(57)【要約】      （修正有）【課題】高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定を可能とする中性子シンチレータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して１０Ｂ−アミン混合物を調製し、当該１０Ｂ−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、当該１０Ｂ含有透明接着性物質に、ＺｎＳ系蛍光体を混合して、ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、当該ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して１０Ｂ−アミン混合物を調製し、
当該１０Ｂ−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、
当該１０Ｂ含有透明接着性物質に、ＺｎＳ系蛍光体を混合して、ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、
当該ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
【請求項２】
前記硬化剤は、前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して０．０４倍以上１倍以下の重量比で混合することを特徴とする、請求項１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
【請求項３】
前記１０Ｂ含有透明接着性物質を調製する際に、さらに固化遅延剤を混合することを特徴とする、請求項１又は２に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
【請求項４】
前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して１倍以上３倍以下の重量比で前記ＺｎＳ系蛍光体を混合することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
【請求項５】
さらに、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの表面を耐水性透明フィルム又は耐水性透明コーティング材で被覆することを含む、請求項１〜４のいずれか１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
【請求項６】
前記ＺｎＳ系蛍光体は、アルファ線検出割合が０．３５〜１である銀賦活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ）である、請求項１〜５のいずれか１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の方法により製造され、基板と、当該基板上の１０Ｂ含有透明接着性物質及びＺｎＳ系蛍光体の混合層と、を含む半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍光体と中性子コンバータである１０Ｂとを組み合わせた半透明中性子シンチレータに関する。さらに詳細には、１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）と変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主剤とした１０Ｂ含有接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍光体と混合して作製した半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中性子の検出には、中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂを含んだ中性子シンチレータと光電子増倍管等の光検出素子とを組み合わせた中性子検出器が使用されてきた。
【０００３】
上記中性子シンチレータにおいては、中性子コンバータである６Ｌｉと中性子との核反応：
ｎ＋６Ｌｉ−＞３Ｈ＋α
により放出されるトリトン（３Ｈ）とアルファ線を検出するか、あるいは
中性子コンバータである１０Ｂと中性子との核反応：
ｎ＋１０Ｂ−＞７Ｌｉ＋α
により放出される７Ｌｉとアルファ線を検出して中性子検出がなされている。
【０００４】
半透明中性子シンチレータとしては、銀賦活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ）蛍光体あるいは銅賦活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ）蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦとを混合した後、接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製するＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータが市販され長年にわたって幅広く使用されてきた（非特許文献１）。主に、銀賦活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ）蛍光体の場合は中性子シンチレータ検出器に、銅賦活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ）蛍光体の場合には中性子ラジオグラフィ用として使用されている。
【０００５】
１０Ｂをコンバータとして使用した中性子シンチレータとしては、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）とを混合した後、５００℃以上の温度で焼結することにより作製するＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータが開発され、中性子イメージ検出器等に使用されてきた（非特許文献２及び特許文献１）。原料の１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）は焼結の際に１０Ｂ２Ｏ３に変化する。
【０００６】
エポキシ樹脂を接着剤として用いたＺｎＳ／Ｈ３１０ＢＯ３半透明中性子シンチレータが中性子ラジオグラフィ用として開発されている（非特許文献３）。接着剤であるエポキシ樹脂の量は全重量の２５％である。
【０００７】
一方、シンチレータの厚さを厚くすることが可能な透明なシンチレータとして、６Ｌｉを含んだガラスシンチレータ（６Ｌｉガラスシンチレータ）が市販され、従来から幅広く使用されてきた。このシンチレータは減衰時間がＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータに比較して約４分の１の１００ｎｓと短く、またアフターグローも非常に少ないという大きな特徴を持っており、中性子の高計数率測定に使用されている。しかし、このガラスシンチレータのガンマ線感度は高く、ガンマ線バックグラウンドの高い場所での使用は困難であった。
【０００８】
日本のＪ−ＰＡＲＣ、英国のＩＳＩＳ、米国のＳＮＳ等の加速器を用いたパルス中性子研究施設での中性子散乱実験装置に使用される中性子シンチレータを用いた中性子イメージ検出器においては、中性子散乱研究の向上を図る上で、かつ加速器出力の増強に伴い、高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定が求められている。
【０００９】
後述するように、焼結法では、焼結時の高温により蛍光体の蛍光スペクトルがシフトし、また気泡の発生によって厚みが不均一となり位置分解能が劣化するなどの問題があり、肉薄の中性子シンチレータを作製することが困難である。また、接着剤法では、中性子コンバータ、ＺｎＳ蛍光体及び接着剤の３つの物質のそれぞれの屈折率が異なるため、蛍光の透過率も減少し、中性子シンチレータとしての検出性能を確保することができない。さらに、熱中性子に対する検出効率も低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２００４６１号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Nulcl. Instr. and Meth. 75(1969)35-42
【非特許文献２】Nucl. Instr. & Meth., A529 (2004)325-328
【非特許文献３】Physics Procedia 43(2013)216-222
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定を可能とする中性子シンチレータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、減衰時間が短くアフターグローが少なくガンマ線に対する感度が低いＺｎＳ系蛍光体の検出特性を生かし、非常に肉薄のシンチレータを製造することができる中性子シンチレータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、ガンマ線に対する感度が低いＺｎＳ系蛍光体を用いた半透明中性子シンチレータが課題解決に有用であると考え、鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。
【００１５】
本発明の基本は、１０Ｂを含む割合が大きくかつ接着性のある物質の開発である。１０Ｂ濃縮ホウ酸を基本材料として種々の実験を行った結果、１０Ｂ濃縮ホウ酸、エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミン、及び水、エチルアルコール、メチルアルコール、水とエチルアルコールの混合液、あるいは水とメチルアルコールの混合液を混合すると、重合し透明かつ接着性物質となる化学反応を見つけ出すことができた。この１０Ｂ含有接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と混合しシンチレータ基板に塗布することにより半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータを製作できることを知見した。
【００１６】
また、この１０Ｂ含有接着性物質は乾燥させると固化するが、しばらくするとひび割れが生じることがあることを確認した。肉薄の中性子シンチレータの場合は、水彩絵具の乾燥を遅らせるメディウムとして市販され使用されているブレンディングメディウムを加えてから固化することによりひび割れが生じないことを知見した。５０μｍ以上の肉厚の中性子シンチレータの場合は、１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸と変性脂環式ポリアミンを混合し完全に反応し重合して透明になるようにした１０Ｂ濃縮ホウ酸の量に対する変性脂環式ポリアミンの量を少なくして作製する場合に、変性脂環式ポリアミンの量が透明に必要となる量に対して６０％から２０％の量となるようにし、１０Ｂ濃縮ホウ酸が完全に溶けない状態の白濁した１０Ｂ含有半透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用することによりひび割れが生じないことを知見した。
【００１７】
本発明においては、１０Ｂを含む接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を混合した後アルミニウム基板等に塗布することにより、従来の接着剤を用いたＺｎＳ／Ｈ３１０ＢＯ３半透明中性子シンチレータでは実現できなかった実用レベルの検出効率を有し、かつ短い短減衰時間及び長減衰時間を持つＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータを製作する技術を提供する。
【００１８】
本発明によれば、以下の態様が提供される。
［１］１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して１０Ｂ−アミン混合物を調製し、
当該１０Ｂ−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、
当該１０Ｂ含有透明接着性物質に、ＺｎＳ系蛍光体を混合して、ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、
当該ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
［２］前記硬化剤は、前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して０．０４倍以上１倍以下の重量比で混合することを特徴とする、［１］に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
［３］前記１０Ｂ含有透明接着性物質を調製する際に、さらに固化遅延剤を混合することを特徴とする、［１］又は［２］に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
［４］前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して１倍以上３倍以下の重量比で前記ＺｎＳ系蛍光体を混合することを特徴とする、［１］〜［３］のいずれか１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
［５］さらに、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの表面を耐水性透明フィルム又は耐水性透明コーティング材で被覆することを含む、［１］〜［４］のいずれか１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
［６］前記ＺｎＳ系蛍光体は、アルファ線検出割合が０．３５〜１である銀賦活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ）である、［１］〜［５］のいずれか１に記載の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータ。
［７］上記［１］〜［６］の何れかに記載の方法により製造され、基板と、当該基板上の１０Ｂ含有透明接着性物質及びＺｎＳ系蛍光体の混合層と、を含む半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータは、ガンマ線に対する感度が低く、高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定が可能である。
【００２０】
本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法は、焼結を含まないため、蛍光スペクトルが長波長側にシフトすることもなく、気泡の発生による厚みの不均一性を生じることもなく、減衰時間が短くアフターグローが少ないＺｎＳ系蛍光体の検出特性を生かし、非常に肉薄のシンチレータを製造することができる。
【００２１】
中性子散乱実験装置の中性子イメージ検出器に使用される中性子シンチレータには、ガンマ線に対する感度が低いことが求められる。ガンマ線感度を従来のＺｎＳ蛍光体／中性子コンバータ・シンチレータよりも下げるには、ＺｎＳ系蛍光体自体のガンマ線感度を下げることが好ましい。ＺｎＳ系蛍光体として、ガンマ線感度が低いＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いる。本発明の製造方法により、高計数率測定に不可欠なＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の減衰時間の低減とアフターグローの低減が図られるため、高計数効率の中性子イメージ検出も同時に可能となる。
【００２２】
さらに、中性子コンバータとしての６Ｌｉは高価であるが、本発明で中性子コンバータとして用いる１０Ｂ濃縮ホウ酸は６Ｌｉの１／１０以下の価格であり、大幅なコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】６ＬｉＦ中性子コンバータサンプル及び１０Ｂ濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの短減衰時間と総蛍光量との相関を示すグラフである。
【図２】６ＬｉＦ中性子コンバータサンプル及び１０Ｂ濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの長減衰時間と総蛍光量との相関を示すグラフである。
【図３】実施例で用いた本発明の製造方法のフローチャートである。
【図４】実施例１において、波長が７００ｎｍの値を１として規格化した１０Ｂ含有透明接着性物質サンプル１〜３の透過度を示すグラフである。
【図５】実施例１において、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の蛍光スペクトルとＰ１１型ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体との蛍光強度を示すグラフである。
【図６】実施例１において、２０００信号を測定し、これらの信号を平均化して得た２種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの中性子信号波形及び従来のＡＳＴ社製ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明シンチレータの中性子信号波形を示すグラフである。
【図７】実施例１において、本発明の２種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータと市販のＡＳＴ社製シンチレータのフォトン数の頻度分布を示すグラフである。
【図８】８０分硬化剤の添加量と検出効率との関係を示すグラフである。
【図９】８０分硬化剤の透明になる添加量を１とした場合の８０分硬化剤の添加剤比率と短減衰時間及び長減衰時間との関係を示すグラフである。
【図１０】ＺｎＳ蛍光体の１０Ｂ濃縮ホウ酸に対する添加量と検出効率との関係を示すグラフである。
【図１１】ＺｎＳ蛍光体の１０Ｂ濃縮ホウ酸に対する添加量と短減衰時間及び長減衰時間との関係を示すグラフである。
【図１２】アルファ線検出割合が０．５１の粒子線検出用ＺｎＳ蛍光体のアルファ線照射、ガンマ線照射、及びアルファ線有感の各蛍光スペクトルを示すグラフである。
【好ましい実施形態】
【００２４】
本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの製造方法は、
（１）１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して１０Ｂ−アミン混合物を調製し、
（２）当該１０Ｂ−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、
（３）当該１０Ｂ含有透明接着性物質に、ＺｎＳ系蛍光体を混合して、ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を調製し、
（４）当該ＺｎＳ系蛍光体−１０Ｂ含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする。
【００２５】
前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して１倍以上３倍以下の重量比で前記ＺｎＳ系蛍光体を混合することが好ましい。
【００２６】
前記ＺｎＳ系蛍光体は、ガンマ線に対する感度が低い銀賦活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ）であることが好ましい。特に、アルファ線検出割合が０．３５〜１である銀賦活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ）であることが好ましい。このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体は、高計数率測定に不可欠なＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の減衰時間の低減とアフターグローの低減が図られているため、高計数効率の中性子イメージ検出も同時に可能となる。
【００２７】
なお、アルファ線検出割合は、アルファ線を照射した際に、３２０ｎｍ〜５８０ｎｍにわたって蛍光を放出し、そのピーク波長が３９５ｎｍ〜４１０ｎｍであるアルファ線有感蛍光スペクトルと、ガンマ線あるいは電子線を照射した際に放出される３８０ｎｍ〜５６０ｎｍにわたる蛍光スペクトルでピーク波長が４３５ｎｍ〜４５０ｎｍの蛍光スペクトルに対応したガンマ線照射蛍光スペクトルとが、合成された蛍光スペクトルを示す粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体において、アルファ線有感蛍光スペクトルとガンマ線照射蛍光スペクトルを足し合わせた全蛍光スペクトル（アルファ線照射スペクトルに該当）の強度に対するアルファ線有感蛍光スペクトルの強度の割合を意味する。図１２に示すＺｎＳ蛍光体では、粒子線検出用ＺｎＳ蛍光体のアルファ線照射蛍光スペクトル、ガンマ線照射蛍光スペクトル及びアルファ線有感蛍光スペクトルから、アルファ線検出割合は０．５１となる。
【００２８】
前記硬化剤としては、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする市販の透明型硬化剤を用いることができる。変性脂環式ポリアミンとしては、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、N-アミノエチルピベラジン、変性脂肪族ポリアミンとしては、ジエチルアミノプロピルアミン、テトラエチレンペンタミン、脂肪族ジアミンとしては、２−メチル・ペンタメチレン・ジアミン、ジエチレントリアミンを好ましく挙げることができる。
【００２９】
アミン系硬化剤によるエポキシ樹脂の硬化は、一級アミンの活性水素とエポキシ基が反応して二級アミンを生成し、この二級アミンがエポキシ基と反応して硬化する。本発明の場合にはエポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンと１０Ｂ濃縮ホウ酸が化学反応し、少し白濁した接着性物質となったと考えられる。しかし、この半透明な接着性物質のままでは流動性がないため、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と混合して半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータとすることは非常に困難である。このため、この固形接着性物質に、水、メチルアルコール、エチルアルコール、水とメチルアルコールの混合液、あるいは水とエチルアルコールの混合液を加えて、透明で液体状の１０Ｂ含有接着性物質とする。
【００３０】
硬化剤の添加量は硬化剤によっても異なるが、前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して０．０４倍以上１倍以下の重量比で混合することが好ましい。透明で液体状の１０Ｂ含有接着性物質とするために必要となる硬化剤の好適量は、前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して０．２倍以上１倍以下の重量比である。たとえば、透明型硬化剤として市販の透明型変性脂環式ポリアミンの場合は０．９倍、市販の８０分硬化剤（変性脂環式ポリアミン）の場合は０．５２倍、２０分硬化剤（変性脂肪族ポリアミン）の場合は０．３倍、脂肪族ジアミンの場合は０．２倍の重量比で添加することができる。また、硬化剤の量が多すぎると、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータにひび割れが生じてしまう場合があるので、その場合には、硬化剤の量を前記した１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）と混合した際に完全に透明とするために必要となる量の２０％〜６０％、すなわち前記１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）に対して０．０４倍〜０．６倍の量を混合して白濁状態で使用することが好ましい。
【００３１】
前記１０Ｂ含有透明接着性物質を調製する際に、さらに固化遅延剤を混合することが好ましい。固化遅延剤を添加することで、１０Ｂ含有透明接着性物質の固化を遅延させて、ＺｎＳ系蛍光体粒子を均一に分散させることができる。固化遅延剤としては、市販の水性ブレンディングメディウムが好ましい。固化遅延剤の添加量は、１０Ｂ−アミン混合物の０．２倍以上０．４倍以下とすることが好ましい。
【００３２】
さらに、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの表面を耐水性透明フィルム又は耐水性透明コーティング材で被覆することが好ましい。
【００３３】
基板としては、中性子シンチレータに通常用いられる基板を制限無く用いることができ、アルミニウム基板、チタン基板、フロートガラス基板、石英ガラス基板を好適に用いることができる。ホウ酸を含むガラス基板は、中性子を捕獲してしまうため、ホウ酸を含まないガラス基板が好ましい。
【００３４】
本発明では、上記製造方法により、基板と、当該基板上の１０Ｂ含有透明接着性物質及びＺｎＳ系蛍光体の混合層と、を含む半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータが得られる。本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータは、従来の接着剤タイプの中性子シンチレータでは実現できなかった実用レベルの検出効率を有し、かつ短い短減衰時間及び長減衰時間を達成する。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明する。
【００３６】
［ＺｎＳ系蛍光体と中性子コンバータとの組み合わせ］
長年にわたって幅広く使用されてきたＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータ、及び焼結して作製するＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータについて、熱中性子に対する検出特性を詳しく調べた。
【００３７】
従来のＺｎＳ：Ａｇ蛍光体であるＰ１１（アルファ線検出割合：０．２９）と同等の性能を持つ日亜化学工業１１０９−０４１蛍光体を用い、ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータ及びＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータを製作した。ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータ６ＬｉＦと１０Ｂ２Ｏ３との混合比率はそれぞれ２：１及び１：１である。
【００３８】
中性子線源として７．４ＧＢｑの２４１Ａｍ−Ｌｉを用い、パラフィンブロックで減速して作り出した熱中性子を用いて両者の検出特性を比較した。その結果、同じＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いているにも関わらずＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータの短減衰時間は０．４２９μｓ、長減衰時間は２．７６μｓであり、ＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータの短減衰時間は０．３２４μｓ、長減衰時間は２．３２μｓであった。ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータとＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータとの短減衰時間及び長減衰時間には顕著な差が認められ、１０Ｂ２Ｏ３中性子コンバータを用いると両減衰時間とも短くなることが分かった。ここで使用している短減衰時間と長減衰時間は以下のように定義した。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の短い成分に当たる減衰時間は１μｓ以下であるといわれているので、１μｓまでの積分で得られた総信号電圧の０．６３２倍（１−ｅ−１に該当）にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を「短減衰時間」と定義した。そして、アフターグローに当たる長い成分の減衰時間を８μｓまでの積分で得られた総信号電圧の０．６３２倍にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を「長減衰時間」と定義した。
【００３９】
同じ蛍光体を使用しているにも関わらず減衰時間がＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータとＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータとで異なる原因を調べた。
【００４０】
ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータでは６Ｌｉと中性子との核反応
ｎ＋６Ｌｉ−＞３Ｈ＋α
により放出される３Ｈとアルファ線をＺｎＳ：Ａｇ蛍光体で検出し中性子検出を行っている。一方、ＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータでは１０Ｂと中性子との核反応
ｎ＋１０Ｂ−＞７Ｌｉ＋α
により放出される７Ｌｉとアルファ線をＺｎＳ：Ａｇ蛍光体で検出し中性子検出を行っている。
【００４１】
両者では、放出される粒子線がそれぞれ異なりその放出割合及び放出されるエネルギーも異なることがわかる。このため、物理的に減衰時間に最も大きな影響を与える因子として、放出される粒子線の種類によって減衰時間が異なると仮定して、以下に示す実験を行った。
【００４２】
６ＬｉＦを３μｍの平均粒度まで粉砕し、１０Ｂ濃縮ホウ酸を１．６μｍの平均粒度まで粉砕する。６Ｌｉのアイソトープとしての濃縮度は９０％、１０Ｂ濃縮ホウ酸のアイソトープとしての濃縮度は９６％のものを使用した。顕微鏡用カバーガラス（サイズ：１８ｍｍ×１８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ）の上にニトムズ社製両面テープを張った後、６ＬｉＦ粉末及び１０Ｂ濃縮ホウ酸粉末をそれぞれ塗布し、両面テープの片面に６ＬｉＦ及び１０Ｂ濃縮ホウ酸をそれぞれほぼ一層塗布した２種類の中性子コンバータサンプルを作製した。一方、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体としては従来型である日亜化学工業製１１０９−０４１ＺｎＳ蛍光体を使用して、同じ方法で両面テープの片面にＺｎＳ：Ａｇ蛍光体粒子をほぼ一層塗布してＺｎＳ：Ａｇサンプルを作製した。
【００４３】
中性子コンバータサンプルとＺｎＳ：Ａｇサンプルのサンプル面同士を向い合せに配置し、ＺｎＳ：Ａｇサンプルのガラス基板面を光電子増倍管に装着する。中性子線源としては７．４ＧＢｑの２４１Ａｍ−Ｌｉ線源を用い、厚さ５ｃｍのパラフィンブロックで減速した後、中性子コンバータサンプルに照射した。光電子増倍管としては浜松ホトニクス製Ｒ１９２４Ａを用い、印加電圧１０００Ｖで使用した。得られたアルファ線蛍光信号はレクロイ社製ＬＴ３４４型オシロスコープを用いて波形データの収集を行った。収集条件としては、垂直感度１００ｍＶ／ｄｉｖ、時間感度１μｓ／ｄｉｖ、トリガレベル３２ｍＶに設定し、サンプリング周波数５００ＭＨｚで測定した。２０００信号を測定し、これらの信号を解析し、一つの信号について短減衰時間と長減衰時間及びそれぞれの時間の総蛍光量を求めた。
【００４４】
６ＬｉＦ中性子コンバータサンプル及び１０Ｂ濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの短減衰時間と総蛍光量との相関を図１に、長減衰時間と総蛍光量との相関を図２に示す。６ＬｉＦ中性子コンバータサンプルの場合、短減衰時間及び長減衰時間の両者とも、２つの異なった減衰時間と総蛍光量の相関に分かれることがわかった。また、１０Ｂ濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの場合、短減衰時間及び長減衰時間の両者とも、６ＬｉＦ中性子コンバータサンプルの場合の減衰時間が短い方の相関とほぼ同じ相関を示すことがわかった。アルファ線を用いた事前の実験により、この減衰時間が短い方の相関はアルファ線に起因する相関であることがわかっている。このため、６ＬｉＦでの減衰時間が長い方の相関は
ｎ＋６Ｌｉ−＞３Ｈ＋α
反応で放出される３Ｈ（トリトン）に起因することがわかった。
また、１０Ｂ濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの場合に
ｎ＋１０Ｂ−＞７Ｌｉ＋α
反応で放出される７Ｌｉはアルファ線にほぼ近い相関となるため弁別ができないと考えられる。
【００４５】
これらの結果より、６ＬｉＦを中性子コンバータとして使用する場合、放出されるトリトンが短減衰時間を長くし、かつアフターグロー成分の指標である長減衰時間を長くし、シンチレータ中性子検出の高計数率測定とマルチカウント特性（中性子が１個しか入射していないにも関わらず中性子検出器からは１個以上の信号が出力される割合）を悪化させる要因となっていることを確認した。従って、トリトンを放出しない１０Ｂ中性子コンバータを用いることにより短減衰時間と長減衰時間を短縮できることがわかった。また、減衰時間と長減衰時間を短くした粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と１０Ｂ中性子コンバータとの組み合わせにより、更に短減衰時間及び長減衰時間をさらに改善できることがわかった。
【００４６】
［焼結法の問題点］
従来のＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の代わりに粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いて焼結型のＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータを製作して、その検出特性を測定した。その結果、１０Ｂ２Ｏ３の融点に近い５００℃以上で焼結すると粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の蛍光スペクトルが長波長側にシフトしてしまい、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体が持つ本来の検出特性を生かすことができなくなることがわかった。
【００４７】
一方、中性子シンチレータのもう一つの大きな用途として、中性子ラジオグラフィのスクリーンとしての使用がある。燃料電池などの内部の状態を１０μｍ程度の位置分解能を持つラジオグラフィ装置で観察する研究が国内外で試みられているが、従来のＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータを用いた場合には、３０μｍ以下の位置分解能の実現が非常に困難な状況にある。この原因は、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いた場合に、中性子との捕獲反応で放出されるトリトンの飛程が３０μｍ以上であるため蛍光の放出点が広がり、理想的に測定がなされても３０μｍ以下の位置分解能とすることはできないことにある。このため、飛程が短い１０Ｂ中性子コンバータを用いたシンチレータとして、焼結して作製するＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３半透明中性子シンチレータを使用すると、放出されるアルファ線と７Ｌｉのそれぞれの飛程が９μｍ及び４μｍと非常に短く、１０μｍの位置分解能を得ることができる可能性はある。しかし、シンチレータの厚みを極めて薄くすることは焼結の際の１０Ｂ２Ｏ３の気泡の発生などの理由で微視的に見た場合の厚みの一様性の確保が極めて難しいため、１０μｍの位置分解能を得ることができない。
【００４８】
［接着剤法の問題点］
１０Ｂ中性子コンバータを使用した場合には、中性子捕獲反応により放出されるアルファ線と７Ｌｉのそれぞれの飛程は９μｍ及び４μｍと非常に短い。このため、ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータの作製法と同じ方法で、粉状の１０Ｂ濃縮ホウ酸中性子コンバータあるいは１０Ｂ２Ｏ３中性子コンバータとＺｎＳ：Ａｇ蛍光体とを接着剤で混合した後、基板に塗布して製作すると、放出される７Ｌｉによる蛍光はほとんど放出されなくなり、発生時における蛍光の量が半減してしまう。
【００４９】
有機系接着剤を用いてＺｎＳ／Ｈ３１０ＢＯ３半透明中性子シンチレータを製作した。ＺｎＳ蛍光体としては従来から使用されているＰ１１型ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体である日亜化学工業製１１０９−０４１ＺｎＳ蛍光体を用い、蛍光体と１０Ｂ濃縮ホウ酸の重量比としては２：１を用いた。有機系接着剤としては、シリル化ウレタン樹脂系接着剤であるコニシ(株)製ＳＵプレミアム［ソフト］を用い、全重量の８％の量を添加した。
【００５０】
このＺｎＳ／Ｈ３１０ＢＯ３半透明中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率を測定した結果、９．１％と従来から市販されてきた英国ＡＳＴ社製（Applied scintillation technologies）ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータの約３分の１の検出効率しか得られなかった。
【００５１】
［実施例］
図３に示すフローに従い、１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸、変性脂環式ポリアミン、及び水、エチルアルコール、メチルアルコール、水とエチルアルコールの混合液、あるいは水とメチルアルコールの混合液を混合し重合させて作製した後、硬化遅延剤としてブレンディングメディウムを加えて混合し作製した１０Ｂ含有透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と混合して作製した半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
【００５２】
１０Ｂ濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製９６％１０Ｂ濃縮ホウ酸を使用し、この１０Ｂ濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が１．６μｍのものを、以下に述べる全ての実施例で使用した。
【００５３】
［実施例１］
エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンとして、日新レジン株式会社製の主剤Ｚ−１用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である８０分型硬化剤と透明型硬化剤を用いた。８０分型硬化剤及び透明型硬化剤の主原材料はイソホロンジアミンである。これらの主な性能を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2015175806.tif 000003
【００５５】
重量比で、１０Ｂ濃縮ホウ酸が１に対して、８０分型硬化剤の場合は０．５２及び透明型硬化剤の場合は０．９を混合し、いずれも１０Ｂ濃縮ホウ酸と硬化剤を加えた量の０．２倍以上の量の水を加え、超音波を付与して重合反応を加速させ、少し黄色に着色した透明な１０Ｂ含有接着性物質を得た。液状のままでは、ほんの少し黄色に着色しているが、時間をかけて固化させると、ほぼ透明の１０Ｂ含有透明接着性物質が得られた。
【００５６】
１０Ｂ含有接着性物質の透過率等の性能を評価するため、容量が３０ｃｃの４つの陶器るつぼに、それぞれ１０Ｂ濃縮ホウ酸１０００ｍｇと８０分型硬化剤５２０ｍｇを入れた後、水８００ｍｇ、水４００ｍｇとメチルアルコール４００ｍｇ、及び水４００ｍｇとエチルアルコール４００ｍｇの混合液の３種類の溶媒を加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ４００ｍｇ加えて混合し３種類の透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製Ｗ−１１３型超音波洗浄機（周波数４５ｋＨｚ、出力１００Ｗ）を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。得られたいずれの１０Ｂ含有接着性物質も非常に薄い黄色を呈していた。これらの１０Ｂ含有接着性物質８０ｍｇを１８ｍｍ×１８ｍｍ×０．１５ｍｍ（厚さ）のガラス板に塗布して乾燥させ、透過特性測定用サンプル１〜３とした。
【００５７】
これら３種類の１０Ｂ含有透明接着性物質サンプル１〜３の透過度は、日立製分光光度計Ｕ−３３００を用いて測定した。波長が７００ｎｍの値を１として規格化した値をプロットした（図４）。水、及び水とメチルアルコールの混合液については、ほぼ同じ透過特性を示し、５００ｎｍ近辺から透過度が徐々に下がり、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の蛍光スペクトルの立ち上がり波長に相当する３６０ｎｍでは０．７前後となった。一方、水とエチルアルコールの混合液については、４８０ｎｍ近辺からの透過度の下がり方がさらにゆっくりとなり、３６０ｎｍでも０．８（低下率２０％）であり、最も良い透過特性を示した。結果を表２にまとめた。
【００５８】
【表２】
2015175806.tif 000004
【００５９】
そこで、容量３０ｃｃの陶器るつぼに、１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇ、８０分型硬化剤２６０ｍｇ、及び水２００ｍｇとメチルアルコール２００ｍｇの混合液を加えて混合し重合させた後、ウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ２００ｍｇ加えて混合し、透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。この１０Ｂ含有透明接着性物質に水４００ｍｇを加え混合した後、下記で述べる２種類のＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を１２５０ｍｇ加えて混合し、５ｃｍｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル４〜５を製作した。
【００６０】
サンプル４で用いたＺｎＳ：Ａｇ蛍光体はアルファ線検出割合が０．５１である粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体である。蛍光体の色は極めて薄い茶褐色を呈する。また、サンプル５で用いたＺｎＳ：Ａｇ蛍光体はＰ１１型蛍光体である日亜化学工業製１１０９−０４１蛍光体である。蛍光体の色は白色である。
【００６１】
アルファ線検出割合が０．５１である粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体は以下の工程により製作した。
【００６２】
中心の粒度が８μｍの硫化亜鉛５０ｇに対して、硫化亜鉛の重量の０．０１５％に相当する硝酸銀と、硫化亜鉛の重量の６％に相当する塩化リチウムと、硫化亜鉛の重量の０．１２％に相当する硫化ストロンチウムと、を添加し、蒸留水２０ｃｃを加えて混合した後、乾燥させた。黒鉛製るつぼ（外側が６０ｍｍφで長さが５０ｍｍ、内部が直径３０ｍｍφで底の厚さが１０ｍｍ、上蓋の厚さ１０ｍｍ、材料を入れる容積は直径３０ｍｍφで長さ３０ｍｍ、上蓋の中心には、内部で焼成材料から発生する昇華物の一部を逃すための１ｍｍφの穴を設けた）に乾燥させた焼成材料を入れた後、上蓋を閉め、電気炉にいれて焼成を行った。電気炉としては(株)デンケン社製の電気炉ＫＤＦ―Ｓ７０型を使用した。焼成は以下の条件で行った。
焼成温度：８２０℃
カバーガス：ＣＯ２を２リッター／分で流す
焼成時間：２時間
焼成された焼結物を粉状にした後、水で洗浄し、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体とした。
【００６３】
粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体のアルファ線照射とガンマ線照射に対しての蛍光特性を調べた。蛍光特性を測定するサンプルは、顕微鏡用カバーガラス（サイズ：１８ｍｍｘ１８ｍ、厚さ０．１５ｍｍ）の上にニトムズ社製両面テープを張った後片面に粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の粉末を塗布した。この操作により両面テープの片面にＺｎＳ：Ａｇ蛍光体粒子をほぼ一層塗布することができる。この方法を用いた場合のアルファ線照射に対する蛍光量（蛍光スペクトルの蛍光強度の積分値）に対する測定誤差は±１０％である。
測定サンプルを蛍光光度計の励起光照射系のサンプル位置に設置してアルファ線照射及びガンマ線照射による蛍光スペクトルの測定を行った。
【００６４】
なお、本発明で述べているアルファ線及びガンマ線を照射して得られる蛍光スペクトルの測定は、以下に示す機材と条件で行った。
【００６５】
測定装置として株式会社日立製作所製分光蛍光光度計Ｆ−２５００を使用し蛍光スリットを２０ｎｍに固定して測定した。アルファ線照射の際の線源としては英国アマシャム社製２４１Ａｍアルファ線源（直径５ｍｍφ，線源強度：約１ＭＢｑ）を使用し、ガンマ線照射の際の線源としては、同じ２４１Ａｍアルファ線源（直径５ｍｍφ，線源強度：約１ＭＢｑ）にアルミホイル（厚さ１２μｍ）４枚からなるアルファ線遮蔽体を取り付けて６０ｋｅＶのガンマ線を照射した。
【００６６】
得られた硫化ストロンチウム０．１２％添加の粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体のアルファ線照射蛍光スペクトルとガンマ線照射により求めたガンマ線照射蛍光スペクトルをその最大値を１としてそれぞれ規格化した蛍光スペクトルとした後、アルファ線照射蛍光スペクトルからガンマ線照射蛍光スペクトルを差し引くことによりアルファ線有感蛍光スペクトル求め、得られたこれら３種類の蛍光スペクトルを図１２に示す。
【００６７】
図１２から、アルファ線を照射した際に放出される３２０ｎｍ〜５８０ｎｍの蛍光スペクトルでピーク波長が３９５ｎｍ〜４１０ｎｍであるアルファ線有感蛍光スペクトルと、ガンマ線あるいは電子線を照射した際に放出される３８０ｎｍ〜５６０ｎｍにわたる蛍光スペクトルでピーク波長が４３５ｎｍ〜４５０ｎｍである蛍光スペクトルに対応したガンマ線有感蛍光スペクトルとが、合成された蛍光スペクトルを示す粒子線検出用銀賦活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ）蛍光体において、アルファ線有感蛍光スペクトルとガンマ線有感蛍光スペクトルを足し合わせた全蛍光スペクトルの強度に対して、ガンマ線有感蛍光スペクトルの強度の割合（アルファ線検出割合）は０．５１であった。
【００６８】
製作した半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル４〜５の厚さを測定した結果、いずれも約３５０μｍであった。
【００６９】
半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル４〜５について、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。
【００７０】
ＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータに中性子を照射した際得られるパルス信号をオシロスコープで測定し、中性子に対しての検出特性を測定した。シンチレータ試料の片側の面に光電子増倍管を配置して中性子信号を検出した。光電子増倍管としては浜松ホトニクス製Ｒ１９２４Ａを用い、印加電圧１０００Ｖで使用した。得られた中性子蛍光信号はレクロイ社製ＬＴ３４４型オシロスコープを用いて波形データの収集を行った。収集条件としては、垂直感度１００ｍＶ／ｄｉｖ、時間感度１μｓ／ｄｉｖ、トリガレベル３２ｍＶに設定し、サンプリング周波数５００ＭＨｚで測定した。２０００信号を測定し、これらの信号を平均化して得た２種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの中性子信号波形を従来のＡＳＴ社製ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明シンチレータの中性子信号波形と共に図６に示す。粒子線検出用ＺｎＳ蛍光体：Ａｇを使用したサンプル４の中性子信号波形が１μｓ以降に急速に減少するのに対して、従来のＰ１１型ＺｎＳ蛍光体：Ａｇを使用したシンチレータサンプル５はゆっくり減少しアフターグローの影響を受けていることが良くわかる。しかし、同じ従来のＰ１１型ＺｎＳ蛍光体：Ａｇを使用しているＡＳＴ社製ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明シンチレータに比較するとアフターグローの影響は約半分となっており、１０Ｂ中性子コンバータの方が６Ｌｉ中性子コンバータに対してアフターグローの影響が少なくなることが確認できた。
【００７１】
また、熱中性子に対する検出効率は、各パルス信号波形の取得時に記録されたタイムスタンプを調べ一定時間内に取得されたパルス信号波形の数を求めることによりまず計数率を導出した後、検出効率が既知の６Ｌｉガラスシンチレータの計数率と相対比較を行うことにより求めた。粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を使用したシンチレータサンプル４の検出効率は２２．８％、Ｐ１１型ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を使用したシンチレータサンプル５の検出効率は２２．３％であった。
【００７２】
得られた信号を基にアフターグローの影響を調べるために蛍光寿命特性の解析を行った。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の短い成分に当たる減衰時間は１μｓ以下であるといわれているので、１μｓまで積分することで得られた総信号電圧の０．６３２倍（１−ｅ−１に該当）にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を短減衰時間と定義した。また、１パルスの中性子信号の１μｓあるいは８μｓまでの平均の積分信号電圧を蛍光のフォトン数に換算した値を１μｓの平均フォトン数あるいは８μｓの平均フォトン放出量と定義した。そして、アフターグローに当たる長い成分の減衰時間を８μｓまでの積分で得られた総信号電圧の０．６３２倍（１−ｅ−１に該当）にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を長減衰時間と定義した。
【００７３】
Ｐ１１型ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル５と、同様にＰ１１型ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた従来のＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明シンチレータである英国ＡＳＴ社製シンチレータの短減衰時間と長減衰時間を比較する。本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの短減衰時間は０．３９μｓ、長減衰時間は２．３１μｓであった。これに対し、英国ＡＳＴ社製シンチレータの短減衰時間は０．４４μｓ、長減衰時間が２．８４μｓであった。比較すると、本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの短減衰時間では８８％及び長減衰時間では８０％の時間と改善された。
【００７４】
一方、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル４の短減衰時間は０．２６μｓ、長減衰時間は１．２６μｓであった。従来のＡＳＴ社製シンチレータと比較すると、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータは、短減衰時間では６０％及び長減衰時間では４４％の時間となり大きく改善されことが分かった。
【００７５】
また、１μｓまで積分することで得られた総信号電圧は１μｓの時間の間に放出された蛍光量に比例するため、あらかじめフォトン放出量のわかった６Ｌｉガラスシンチレータの総信号電圧を使用して中性子信号毎にフォトン数を求めた。求めたフォトン数を用いて、Ｐ１１型ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル５と粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル４及び市販されているＡＳＴ社製ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータの３つのフォトン数分布を比較して図７に示す。この結果より、従来のＡＳＴ社製シンチレータのフォトン数分布に比較して、サンプル４のシンチレータとサンプル５のシンチレータは少しフォトン数が少ない領域にピークはあるものの、ほぼ同じフォトン数分布が得られることが分かった。
【００７６】
さらに、１μｓの平均フォトン放出量は、従来のＡＳＴ社製シンチレータが２４０００フォトン／パルスであるのに対して、本発明の粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータは１６０００フォトン／パルス及びＰ１１型ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル５は１７０００フォトン／パルスであった。６Ｌｉガラスシンチレータの平均のフォトン放出量が６０００フォトン／パルスであることから十分な放出量が得られることが分かった。
【００７７】
【表３】
2015175806.tif 000005
【００７８】
粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル４の検出効率、短減衰時間及び長減衰時間について、１０Ｂ濃縮ホウ酸と８０分型硬化剤の重量比による変化を調べた。８０分硬化剤の量を１として、検出効率については図８に、短減衰時間及び長減衰時間については図９にプロットした。
【００７９】
［実施例２］
変性脂環式ポリアミンを用いたもう一つの実施例として、高位置分解能の中性子ラジオグラフィに使用する厚さが非常に薄い１５μｍのスクリーン用半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの作製例について述べる。
【００８０】
１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇに８０分型硬化剤２６０ｍｇを加えた後、水２００ｍｇとメチルアルコール２００ｍｇの混合液を溶媒として加えて混合し透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては超音波洗浄機を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。この１０Ｂ含有接着性物質を水１２００ｍｇとメチルアルコール１２００ｍｇの混合液で希釈した後、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体と混合し、その半分の量を１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化して、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータを製作した。ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体は、市販のＰ１１型ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較して、放出されるアルファ線に対する蛍光量が約１．４倍多い。本実施例では、蛍光体の粒度もできるだけ小さい平均粒度が２．５μｍの日亜化学工業製１１０９−１４９蛍光体を用いた。固化後、半透明ＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ中性子シンチレータの厚さを測定した結果、１５μｍの厚さであった。本シンチレータは６か月以上経過してもひび割れを生ずることはなかった。
【００８１】
この半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例１と同じ方法を用い、中性子に対する検出効率とフォトンの総放出量を求めた。フォトンの総放出量は、検出効率と８μｓまでの時間に得られたフォトンの数との積として求めた。その結果、検出効率は５％であり、フォトンの総放出量２７００フォトンであった。従来から世界的に市販されている英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ／６ＬｉＦ半透明中性子シンチレータの検出効率が３０．４％、フォトンの総放出量が１４５００フォトンであることから、比較すると、４２０μｍ厚さのある英国ＡＳＴ社製シンチレータに対して１５μｍと約３０分の１の厚さの本シンチレータにもかかわらず、検出効率では約６分の１、フォトンの総放出量も約６分の１であることがわかった。
【００８２】
［実施例３］
変性脂環式ポリアミンの代わりに変性脂肪族ポリアミンを用いた実施例について述べる。
【００８３】
変性脂肪族ポリアミンとして日新レジン株式会社製の主剤Ｚ−１用の変性脂肪族ポリアミン型硬化剤である２０分型硬化剤を用いた。本硬化剤の主な仕様を表１に示す。
【００８４】
容量３０ｃｃの陶器るつぼに１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇ、２０分型硬化剤１５０ｍｇ及び水２００ｍｇとメチルアルコール２００ｍｇの混合液を加えて混合し重合させた後、ウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムを２００ｍｇ加えて混合し透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては超音波洗浄機を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。本１０Ｂ含有透明接着性物質は極めて薄い赤色を呈した。
【００８５】
この１０Ｂ含有接着性物質を水４００ｍｇで希釈した後、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を１２５０ｍｇ加えて混合した後、５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータを製作した。ＺｎＳ蛍光体としては、実施例１と同様、アルファ線検出割合が０．５１の粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた。
【００８６】
この半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例１と同じ方法を用いた。その結果、検出効率は２５．２％、１μｓの平均フォトン放出量は１８０００フォトン／パルスであった。
【００８７】
［実施例４］
変性脂環式ポリアミンの代わりに脂肪族ジアミンを用いた実施例について述べる。脂肪族ジアミンとしては、デンマークStruers社製の２−メチル・ペンタメチレン・ジアミンを用いた。
【００８８】
容量３０ｃｃの陶器るつぼに１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇ、脂肪族ジアミン１３０ｍｇ及び水２００ｍｇとエチルアルコール２００ｍｇの混合液を加えて混合し重合させた後、ウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ２００ｍｇ加えて混合し透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては超音波洗浄機を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。本１０Ｂ含有透明接着性物質の色は透明であった。
【００８９】
この１０Ｂ含有接着性物質を水４００ｍｇで希釈し、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を１２５０ｍｇ加えて混合した後、５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に半分の量を塗布し乾燥させて固化し、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータを製作した。ＺｎＳ蛍光体としては、上記で述べたアルファ線検出割合が０．５１である粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた。
【００９０】
このＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータについて、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例１と同じ方法を用い、中性子に対する検出効率と平均のフォトン放出量を求めた。検出効率は２８．２％、１μｓの平均フォトン放出量１８０００フォトン／パルスであった。検出特性が良いのは、脂肪族ジアミンが１０Ｂ濃縮ホウ酸と重合して透明になる重量が変性脂環式ポリアミンの重量の５０％と非常に少ないために、
ｎ＋１０Ｂ−＞７Ｌｉ＋α
反応により放出される７Ｌｉとアルファ線、特に平均飛程が非常に短い７Ｌｉによる発光が増加したためと考えられる。
【００９１】
実施例３と実施例４の結果を表４にまとめた。
【００９２】
【表４】
2015175806.tif 000006
【００９３】
［実施例５］
１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸、変性脂環式ポリアミン、及び水とエチルアルコールの混合液を混合し、完全に反応し重合して透明になるようにした１０Ｂ濃縮ホウ酸の量に対する変性脂環式ポリアミンの量を少なくして作製した後、ブレンディングメディウムを加えて混合し作製した１０Ｂ含有半透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と混合した後、基板に塗布して乾燥し固化して作製した半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
【００９４】
１０Ｂ濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製９６％１０Ｂ濃縮ホウ酸を使用し、この１０Ｂ濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が１．６μｍのものを使用した。エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンについては日新レジン株式会社製の主剤Ｚ−１用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である８０分型硬化剤を用いた。
【００９５】
２つの容量３０ｃｃの陶器るつぼに１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇと、反応後透明となる８０分型硬化剤の量２６０ｍｇの０．８倍及び０．７倍に当たる２０８ｍｇ及び１８２ｍｇを加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ２００ｍｇ加えて混合し、２種類の透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製Ｗ−１１３型超音波洗浄機（周波数４５ｋＨｚ、出力１００Ｗ）を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。できたいずれの１０Ｂ含有半透明接着性物質も少し白色に白濁した。
【００９６】
それぞれの１０Ｂ含有半透明接着性物質を水４００ｍｇで希釈しＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を１２５０ｍｇ加えて混合した後、５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル６〜７を製作した。ＺｎＳ蛍光体としては、アルファ線検出割合が０．５１である粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた。これら２個のシンチレータは２か月後に溝の細い割れ目が少し生じた。
【００９７】
硬化剤の量が０．８倍と０．７倍の２種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル６及び７について、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例１と同じ方法を用い、熱中性子に対する検出効率及び短減衰時間と長減衰時間を求めた。その結果、硬化剤の量が０．８倍と０．７倍の２種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの検出効率はそれぞれ、サンプル６が２１．１％、サンプル７が２１．９％であった。
【００９８】
粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いたＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの検出効率、短減衰時間及び長減衰時間については、１０Ｂ濃縮ホウ酸と８０分型硬化剤の重量比による変化を調べるために、８０分硬化剤の量を０．８及び０．７として、検出効率については図８に、短減衰時間及び長減衰時間については図９にプロットした。
【００９９】
［実施例６］
１０Ｂ同位体濃度が９０％以上の１０Ｂ濃縮ホウ酸、変性脂環式ポリアミン、及び水とエチルアルコールの混合液を混合し、完全に反応し重合して透明になるようにした１０Ｂ濃縮ホウ酸の量に対する変性脂環式ポリアミンの量を６０％から２０％まで下げて加えて混合し反応させた後、ブレンディングメディウムを加えて混合して作製した１０Ｂ含有半透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と混合した後、基板に塗布して乾燥し固化して作製した半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
【０１００】
１０Ｂ濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製９６％１０Ｂ濃縮ホウ酸を使用し、この１０Ｂ濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が１．６μｍのものを使用した。エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンについては日新レジン株式会社製の主剤Ｚ−１用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である８０分型硬化剤を用いた。
【０１０１】
５つの容量３０ｃｃの陶器るつぼに１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇ、反応後透明となる８０分型硬化剤の量２６０ｍｇの０．６倍、０．５倍、０．４倍、０．３倍そして０．２倍に当たる１５６ｍｇ、１３０ｍｇ、１０４ｍｇ、７８ｍｇそして５２ｍｇ及び水２００ｍｇとエチルアルコール２００ｍｇの混合液それぞれ加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ２００ｍｇ加えて混合し５種類の透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製Ｗ−１１３型超音波洗浄機（周波数４５ｋＨｚ、出力１００Ｗ）を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。できたいずれの１０Ｂ含有半透明接着性物質も白色に白濁した。
【０１０２】
それぞれの１０Ｂ含有半透明接着性物質を水４００ｍｇで希釈しＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を１２５０ｍｇ加えて混合した後、５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に半分の量を塗布し乾燥させて固化し、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル８〜１３を製作した。ＺｎＳ蛍光体としては、アルファ線検出割合が０．５１である粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いた。これら５個のシンチレータは６か月経過してもひび割れは生じなかった。
【０１０３】
硬化剤の量が０．６倍から０．２倍までの５種類のＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータについて、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例１と同じ方法を用い、熱中性子に対する検出効率及び短減衰時間と長減衰時間を求めた。その結果、硬化剤の量が０．６倍から０．２倍までの５種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの検出効率はそれぞれ、２１．２％、２１．５％、２１．７％、１９．１％そして１８．２％を示すことがわかった。
【０１０４】
以上で示した粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を用いたＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの検出効率、短減衰時間及び長減衰時間については、１０Ｂ濃縮ホウ酸と８０分型硬化剤の重量比による変化を調べるために、８０分型硬化剤の量を０．６、０．５、０．４、０．３及び０．２として、検出効率については図８に、短減衰時間及び長減衰時間については図９にプロットした。
【０１０５】
ここで、図８及び図９を使って実施例１から実施例６の検出効率、短減衰時間及び長減衰時間の結果についてまとめる。図８は、８０分型硬化剤の比率を１から０．２まで変化させて熱中性子に対する検出効率の変化を示している。８０分型硬化剤の重量比が１の場合は透明度が高いため検出効率が最も良い。その後、重量比を下げてゆくと濃縮ホウ酸が完全に溶けていない状態となり１０Ｂ含有接着性物質は白濁してくるため、１０Ｂの中性子捕獲反応により発生する蛍光が減少すると同時に透明度も下がるため、検出効率が下がっている。しかし、課題を解決するための手段において述べたように従来の有機系接着剤を用いて製作した半透明ＺｎＳ／Ｈ３１０ＢＯ３中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が９．１％であることから、いずれの検出効率も２倍以上を確保できることが分かった。
【０１０６】
また、短減衰時間と長減衰時間の硬化剤の重量比依存性を示す図９では、８０分型硬化剤の比率が１の場合、透明度が良いため、短減衰時間及び長減衰時間とも、他に比較し短くなっている。また、８０分型硬化剤の比率が下がるに従い透明度が下がるため短減衰時間及び長減衰時間とも長くなっていることが確認できる。しかし、従来の半透明ＺｎＳ／６ＬｉＦ中性子シンチレータであるＡＳＴ社製シンチレータのアフターグローの効果を示す長減衰時間が２．８２μsであるのに対して、本発明の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの長減衰時間は半分以下と非常に短くなっており、アフターグローの効果を半減されていることが確認できた。
【０１０７】
【表５】
2015175806.tif 000007
【０１０８】
［実施例７］
実施例６で説明した８０分型硬化剤の比率が０．５である半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータついて、混合するＺｎＳ蛍光体の重量を１０Ｂ濃縮ホウ酸（Ｈ３１０ＢＯ３）の重量に対して１：１ないし３：１の比とした半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
【０１０９】
６つの容量３０ｃｃの陶器るつぼに１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇ、反応後透明となる８０分型硬化剤の量の０．５倍に当たる８０分型硬化剤２６０ｍｇ及び水２００ｍｇとエチルアルコール２００ｍｇの混合液を加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ２００ｍｇ加えて混合し６つの透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。それぞれの１０Ｂ含有半透明接着性物質に、上記で述べた粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体として５００ｍｇ、７５０ｍｇ、１０００ｍｇ、１２５０ｍｇ、１５００ｍｇ及び１７５０ｍｇを加えて水４００ｍｇでさらに希釈した後良く混合し、５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に半分の量を塗布し乾燥させて固化して６種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータサンプル１３〜１８を製作した。粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇに対する比率は、それぞれ１：１、１．５：１、２：１、２．５：１、３：１そして３．５：１に当たる。
【０１１０】
これら６種類の半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについて、中性子線源としてＡｍ−Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例１と同じ方法を用い、それぞれ熱中性子に対する検出効率及び短減衰時間と長減衰時間を求めた。
【０１１１】
粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇに対する比率が１：１から３．５：１まで変化した場合のＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの検出効率の変化を図１０に示す。この結果により、比率が２：１で熱中性子に対する検出効率が最も良い値１８．１％を示すことがわかった。なお、３．５：１の場合には接着材料が減少したため接着能力が減少しひび割れを起こしてしまった。
【０１１２】
また、同様に短減衰時間と長減衰時間については、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の比率に対する依存性を図１１に示す。この結果、重量比が１の場合には透明度が良いことから、短減衰時間と長減衰時間は最も短くなり、その後重量比が１．５：１から３．５：１までは短減衰時間と長減衰時間はほぼ同じ割合で長くなってゆくこがわかる。粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の量が増加すると透明度が悪くなることが原因と考えられる。
【０１１３】
以上の結果をまとめると、粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の１０Ｂ濃縮ホウ酸に対する比率が１：１ないし３：１で良い検出特性示すことがわかる。
【０１１４】
［実施例８］
半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの表面を水分から保護するために、耐水機能を持つ透明フィルムで半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの表面にラミネート加工する耐水処理例と半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの表面に耐水機能を持つ透明なコーティング剤を塗布する耐水処理例について説明する。
【０１１５】
本発明の１０Ｂ含有半透明接着性物質は水に対して溶解する特性を持っている。このため、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータとして使用する場合にはその表面を水分から防護するために耐水機能を持たせる必要がある。
【０１１６】
１０Ｂ濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製９６％１０Ｂ濃縮ホウ酸を使用し、この１０Ｂ濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が１．６μｍのものを使用した。エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンについては日新レジン株式会社製の主剤Ｚ−１用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である８０分型硬化剤を用いた。
【０１１７】
容量３０ｃｃの陶器るつぼに１０Ｂ濃縮ホウ酸５００ｍｇと、反応後透明となる８０分型硬化剤の量２６０ｍｇの０．５倍に当たる１３０ｍｇ及び水２００ｍｇとエチルアルコール２００ｍｇの混合液を加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー＆ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ２００ｍｇ加えて混合し透明な１０Ｂ含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製Ｗ−１１３型超音波洗浄機（周波数４５ｋＨｚ、出力１００Ｗ）を用い１０分間超音波により重合反応を促進させた。
【０１１８】
この１０Ｂ含有半透明接着性物質を水４００ｍｇで希釈し、上記で述べたアルファ線検出割合が０．５１である粒子線検出用ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を１２５０ｍｇ加えて良く混合した後、５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し２つの半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータを製作した。
【０１１９】
製作した２つ半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータの１つには、シンチレータの表面にラミネート加工する耐水処理を行った。ラミネートフィルムとしては、３０μｍの厚さのものを使用した。ラミネータとしてはフジプラ(株)製ＬＰＤ３２１２型を用いた。ＺｎＳ／１０Ｂ中性子コンバータを塗布した５ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍ（厚さ）のアルミニウム基板をラミネートフィルムで挟んだ後、ラミネート温度を１４０℃に設定しラミネート速度を１４０ｍｍ／分の条件で加工処理を行った。
【０１２０】
熱中性子に対する検出効率についてラミネート加工処理前と処理後を比較すると、処理前が２１．２％に対して処理後は２０．９％となり、統計誤差が±０．４％であることからラミネート加工処理によって検出効率が劣化することがないことを確認した。
【０１２１】
次にもう一つの半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータについては、表面に耐水機能を持つ透明なコーティング剤を塗布する耐水処理を行った。使用した透明なコーティング剤は常温ガラスコーティング剤である（株）日興製テリオスコートＮＰ−３６０ＱＤを用いた。本コーティング剤に使用されている溶媒はイソプロピルアルコールである。イソプロピルアルコールは１０Ｂ濃縮ホウ酸と変性脂環式ポリアミンの反応の溶媒として機能しなかったことから、製作した中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの表面を融かすことがないため選択した。
【０１２２】
基板の反対面をマスキングテープで保護した後、半透明ＺｎＳ／１０Ｂコンバータ中性子シンチレータを日興製テリオスコートＮＰ−３６０ＱＤの原液に浸し、その後垂直に持ち上げ、良く原液を振り切った後乾燥させた。乾燥した後マスキングテープを剥がし、塗布処理前と処理後の厚さを測ることにより、塗布されたコーティング剤の厚さを測定した。その結果、本塗布方法によるコーティング剤の厚さは４０〜５０μｍであることがわかった。処理後耐水機能を水に浸して確認した。その結果、水を完全にはじき耐水機能が確保されていることを確認した。
【０１２３】
また、コーティング剤による防水処理前と処理後を比較すると、処理前が１９．９％に対して処理後は２０．０％となり、統計誤差が±０．４％であることからコーティング剤による防水処理によっても検出効率が劣化することがないことを確認した。
【図１】
2015175806.tif 000008
【図２】
2015175806.tif 000009
【図３】
2015175806.tif 000010
【図４】
2015175806.tif 000011
【図５】
2015175806.tif 000012
【図６】
2015175806.tif 000013
【図７】
2015175806.tif 000014
【図８】
2015175806.tif 000015
【図９】
2015175806.tif 000016
【図１０】
2015175806.tif 000017
【図１１】
2015175806.tif 000018
【図１２】
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