(57)【要約】【課題】  接着剤を用いず、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）あるいは無水ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）が適当な温度条件で溶融することを利用して接着し、粒子のエネルギーの損失無く蛍光体を蛍光させる中性子用シンチレータを提供する。【解決手段】  ホウ素１０（10Ｂ）を９６％含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）に、ＺｎＳ：Ａｇを重量％で３０％混合し、６５０℃の温度で電気炉内で溶融し、２４時間溶かして混合した状態を維持し、室温に温度を下げる。製作した中性子用シンチレータは熱中性子に対して４２．６％の検出効率を持つ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）あるいは無水ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）に、蛍光体を重量％で１０％以上、３０％以下混合し、６００℃から７００℃の温度で電気炉内で溶融し、１時間以上、２４時間以下の時間溶かして混合した状態を維持し、室温に温度を下げることにより製作した濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータ。
【請求項２】
ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）あるいは無水ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）に、蛍光体を重量％で３０％以上、５０％以下混合し、その後アルコール内で撹拌した後、基板の上に一様に塗布し、アルコールを蒸発させた後、５００℃以上６００℃以下の温度で、１時間以上、２時間以下の時間維持し、室温に温度を下げることにより製作した濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータ。
【請求項３】
ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）に、蛍光体を重量％で３０％以上、５０％以下混合し、３００℃から４００℃の温度で電気炉内で溶融し、１時間以上、２時間以下の時間維持し、室温に温度を下げることにより製作した濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子の検出に用いる濃縮したホウ素１０（10Ｂ）と蛍光体を用いた中性子用シンチレータに関するものである。蛍光量の大きい蛍光体と中性子コンバータであるホウ素１０を組み合わせることにより、蛍光量が大きくかつ中性子捕獲量が多い中性子用シンチレータとする。この結果、検出効率の大きい中性子検出器を実現し、かつ２次元的にもイメージを高速に取得できることを可能とする。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光体を用いた中性子検出器には、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と6ＬｉＦを混合した中性子検出シートが開発され市販されてきた。混合する場合には接着材が用いられてきた。しかし、ＺｎＳ：Ａｇと中性子捕獲断面積が6ＬｉＦの約４倍あるホウ素１０（10Ｂ）とを組み合わせた検出シートは、蛍光量が6ＬｉＦの場合の３分１以下になるためあまり使われてこなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ホウ素１０（10Ｂ）を中性子コンバータとして用いた場合、中性子との家訓能で出てくるα粒子、7Ｌｉ粒子の全エネルギーが6ＬｉＦのそれに比較して約３分１となり、また飛程も短くなることから蛍光量が少なくなる。この蛍光量を増大させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従来は、蛍光体と中性子コンバータの接着に接着剤が使われてきた。このため、この接着剤により飛程の短かいα粒子、7Ｌｉ粒子が吸収され蛍光量が減少してしまう蛍光量が少ない大きな原因であった。
【０００５】
このため、接着剤を用いず、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）あるいは無水ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）が適当な温度条件で溶融することを利用して接着し、粒子のエネルギーの損失無く蛍光体を蛍光させる製作方式を考案した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、蛍光量の大きい蛍光体と中性子コンバータであるホウ素１０を組み合わせることにより、蛍光量が大きくかつ中性子捕獲量が多い中性子用シンチレータとすることができるので、検出効率の大きい中性子検出器が実現され、かつ２次元的にもイメージを高速に取得できる。
【実施例】
【０００７】
（実施例１）
実施例１として、図１の製作手順を示す図を基に説明する。本実施例では、９６％まで10Ｂを濃縮したホウ酸を用いることとする。また、蛍光体としては、従来から6ＬｉＦと組み合わせて用いられてきたＺｎＳ：Ａｇを用いる。１０ｇの10Ｂを濃縮したホウ酸に重量％で３０％のＺｎＳ：Ａｇを混合する。混合する際にはＺｎＳ：Ａｇをできるだけ傷つけないように丁寧に混合する。混合した後、高温に耐えるるつぼを使用する。実施例で白金るつぼを使用する。電気炉に試料を入れた白金るつぼを設置し、６５０℃の温度で２４時間維持した。長時間行うことにより、でき上がり試料面は平らになった。その後、室温に下げる工程を行った。３００℃で５時間維持した後室温まで下げた。
【０００８】
製作した試料の表面に浜松ホトニクス製Ｒ７６０型光電子増倍管を装着し中性子検出器とした。測定する場所で１００／ｃｍ2・ｓの中性子束の強度を持つＡｍ−Ｌｉ中性子線源を用いて、中性子に対する検出特性を測定した。測定された波高分布を従来のＺｎＳ：Ａｇ／6ＬｉＦ中性子検出シートと比較して図２に示す。この結果、中性子計数率として４２．６ｃｐｓが得られた。検出効率を計算すると熱中性子に対して４２．６％となり非常に高い検出効率が得られることが確認できた。また、ＺｎＳ：Ａｇの重量％を変えた場合の検出効率の変化を図３に示す。この結果、重量比を上げれば検出効率が良くなることが確認できたが、重量比を上げるに従い試料の表面の状態が悪くなり、３０％が限界であった。
【０００９】
（実施例２）
実施例２として、図４の製作手順を示す図を基に説明する。実施例１で述べたが本実施例は、さらに蛍光体の重量％を増加させることを目指して考案したものである。
【００１０】
本実施例では、９６％まで10Ｂを濃縮したホウ酸を用いることとする。また、蛍光体としては、従来から6ＬｉＦと組み合わせて用いられてきたＺｎＳ：Ａｇを用いる。１００ｍｇの10Ｂを濃縮したホウ酸に重量％で４０％つまり４０ｍｇのＺｎＳ：Ａｇを加える。その後、３００ｍｇのエタノールを加え、ＺｎＳ：Ａｇをできるだけ傷つけないように丁寧に撹拌し混合する。混合した後、２ｃｍｘ２ｃｍの大きさの基板の上に一様に塗布する。エタノールをゆっくりとばし完全に抜けた後、ホットプレートに置く。ホットプレートの温度を上げ、６００℃で１時間維持しホウ酸を溶かして蛍光体と接着させた。
【００１１】
製作した試料の表面に浜松ホトニクス製Ｒ７６０型光電子増倍管を装着し中性子検出器とした。測定する場所で１００／ｃｍ2・ｓの中性子束の強度を持つＡｍ−Ｌｉ中性子線源を用いて、中性子に対する検出特性を測定した。測定された波高分布を従来のＺｎＳ：Ａｇ／6ＬｉＦ中性子検出シートと比較して図５に示す。この結果、中性子計数率として５９．１ｃｐｓが得られた。検出効率を計算すると５９．１％となり非常に高い検出効率が得られることが確認できた。
【００１２】
（実施例３）
実施例３として、実施例２で用いた図４の製作手順を示す図を基に説明する。実施例２では、温度が５００℃以上であったが、本実施例は、無水ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）を用いた場合には３００℃で溶けることを利用したものである。
【００１３】
本実施例では、９６％まで10Ｂを濃縮したホウ酸を用いることとする。また、蛍光体としては、従来から6ＬｉＦと組み合わせて用いられてきたＺｎＳ：Ａｇを用いる。１００ｍｇの10Ｂを濃縮したホウ酸に重量％で４０％つまり４０ｍｇのＺｎＳ：Ａｇを加える。その後、３００ｍｇのエタノールを加え、ＺｎＳ：Ａｇをできるだけ傷つけないように丁寧に撹拌し混合する。混合した後、２ｃｍｘ２ｃｍの大きさの基板の上に一様に塗布する。エタノールをゆっくりとばし完全に抜けた後、ホットプレートに置く。ホットプレートの温度を上げ、４００℃で１時間維持しホウ酸を溶かして蛍光体と接着させた。
【００１４】
製作した試料の表面に浜松ホトニクス製Ｒ７６０型光電子増倍管を装着し中性子検出器とした。測定する場所で１００／ｃｍ2・ｓの中性子束の強度を持つＡｍ−Ｌｉ中性子線源を用いて、中性子に対する検出特性を測定した。測定された波高分布を従来のＺｎＳ：Ａｇ／6ＬｉＦ中性子検出シートと比較して図６に示す。この結果、中性子計数率として３８．９ｃｐｓが得られた。検出効率を計算すると３８．９％となり非常に高い検出効率が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）とＺｎＳ：Ａｇを使った濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータの製作工程を示す図である。
【図２】ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）とＺｎＳ：Ａｇを使った濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータの測定された波高分布を従来のＺｎＳ：Ａｇ／6ＬｉＦ中性子検出シートと比較して示した図である。
【図３】ＺｎＳ：Ａｇの重量％を変えた場合の検出効率の変化を示す図である
【図４】ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）と４０％の重量％のＺｎＳ：Ａｇを使った濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータの製作工程を示す図である。。
【図５】ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）と４０％の重量％のＺｎＳ：Ａｇを使った濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータの波高分布を従来のＺｎＳ：Ａｇ／6ＬｉＦ中性子検出シートと比較して示した図である。
【図６】ホウ素１０（10Ｂ）を９０％以上含有したホウ素を原料としたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）と４０％の重量％のＺｎＳ：Ａｇを使い、４００℃で製作した濃縮ボロンを用いた中性子用シンチレータの波高分布を従来のＺｎＳ：Ａｇ／6ＬｉＦ中性子検出シートと比較して示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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