより、粒子の入射を検知し、測定する。
【０００５】
このアリル・ジグリコール・カーボネートからなる固体飛跡検出器は、主として次のような優れた潜在的特質を有している
ａ：検出の対象としている粒子以外の粒子との弁別が可能なエネルギー分解能を有している
ｂ：ある種の粒子に感度があり、特に荷電粒子の検出に有効である
ｃ：検出感度が高い
ｄ：潜在飛跡から形成されるエッチピットの対バックグラウンド比が高い。
【０００６】
既に述べた粒子線飛跡検出用素材を使用した固体飛跡検出器素材は、大きなエネルギーを有する荷電粒子を検出することが可能であり、粒子飛跡の対バックグラウンド比も高いため、重粒子の検出に使用されている。
【０００７】
しかし、従来使用されている粒子線飛跡検出用素材は、エネルギーが高く、従ってエネルギーに対して電荷の小さな荷電粒子に対しても感度が得られるが、より大きなエネルギーを有する荷電粒子に対してはなお十分な感度を有していない。さらに、従来の粒子線飛跡検出用素材はエッチングした後の表面荒れが大きく、エッチピットに似たノイズが発生しやすい。このため、荷電粒子により粒子線飛跡検出用素材表面に形成されるエッチピットの対バックグラウンド比が小さく、観察時におけるエッチピットの分解能が低いという課題があった。また、使用前の長期間の保管による感度の劣化が起こる、いわゆるエージング現象、及び放射線入射からエッチング処理までの時間経過とともに潜在飛跡が消退する、いわゆるフェーディング現象を伴うことがある。
【特許文献１】特開２００１−４２０３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４１５７号公報
【特許文献３】特開平６−１８６７２号公報
【特許文献４】特開平５−１０００４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来の粒子線飛跡検出用素材における課題に鑑み、大きなエネルギーを有する荷電粒子に対してより高感度で検知出来ると共に、エッチングした後の表面状態が良好で、エッチング表面において粒子飛跡により形成されるエッチピットの対バックグラウンド比が十分大きく、なおかつエージング及びフェーディングの少ない粒子線飛跡検出用素材を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
アリル・ジグリコール・カーボネートを使用した粒子線飛跡検出用素材は、固体飛跡検出器用素材の中で最も感度が高い。しかしながら、大きなエネルギーを有する荷電粒子の検出には適さないという課題がある。さらに、前述したエージングやフェーディング現象もそれらの課題である。この課題に対して検討の結果、アリル・ジグリコール・カーボネートに対し、ポリフェノール系酸化防止剤を添加することが有効であることに着目した。
【００１０】
本発明は、前記の着目によりなされたもので、粒子線が内部を通過した飛跡を残存する機能を有するモノマーに、酸化防止剤を添加して重合成形したものである。より具体的には、モノマーが下記化１で表されるアリル・ジグリコール・カーボネートである。さらに、このモノマーに下記化２で表されるポリフェノール系酸化防止剤、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３．５−ジターシャリブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］を添加した粒子線飛跡検出用素材を提案するものである。
【００１１】
【化１】
2006214970.tif 000002
【００１２】
【化２】
2006214970.tif 000003
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明による粒子線飛跡検出用素材は、検出粒子のエネルギーに対するしきい値が低く、大きなエネルギーを有する重荷電粒子に対しても高い感度を有するので、重粒子線の計測に有効である。また、エッチング後の表面荒れも小さく、表面状態が良好なので、粒子の潜在飛跡から形成されるエッチピットの分解能も良好である。これにより例えば、画像処理によるデータ処理等に効果を発揮する。さらに、使用前の長期間の保管による感度の劣化が起こる、いわゆるエージング現象、及び放射線入射からエッチング処理までの時間経過とともに潜在飛跡が消退する、いわゆるフェーディング現象も少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明では、粒子線飛跡検出用素材としてアリル・ジグリコール・カーボネートを使用すると共に、このアリル・ジグリコール・カーボネートに対し、ポリフェノール系酸化防止剤を添加することにより、その目的を達成するものである。
以下、このような本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体例を挙げて詳細に説明する。
【００１５】
既に述べた通り、本発明では前述したように、粒子線飛跡検出用素材として前記の化１に示すようなアリル・ジグリコール・カーボネートを使用する。
さらに、このアリル・ジグリコール・カーボネートにポリフェノール系酸化防止剤を添加する。このポリフェノール系酸化防止剤は、前記化２により表されるペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３．５−ジターシャリブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］である。
【００１６】
アリル・ジグリコール・カーボネートに対し、０．０１〜０．０７重量％のポリフェノール系酸化防止剤を添加したモノマー素材に重合開始剤として、例えば次の化３に示すようなジイソプロピル・パーオキシ・ジカーボネートを添加し、所要の型材の中で数十度の温度で重合させると共に成形し、例えば板状に成形された粒子線飛跡検出用素材を得る。
【００１７】
【化３】
2006214970.tif 000004
【００１８】
既に述べた通り、アリル・ジグリコール・カーボネートを主成分とする粒子線飛跡検出用素材の中に粒子線が入射すると、その飛跡に沿って局所的な化学的損傷、いわゆる潜在飛跡が生じる。そこで素材表面を５Ｎ〜７Ｎ程度のＫＯＨやＮａＯＨ等のアルカリ或いは酸で化学的にエッチングする。このとき、損傷を受けていない、いわゆるバルク部分のエッチング速度ＶBに比べて飛跡部分のエッチング速度ＶTが大きく、エッチング時間をｔとすると、飛跡部分の円錐状の穴の深さＶTｔは、バルク部分のエッチング深さＶBｔに対してＶTｔ＞ＶBｔとなる。その結果、このエッチング深さの差（ＶTｔ−ＶBｔ）に相当する深さの、いわゆるエッチピットが形成される。
【００１９】
このようなエッチングにより、粒子線の潜在飛跡を拡大し、エッチピットを形成することにより、顕微鏡下で観察することが可能となる。このエッチピットの径は損傷の度合いに依存する。つまり粒子の前記素材中におけるエネルギー付与量に依存する。このため、エッチピットの径は同一粒子に対しては、その速度、すなわち運動エネルギーに依存する。従って、入射粒子のエネルギーによる識別が可能であり、特定のエネルギーを持った粒子の入射数を測定することができる。
【実施例】
【００２０】
次に、このような本発明の実施例について、より具体的に説明する。
まず、市販のアリル・ジグリコール・カーボネートを用意した。次に、このアリル・ジグリコール・カーボネート・モノマーにポリフェノール系酸化防止剤（チバスペシャリティーケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０）を添加し、これを目の粗さ０．２μｍメッシュのフィルターに通してろ過した。アリル・ジグリコール・カーボネートに対するポリフェノール系酸化防止剤の添加量は、０．０１重量％、０．０５重量％及び０．０７重量％の３通りとした。
【００２１】
この未重合のモノマー素材に重合開始剤として前記の化３に示すジイソプロピル・パーオキシ・ジカーボネートを添加し、所要の型材の中で数十度の温度で重合させると共に成形し、例えば板状に成形された粒子線飛跡検出用素材を得た。
【００２２】
この粒子線飛跡検出用素材に荷電粒子（プロトン）を照射し、その後、表面を５ＮのＮａＯＨ水溶液により７０℃で２４時間エッチングした。このときの荷電粒子のエネルギーは、１９ＭｅＶ、２４ＭｅＶ、２６ＭｅＶ、２７ＭｅＶ、２８ＭｅＶ、２９ＭｅＶ、３０ＭｅＶとした。エッチング後エッチピットが形成された、ポリフェノール系酸化防止剤を０．０５重量％及び０．０７重量％添加した粒子線飛跡検出用素材の表面の光学顕微鏡による観察画像を、図１に示す。
【００２３】
この図１から明らかな通り、ポリフェノール系酸化防止剤の添加量が０．０７重量％のものでは、エネルギー２６ＭｅＶの荷電粒子を照射した試料でもエッチピッチが明瞭に観察された。またポリフェノール系酸化防止剤の添加量が０．０５重量％のものでは、エネルギー２７ＭｅＶの荷電粒子を照射した試料でもエッチピットが明瞭に観察された。
【００２４】
この粒子線飛跡検出用素材のうち、ポリフェノール系酸化防止剤の添加量が０．０１重量％と０．０５重量％のものについて、その検出しきい値の荷電粒子のエネルギーと水中でのエネルギーの減衰率（ＬＥＴwater：水中における単位長さ当たりのエネルギーの損失）を表１に示す。
この表１の結果から、本発明の実施例である粒子線飛跡検出用素材は、高い検出エネルギーしきい値が得られたことが確認された。
【００２５】
【表１】
2006214970.tif 000005
【００２６】
この粒子線飛跡検出用素材に２９０ＭｅＶ／ｎの重荷電粒子（炭素イオン）を照射し、その後、表面を７ＮのＮａＯＨにより７０℃で２４時間エッチングした後のエッチング表面の光学顕微鏡による観察画像を、図２に示す。この図２から明らかな通り、本発明の実施例である粒子線飛跡検出用素材は、エッチング後の表面がきめ細かいことが分かる。
【００２７】
この粒子線飛跡検出用素材は、エージング特性が良好である。このエージング（ａｇｉｎｇ）とは、使用前の長期間の保管による感度の変化であり、この時間的な感度変化が小さいほど、経時変化が少なく粒子線飛跡検出用素材の特性が良いといえる。エージング特性を調べる方法として、次のような方法がよく用いられる。１つは、検出用素材保管期間（経過時間）とノイズ（擬似）ピット発生数の関係である。もう１つは、ある期間検出用素材を保管した後に放射線（例えば中性子線）を照射し、感度を調べる方法である。
【００２８】
図３に、この粒子線飛跡検出用素材の常温保管における検出用素材保管期間（検出用素材重合成形からの経過時間）と単位面積あたりのノイズ（擬似）ピット数の関係を示す。酸化防止剤添加の有無にかかわらず時間経過と共にノイズ（擬似）ピット数が増加しているが、酸化防止剤を無添加の粒子線飛跡検出用素材に比べ、酸化防止剤を添加することにより、ノイズ（擬似）ピットの発生数を抑制できることがわかる。約250日間保管した粒子線飛跡検出用素材の場合、酸化防止剤無添加検出用素材に比べ、酸化防止剤添加検出用素材のノイズ（擬似ピット）数は約３０％減少した。よって、酸化防止剤を添加することによりノイズ（擬似ピット）の増加を抑えられることが確認できた。
【００２９】
図４は、酸化防止剤を添加した粒子線飛跡検出用素材と無添加の粒子線飛跡検出用素材とを重合成形した後、様々な期間保管し、その後中性子線（Ａｍ−Ｂｅ；アメリシウム−ベリリウム）の照射を行い、中性子感度を調べた結果を示す。横軸は、検出用素材、重合成形成から中性子線照射までの保管期間であり、縦軸は、保管期間0日に対する相対値で示した中性子感度である。保管は、温度４０℃、湿度８０％の高温高湿環境下で行った。
【００３０】
またこの粒子線飛跡検出用素材は、退行特性、いわゆるフェーディング特性に優れる。フェーディング（ｆａｄｉｎｇ）とは、放射線入射によって形成される潜在飛跡が、放射線入射からエッチングまでの時間経過と共に消退し、エッチングによって形成されるエッチピットの個数が減少する、又はエッチピットの径が縮小する現象で、減少数又は縮小率が少ないほど、フェーディング特性が良いといえる。
【００３１】
図５は、酸化防止剤を添加した粒子線飛跡検出用素材に中性子（Ａｍ−Ｂｅ；アメリシウム−ベリリウム）を照射し、一定期間保管した後にエッチング処理をし、エッチピット個数を計数したグラフである。この実験における保管は、温度２０℃、湿度６０％の環境下で行った。
【００３２】
この図５から分かるように、照射後８０日保管した場合でも、保管時間０日に対する相対感度はほぼ１であり、ほとんどフェーディングが起きていないことが分かる。
これまでのさまざまな研究で、酸化防止剤を添加していない粒子線飛跡検出素材の多くは、時間経過と共に感度が低下することが知られており、重イオン測定や中性子線量測定などに応用する際に問題となる場合もある。酸化防止剤を添加することにより、上述の問題を酸化防止剤無添加の粒子線飛跡検出用素材に比べ低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】粒子線飛跡検出用素材に荷電粒子を照射し、その後同素材の表面を化学エッチングした後のエッチング表面の光学顕微鏡による観察画像である。
【図２】粒子線飛跡検出用素材に荷電粒子を照射し、その後同素材の表面を化学エッチングした後のエッチング表面の光学顕微鏡による観察画像である。
【図３】本発明の実施例において、粒子線飛跡検出用素材の常温保管における検出用素材保管期間（検出用素材重合成形からの経過時間）と単位面積あたりのノイズ（擬似）ピット数の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例において、酸化防止剤を添加した粒子線飛跡検出用素材と無添加の粒子線飛跡検出用素材とを重合成形した後、様々な期間保管し、その後中性子線（Ａｍ−Ｂｅ；アメリシウム−ベリリウム）の照射を行い、中性子感度を調べた結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例において、酸化防止剤を添加した粒子線飛跡検出用素材の中性子（Ａｍ−Ｂｅ；アメリシウム−ベリリウム）を照射し、一定期間保管した後にエッチング処理をし、エッチピット個数を計数したグラフである。
【図１】
2006214970.tif 000008
【図２】
2006214970.tif 000009
【図３】
2006214970.tif 000010
【図４】
2006214970.tif 000011
【図５】
2006214970.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月17日(2005.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006214970.tif 000013