JP 4352149 B2 2009.10.28(57)【 特 許 請 求 の 範 囲 】【請求項１】
リチウム６（6 Ｌｉ）を９０％以上濃縮したリチウムと、ホウ素１１（1 1 Ｂ）を９５％以上濃縮したしたホウ素（Ｂ）と、リン（Ｐ）から構成され、ホウ素（Ｂ）の構成比がモ
ル％で１０％以上３０％以下であり、リン（Ｐ）の構成比がモル比で３５％以上及び５５％以下であるガラスにセリウム（Ｃｅ）をモル％比で０．５％から４％まで加えて作製した中性子用ガラスシンチレータ。
【請求項２】
リチウム（Ｌｉ）と、ホウ素１０（1 0 Ｂ）を９０％以上濃縮したしたホウ素（Ｂ）と、リン（Ｐ）から構成され、ホウ素（Ｂ）の構成比がモル％で１０％以上３０％以下であり10、リン（Ｐ）の構成比がモル％で３５％以上及び５５％以下であるガラスにセリウム（Ｃｅ）をモル％比で０．５％から４％まで加えて作製した中性子用ガラスシンチレータ。

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10【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０（10濃縮したリチウム６（6 Ｌｉ）と濃縮したホウ素１20Ｂ）とガラス素材の中に有する中性子用ガラスシンチレータに関するものである。

本発明においては、セリウム（Ｃｅ）をドープすることにより、放射線により蛍光を発するようにし、中性子コンバータである6 Ｌｉあるいは1 0 Ｂにより中性子との核反応により生ずる放射線粒子を検出し、ひいては中性子を検出する。更に、本発明においては、透明度を持つガラスシンチレータとすることにより厚い検出体の作製が可能となり、中性子、特にエネルギーの高い中性子の検出に威力をはっきすることができる。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】
30【０００２】
6

従来、蛍光体を用いた中性子検出器には、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体と ＬｉＦ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、蛍光体との組み合わせのため厚い検出体を製作することは困難であった。
【０００３】
また、ガラスシンチレータとしては、6 Ｌｉガラスシンチレータが使われてきたが、製作工程が非常に難しいことから価格が高いのが欠点であった。
さらにＬｉ、Ｂ及び酸素（Ｏ）からなるセリウム（Ｃｅ）ドープのＬＢＯガラスシンチ
レータが最近開発されたが、蛍光量が少なく、かつ蛍光量を増大させるためには１０％以上のＣｅをドープする必要があり、重元素のＣｅを多く含むことらバックグラウンドとなるガンマ線に対する感度が上がってしまうという欠点があった。

40【発明の開示】【発明が解決しようとする課題】【０００４】
本発明においては、リチウム６（6 Ｌｉ）及びホウ素１０（1 0 Ｂ）を中性子コンバータとして含有したガラスシンチレータで、Ｃｅドープ量が５％以下で良く蛍光を発する中性子用シンチレータを開発する。
【課題を解決するための手段】【０００５】
リチウム（Ｌｉ）と、ホウ素（Ｂ）と、リン（Ｐ）から構成され、リン（Ｐ）を３５％以上含むガラスを素材とし、これに５％以下のＣｅをドープ量した中性子用ガラスシンチ

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レータを作製する。本ガラスシンチレータの製作時間は、１０時間以下であり、製作工程が容易なため、製作コストは安い。
【発明の効果】【０００６】
本発明は、中性子用ガラスシンチレーターにおいて、セリウム（Ｃｅ）をドープすることにより、中性子コンバーターからの放射線に基づく増大された蛍光を発生させるようにして中性子の検出に威力を発揮させることができるものである。
【実施例】【０００７】（実施例１）

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実施例１として、リチウム６（6 Ｌｉ）を９５％以上濃縮したリチウムと、ホウ素１１（11Ｂ）を９９％以上濃縮したしたホウ素（Ｂ）と、リン（Ｐ）から構成され、リチウム６（6 Ｌｉ）の構成比がモル％で４５％であり、ホウ素（Ｂ）の構成比がモル％で２０％であり、リン（Ｐ）の構成比がモル比で３５％であるガラスにセリウム（Ｃｅ）をモル％比で１％加えた中性子用ガラスシンチレータを作製した。リチウムとしては炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）、ホウ素としてはホウ酸、そしてリンとしては５酸化リン（Ｐ2 Ｏ5 ）そしてセリウムとしては酸化セリウム（ＣｅＯ２）を用いた。これらの薬品をよく混ぜた後、るつぼにいれて１０００℃の温度で２時間焼成しガラスシンチレータとした。雰囲気はグラファイトを用いて還元雰囲気で作製した。雰囲気ガスは炭酸ガスを用いた。
【０００８】

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作製したガラスシンチレータにα線を照射して蛍光特性を測定した。測定結果を図１に示す。中心波長が３４５ｎｍであり、比較的狭い波長帯の蛍光を発することが確認された。蛍光強度は、従来の６Ｌｉガラスシンチレータに比較して、５％から１０％の蛍光量であることが確認できた。
【０００９】
製作したガラスシンチレータ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図２に示す。電気的ノイズから中性子によるピークが分離できることが確認された。
【００１０】

30（実施例２）
実施例２として、濃縮しないリチウム（Ｌｉ）と、ホウ素１０（1 0 Ｂ）を９６％以上濃縮したしたホウ素（Ｂ）と、リン（Ｐ）から構成され、リチウムの構成比がモル％で３５％であり、ホウ素（Ｂ）の構成比がモル％で３０％であり、リン（Ｐ）の構成比がモル比で３５％であるガラスにセリウム（Ｃｅ）をモル％比で１％加えた中性子用ガラスシンチレータを作製した。リチウムとしては炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）、ホウ素としてはホウ酸、そしてリンとしては５酸化リン（Ｐ2 Ｏ5 ）そしてセリウムとしては酸化セリウム（ＣｅＯ２）を用いた。これらの薬品をよく混ぜた後、るつぼにいれて１０００℃の温度で２時間焼成しガラスシンチレータとした。雰囲気はグラファイトを用いて還元雰囲気で作製した。雰囲気ガスは炭酸ガスを用いた。

40【００１１】
作製したガラスシンチレータにα線を照射して蛍光特性を測定した。測定結果を図３に示す。中心波長が３６０ｎｍであり、比較的狭い波長帯の蛍光を発することが確認された。また、４２０ｎｍにも構造に基づくと考えられる４２０ｎｍのピークがあることも確認された。蛍光強度は、従来の6 Ｌｉガラスシンチレータに比較して、１−２％以下の蛍光量であることが確認できた。
【００１２】
製作したガラスシンチレータ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50

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図４に示す。濃縮したホウ素１０（1 0 Ｂ）を中性子コンバータとした場合、中性子捕獲により生成する粒子のエネルギーがリチウム６（6 Ｌｉ）に比較して約３０％でありかつ、ガラスシンチレータの蛍光効率もホウ素の含有量を増加させた場合少なくなることから、ピークとはならず連続スペクトルとなるが、中性子を測定可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】【００１３】【図１】濃縮したリチウム６（6 Ｌｉ）を中性子コンバータとした中性子用ガラスシンチレータのα線に対する蛍光スペクトルを示す図である。
【図２】濃縮したリチウム６（6 Ｌｉ）を中性子コンバータとした中性子用ガラスシンチレータの中性子に対する波高スペクトルを示す図である。
【図３】濃縮したホウ素１０（1 0 Ｂ）を中性子コンバータとした中性子用ガラスシンチレータのα線に対する蛍光スペクトルを示す図である。
【図４】濃縮したホウ素１０（1 0 Ｂ）を中性子コンバータとした中性子用ガラスシンチレータの中性子に対する波高スペクトルを示す図である。

【図１】

【図２】

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【図３】

【図４】

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フロントページの続き(74)代理人 100093713
弁理士 神田 藤博(74)代理人 100091063
弁理士 田中 英夫(74)代理人 100102727
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弁理士 富田 博行(74)代理人 100092015
弁理士 桜井 周矩(72)発明者 片桐 政樹
茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所 東海研究所内(72)発明者 小島 孝広
埼玉県秩父郡小鹿野町小鹿野７５５−１(72)発明者 筒井 紀彰
埼玉県秩父郡小鹿野町小鹿野７５５−１(72)発明者 今井 幸治
埼玉県秩父郡小鹿野町小鹿野７５５−１
審査官 中西 祐子(56)参考文献 特開２００３−２４８０６１（ＪＰ，Ａ）
特開平０９−２２１３３６（ＪＰ，Ａ）
特開昭５９−００３０４０（ＪＰ，Ａ）
特開２００５−０７５９１６（ＪＰ，Ａ）
細谷正一，Ｃｅ３＋で賦活したＬｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３ガラスの発光特性、中性子高速シンチレータの開発，人工結晶討論会講演要旨集，２００３年，Ｖｏｌ ４８，１０７−１０８
浅井宰里，Ｂ−Ｌｉ−Ｃｅ系ガラスのシンチレータ特性，人工結晶討論会講演要旨集，２００３
年，Ｖｏｌ ４８，１１１−１１２(58)調査した分野(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ１１／００−１１／８９、Ｇ０１Ｔ１／２０、３／０６、ＣＡ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）、ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩ）

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