中性子用シンチレーターおよび中性子検出器
【課題】 中性子を感度良く検出することができ、且つ、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ない中性子用シンチレーター並びに当該中性子シンチレーターを使用した中性子検出器を提供する。
【解決手段】 少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩（化学式ＭｇｍＢｎＯｍ＋３ｎ／２（ただし、ｍ及びｎは正の整数を表わす）で表わされるホウ酸塩に、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎ等の２価遷移元素が添加されたもの等）からなることを特徴とする中性子用シンチレーターである。
【解決手段】 少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩（化学式ＭｇｍＢｎＯｍ＋３ｎ／２（ただし、ｍ及びｎは正の整数を表わす）で表わされるホウ酸塩に、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎ等の２価遷移元素が添加されたもの等）からなることを特徴とする中性子用シンチレーターである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ酸塩からなる中性子用シンチレーター、及び当該中性子用シンチレータ
【０００２】
ーと光検出器を具備してなる中性子検出器に関する。詳しくは、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする中性子用シンチレーターに関する。
【背景技術】
【０００３】
中性子検出器は、中性子利用技術を支える要素技術であって、貨物検査等の保安分野、工業用非破壊検査分野、或いは中性子回折による構造解析等の学術研究分野等における中性子利用技術の発展に伴い、より高性能な中性子検出器が求められている。
【０００４】
中性子検出器に求められる主たる性能は、中性子に対する検出効率、並びに中性子とγ線との弁別能（以下、ｎ／γ弁別能ともいう）である。検出効率とは中性子源から放出され、検出器に入射した中性子量に対する検出器で検出した中性子量の比である。ｎ／γ弁別能とは、γ線に由来するバックグラウンドノイズに対する中性子検出信号の比である。γ線は、中性子を検出するための検出系の構成部材、或いは被検査対象物に含まれるＦｅ（鉄）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）等の元素に中性子が当たった際に発生し、ｎ／γ弁別能が低いと、中性子と被検査対象物との相互作用を反映しない信号が混入し、所謂バックグラウンドノイズが増大する。
【０００５】
中性子は物質中で何の相互作用もせずに透過する力が強いため、中性子線の検出は、一般に中性子をエネルギーをもった荷電粒子に速やかに変換する中性子捕獲反応を利用して検出される。例えば、３Ｈｅ同位体による中性子捕獲反応を利用して、エネルギーをもった荷電粒子であるプロトン及びトリトンに変換して中性子を検出する３Ｈｅ検出器が従来から知られている。この検出器は、検出効率が高くｎ／γ弁別能にも優れるが、３Ｈｅは非常に高価な物質であり、近年、資源の枯渇が問題となっている（非特許文献１参照）。
【０００６】
昨今、上記３Ｈｅ検出器の代替検出器として、中性子用シンチレーターを用いた検出器の開発が進められている。中性子用シンチレーターとは、中性子が入射したときに発光する物質のことをいい、当該シンチレーターを使用する中性子検出器の前記各種性能は、シンチレーターを構成する物質に依存する。例えば、シンチレーターの中性子に対する検出効率は、中性子捕獲反応を成し得る同位体の含有量に依存する。また、ｎ／γ弁別能はシンチレーターの密度及び有効原子番号に依存し、該シンチレーターの密度及び有効原子番号が小さい場合には、γ線と相互作用する確率が減少し、γ線に由来するバックグラウンドノイズを低減することができる。
【０００７】
これまでに中性子用シンチレーターとして６Ｌｉ含有ガラスや６ＬｉとＺｎＳ（Ａｇ）で被覆されたプラスチックファイバー等が開発されているが、中性子に対する検出効率、並びにｎ／γ弁別能には、未だ改善の余地があった（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｉｃｈａｒｄ Ｔ． Ｋｏｕｚｅｓ， ｅｔ ａｌ．， “Ｎｅｕｔｒｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ ｔｏ ３Ｈｅ ｆｏｒ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ ６２３（２０１０）１０３５−１０４５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、中性子を感度良く検出することができ、且つ、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ない中性子用シンチレーター並びに中性子検出器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】
【００１０】
本発明者等は、中性子を感度良く検出することを目的として、中性子捕獲反応の効率に優れる１０Ｂ同位体に着目し、該１０Ｂ同位体を含有するホウ酸塩を中性子用シンチレーターとして応用すべく種々検討した。その結果、Ｍｇを含むホウ酸塩に２価遷移元素を含めることによって、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少なく、且つ高輝度な発光を呈するシンチレーターが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明によれば、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする中性子用シンチレーターが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、上記中性子用シンチレーター、及び光検出器を具備することを特徴とする中性子検出器が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中性子を感度良く検出することができ、且つ、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ない中性子用シンチレーターを提供できる。かかる中性子用シンチレーターを用いた中性子検出器は、貨物検査等の保安分野、工業用非破壊検査分野、或いは中性子回折による構造解析等の学術研究分野等で好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本図は、実施例１の中性子検出器で測定した電圧−電流特性を示す図である。
【図２】本図は、実施例２の中性子検出器で測定した電圧−電流特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の中性子用シンチレーターは、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩
【００１６】
からなる。当該中性子用シンチレーターは、中性子の入射によって、以下の過程に基づくシンチレーション光を発して中性子シンチレーターとして機能する。まず、中性子がシンチレーターに入射すると、中性子がシンチレーター中の１０Ｂ同位体と中性子捕獲反応を起こして２次粒子であるα粒子及び７Ｌｉを生じる。次いで、シンチレーターが前記２次粒子によって励起され、２価遷移元素を介して基底状態に戻る際にシンチレーション光を発する。
【００１７】
すなわち、１０Ｂ同位体は中性子捕獲反応を利用して中性子を検出するための必須成分であり、本発明では、該１０Ｂ同位体の安定な化合物としてホウ酸塩を用いる。ホウ酸塩以外のホウ素化合物は、化学的安定性や生体に対する安全性に乏しく、実用上の問題が生じる。
【００１８】
１０Ｂ同位体の天然存在比は約２０％と高いため、一般に入手可能な天然のホウ素からなるホウ酸塩を本発明に用いることができるが、中性子に対する検出感度をさらに高めるため、ホウ素の１０Ｂ同位体比を天然存在比以上に高めたホウ酸塩を用いることが好ましい。かかるホウ素の１０Ｂ同位体比は５０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。
【００１９】
本発明の中性子用シンチレーターは、前記ホウ酸塩の中でもＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする。当該Ｍｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩において、Ｍｇを含むホウ酸塩はホウ酸塩母材であり、２価遷移金属は該ホウ酸塩母材に添加される添加剤であって、シンチレーション光を発するための発光中心元素として作用する。
【００２０】
かかるホウ酸塩母材は、化学的に安定で、且つ、Ｍｇが２価遷移元素に対する置換サイトとなり、２価遷移元素をホウ酸塩に含有せしめることが容易である。また、Ｍｇは原子番号が小さいため、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響を低減することができる。
【００２１】
ホウ酸塩母材の内、化学式ＭｇｍＢｎＯｍ＋３ｎ／２（ただし、ｍ及びｎは正の整数を表わす）で表わされるホウ酸塩母材が本発明に好適に使用できる。前記化学式中、ｍ及びｎの上限は特に制限されないが、それぞれ１０以下が一般的である。前記ホウ酸塩母材の中でも、ＭｇＢ４Ｏ７、Ｍｇ２Ｂ２Ｏ５及びＭｇ３Ｂ２Ｏ６が１０Ｂ同位体の含有量を高めることができ、特に好ましい。
【００２２】
本発明において、２価遷移元素は上記したように発光中心元素として作用する。すなわち、中性子と１０Ｂ同位体との中性子捕獲反応で生じた２次粒子によってシンチレーターが励起された後、２価遷移元素における電子遷移を介して基底状態へ緩和する際に発光が生じる。したがって、該２価遷移元素を含まない場合には発光の輝度は微弱となり、シンチレーターとしての使用に耐えない。
【００２３】
該２価遷移元素の中でも、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎが、原子番号が小さいため、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響を低減することができ、本発明において好適に採用できる。なお、本発明の中性子検出器において、光検出器としてシリコン受光素子を用いる場合には、前記２価遷移元素の内、Ｍｎを用いることが最も好ましい。Ｍｎは赤色の波長領域における発光を呈し、該波長領域でシリコン受光素子の光検出感度が高いため、光検出器の信号出力を高めることができる。
【００２４】
前記２価遷移元素は、前記Ｍｇを含むホウ酸塩中のＭｇの一部を置換することによって、ホウ酸塩中に含有される。なお、本発明においてはホウ酸塩中にＭｇと２価遷移元素の両方を含むことが必須であり、２価遷移元素でＭｇを全部置換すると、濃度消光によって２価遷移元素の発光が著しく減弱するという問題が生じるため、本発明では採用されない。２価遷移元素をホウ酸塩中に含有せしめる際に、２価遷移元素でＭｇを置換する割合は、０．００１〜０．５とすることが好ましい。かかる割合を０．００１以上とすることによって、２価遷移元素による発光の輝度を十分に高めることができ、また、０．５以下とすることによって、濃度消光による２価遷移元素の発光の減弱を避けることができる。
【００２５】
以上の説明から理解されるように、本発明において、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩が、化学式（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ４Ｏ７、（ＡｘＭｇ１−ｘ）２Ｂ２Ｏ５、及び（ＡｘＭｇ１−ｘ）３Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）である中性子シンチレーターが好ましい態様である。
【００２６】
本発明において、前記要件に加えて、さらにＬｉを含むホウ酸塩を用いることが好ましい。Ｌｉに含まれる６Ｌｉ同位体は、ホウ素と同様に中性子捕獲反応の効率が高いため、Ｌｉを含むホウ酸塩を用いることによって、さらに中性子に対する検出感度が向上する。
【００２７】
６Ｌｉ同位体の天然存在比は約７％であり、一般に入手可能な天然のＬｉを本発明に用いることができるが、中性子に対する検出感度をさらに高めるため、Ｌｉの６Ｌｉ同位体比を天然存在比以上に高めることが好ましい。かかるＬｉの６Ｌｉ同位体比は５０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。
【００２８】
Ｌｉをさらに含むホウ酸塩母材として、化学式ＬｉｌＭｇｍＢｎＯｌ／２＋ｍ＋３ｎ／２（ただし、ｌ、ｍ及びｎは正の整数を示す）が本発明に好適に使用できる。前記化学式中、ｌ、ｍ及びｎの上限は特に制限されないが、それぞれ１０以下が一般的である。前記ホウ酸塩母材の中でも、ＬｉＭｇＢＯ３、Ｌｉ２ＭｇＢ２Ｏ５及びＬｉ４ＭｇＢ２Ｏ６が１０Ｂ同位体及び６Ｌｉ同位体の含有量を高めることができ、特に好ましい。
【００２９】
当該Ｌｉをさらに含むホウ酸塩に含有せしめる２価遷移元素の種類及び２価遷移元素でＭｇを置換する割合は前記と同様であり、したがって、本発明において、化学式Ｌｉ（ＡｘＭｇ１−ｘ）ＢＯ３、Ｌｉ２（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ５、及びＬｉ４（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）である中性子シンチレーターが好ましい態様である。
【００３０】
本発明の中性子用シンチレーターは、結晶、またはガラスとして用いることができるが、一般には結晶として製造され、好適に使用される。結晶の中でも、多結晶焼結体からなる中性子用シンチレーターは安価に製造することができ、本発明に好適に使用できる。一方、単結晶からなる中性子用シンチレーターは粒界における光の散逸を生じることなく高い発光強度を得ることができるため、本発明に好適に使用できる。
【００３１】
本発明の中性子用シンチレーターは、光検出器と組み合わせることによって、中性子検出器として使用できる。
【００３２】
本発明で用いる光検出器には特に制限はなく、アバランシェフォトダイオード等のシリコン受光素子、或いは光電子増倍管等の従来公知の光検出器を好適に使用できる。
【００３３】
前記光検出器の中でも、シリコン受光素子は、安価に入手することができ、また、微細化した受光素子をアレイ状に配列して位置敏感型光検出器とすることが容易であるため、好ましい。かかるシリコン受光素子として、一例を挙げるとアバランシェフォトダイオード（浜松ホトニクス社製、Ｓ８６６４シリーズ）等が好適である。
【００３４】
本発明の中性子用シンチレーターを前記シリコン受光素子等の受光面に、透明シリコングリース等の任意の光学グリースを用いて接着して本発明の中性子検出器とすることができる。該検出器は任意の電流測定器（例えばピコアンメーター）に接続して電流値の変化を調べ、受光量の変化に応じた電流値の変化を確認することができる。その際に受光感度を向上させる目的で、シリコン受光素子には逆バイアス電圧を印加してもよく、その場合、電圧または電流の印加と測定を同時に行うことのできる計測器（例えば、ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２３７ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴ）を用いてもよい。印加する逆バイアス電圧の値は、シリコン受光素子の性能や測定する中性子の照射量に応じて設定することが好ましい。設定した逆バイアス電圧における熱中性子の照射量と電流値の関係を事前に測定しておくことで、定量性を有する中性子検出器として用いることもできる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって
【００３６】
何ら制限されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００３７】
実施例１
〈中性子用シンチレーターの製造〉
本実施例では、中性子用シンチレーターとして（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）２Ｂ２Ｏ５の多結晶焼結体を製造した。
【００３８】
原料として、ＭｎＯ、ＭｇＯ及びＨ３ＢＯ３を用いた。各原料の純度は、それぞれ９９．９％、９９．９％及び９９．９９％であり、Ｈ３ＢＯ３の１０Ｂ同位体比は９５％であった。前記各原料の粉末をモル比でＭｎＯ：ＭｇＯ：Ｈ３ＢＯ３＝０．０５：０．９５：１となるように秤量し、メノウ乳鉢中で粉砕混合した後、圧縮プレスして直径８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのペレットを作製した。
【００３９】
当該ペレットをＰｔ板上におき、２００℃／ｈｒの昇温速度で１０００度まで加熱した後、１０００℃で２４時間焼成した。なお、かかる焼成はＡｒ気流下で行い、また、Ｍｎ２＋からＭｎ３＋への酸化を防ぐため、Ａｒ気流の上流側にα−Ｆｅ粉末を置いて行った。
【００４０】
得られた多結晶焼結体は、密度が２．４ｇ／ｃｍ３であり、また、Ｘ線回折法による測定の結果から、三斜晶系、空間群Ｐ−１に属する（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）２Ｂ２Ｏ５結晶からなることが分かった。
【００４１】
該多結晶焼結体を切断及び研磨して、５ｍｍ×５ｍｍ×０．２ｍｍの角板状に加工して本発明の中性子用シンチレーターを得た。
【００４２】
〈中性子検出器の作製と特性評価〉
前記製造した中性子用シンチレーターを用いて中性子検出器を作製し、該中性子検出器の特性を評価した。
【００４３】
当該中性子検出器において、光検出器はシリコン受光素子であるアバランシェフォトダイオード（浜松ホトニクス社製、Ｓ８６６４−１０１０）を使用し、前記本発明の中性子シンチレーターを、該アバランシェフォトダイオードの受光面に透明シリコングリースを用いて接着し、本発明の中性子検出器とした。
【００４４】
該中性子検出器を、電流測定器（ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２３７ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴ）と接続し、３００〜４００Ｖの逆バイアス電圧を印加しながら電流値を測定し、電圧−電流特性を評価した。
【００４５】
前記中性子検出器をＪＲＲ−３ ＭＵＳＡＳＩポートに設置し、該ポートから射出される熱中性子を中性子検出器に照射しながら、前記電圧−電流特性を評価した。なお、該ポートから射出される中性子量は、約８×１０５ｎｅｕｔｒｏｎ／ｃｍ２である。
【００４６】
得られた結果を図１に示す。図１中の実線及び点線は、前記ポートを開いて熱中性子を射出した場合の電圧−電流特性であって、それぞれ熱中性子を中性子検出器に直接照射した場合、及び、ポートと本発明の中性子検出器の間に熱中性子に対して高い吸収効率を持つ金属カドミウムの板（厚み１ｍｍ）を設置して熱中性子を遮断した場合の電圧−電流特性を示す。また、図１中の鎖線は、前記ポートを閉じて中性子を射出しなかった場合の電圧−電流特性を示す。
【００４７】
すなわち、図１中の鎖線は、いわゆる暗電流であって、アバランシェフォトダイオードに由来する電気的ノイズを表わす。また、金属カドミウムの板によって、熱中性子は遮断されるが、γ線は遮断されないため、図１中の点線は、熱中性子に随伴するγ線のみを中性子検出器に照射した際の電圧−電流特性であり、該点線と前記鎖線の差分が、γ線によるバックグラウンドノイズを表わす。また、図１中の実線は、熱中性子及びこれに随伴するγ線を中性子検出器に照射した際の電圧−電流特性であり、該実線と前記点線の差分が熱中性子の検出に基づく信号の強度を表わす。
【００４８】
図１中の、例えばバイアス電圧３５０Ｖにおける電流値は、実線で２１．４ｎＡ、点線で１９．２ｎＡであり、したがって、熱中性子の検出に基づく信号の強度は２．２ｎＡと充分に大きく、本発明の中性子検出器が有効であることが分かる。また、鎖線では１８．９ｎＡであることから、γ線によるバックグラウンドノイズは０．３ｎＡと極めて小さく、本発明の検出器はγ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ないことが分かる。
【００４９】
実施例２
〈中性子用シンチレーターの製造〉
本実施例では、中性子用シンチレーターとしてＬｉ（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）ＢＯ３の多結晶焼結体を製造した。
【００５０】
原料として、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｎＯ、ＭｇＯ及びＨ３ＢＯ３を用いた。各原料の純度は、それぞれ９９．９％、９９．９％、９９．９％及び９９．９９％であり、Ｌｉ２ＣＯ３の６Ｌｉ同位体比及びＨ３ＢＯ３の１０Ｂ同位体比は、それぞれ７％及び９５％であった。前記各原料の粉末をモル比でＬｉ２ＣＯ３：ＭｎＯ：ＭｇＯ：Ｈ３ＢＯ３＝０．５：０．０５：０．９５：１となるように秤量し、メノウ乳鉢中で粉砕混合した後、圧縮プレスして直径８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのペレットを作製した。
【００５１】
当該ペレットをＰｔ板上におき、２００℃／ｈｒの昇温速度で７５０度まで加熱した後、７５０℃で２時間仮焼した。得られたペレットを粉砕し、再度ペレットを作製した。当該ペレットを先と同様にＰｔ板上におき、２００℃／ｈｒの昇温速度で８００度まで加熱した後、８００℃で１２時間焼成した。なお、かかる仮焼および焼成はＡｒ気流下で行い、また、Ｍｎ２＋からＭｎ３＋への酸化を防ぐため、Ａｒ気流の上流側にα−Ｆｅ粉末を置いて行った。
【００５２】
得られた多結晶焼結体は、密度が２．０４ｇ／ｃｍ３であり、また、Ｘ線回折法による測定の結果から、単斜晶系、空間群Ｃ２／ｃに属するＬｉ（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）ＢＯ３結晶からなることが分かった。
【００５３】
該多結晶焼結体を研磨して、直径８ｍｍ×０．５ｍｍの円板状に加工して本発明の中性子用シンチレーターを得た。
【００５４】
〈中性子検出器の作製と特性評価〉
前記製造したＬｉ（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）ＢＯ３からなる中性子シンチレーターを用いる以外は、実施例１と同様にして中性子検出器を作製し、中性子検出特性を評価した。
【００５５】
得られた結果を図２に示す。図２中の実線、点線及び鎖線は、それぞれ図１と同じ条件下での電圧−電流特性を示す。
【００５６】
図２中の、例えばバイアス電圧３５０Ｖにおける電流値は、実線で１６．０ｎＡ、点線で１３．４ｎＡであり、したがって、熱中性子の検出に基づく信号の強度は２．６ｎＡと充分に大きく、本発明の中性子検出器が有効であることが分かる。また、鎖線では１３．１ｎＡであることから、γ線によるバックグラウンドノイズは０．３Ａと極めて小さく、本発明の検出器はγ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ないことが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ酸塩からなる中性子用シンチレーター、及び当該中性子用シンチレータ
【０００２】
ーと光検出器を具備してなる中性子検出器に関する。詳しくは、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする中性子用シンチレーターに関する。
【背景技術】
【０００３】
中性子検出器は、中性子利用技術を支える要素技術であって、貨物検査等の保安分野、工業用非破壊検査分野、或いは中性子回折による構造解析等の学術研究分野等における中性子利用技術の発展に伴い、より高性能な中性子検出器が求められている。
【０００４】
中性子検出器に求められる主たる性能は、中性子に対する検出効率、並びに中性子とγ線との弁別能（以下、ｎ／γ弁別能ともいう）である。検出効率とは中性子源から放出され、検出器に入射した中性子量に対する検出器で検出した中性子量の比である。ｎ／γ弁別能とは、γ線に由来するバックグラウンドノイズに対する中性子検出信号の比である。γ線は、中性子を検出するための検出系の構成部材、或いは被検査対象物に含まれるＦｅ（鉄）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）等の元素に中性子が当たった際に発生し、ｎ／γ弁別能が低いと、中性子と被検査対象物との相互作用を反映しない信号が混入し、所謂バックグラウンドノイズが増大する。
【０００５】
中性子は物質中で何の相互作用もせずに透過する力が強いため、中性子線の検出は、一般に中性子をエネルギーをもった荷電粒子に速やかに変換する中性子捕獲反応を利用して検出される。例えば、３Ｈｅ同位体による中性子捕獲反応を利用して、エネルギーをもった荷電粒子であるプロトン及びトリトンに変換して中性子を検出する３Ｈｅ検出器が従来から知られている。この検出器は、検出効率が高くｎ／γ弁別能にも優れるが、３Ｈｅは非常に高価な物質であり、近年、資源の枯渇が問題となっている（非特許文献１参照）。
【０００６】
昨今、上記３Ｈｅ検出器の代替検出器として、中性子用シンチレーターを用いた検出器の開発が進められている。中性子用シンチレーターとは、中性子が入射したときに発光する物質のことをいい、当該シンチレーターを使用する中性子検出器の前記各種性能は、シンチレーターを構成する物質に依存する。例えば、シンチレーターの中性子に対する検出効率は、中性子捕獲反応を成し得る同位体の含有量に依存する。また、ｎ／γ弁別能はシンチレーターの密度及び有効原子番号に依存し、該シンチレーターの密度及び有効原子番号が小さい場合には、γ線と相互作用する確率が減少し、γ線に由来するバックグラウンドノイズを低減することができる。
【０００７】
これまでに中性子用シンチレーターとして６Ｌｉ含有ガラスや６ＬｉとＺｎＳ（Ａｇ）で被覆されたプラスチックファイバー等が開発されているが、中性子に対する検出効率、並びにｎ／γ弁別能には、未だ改善の余地があった（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｉｃｈａｒｄ Ｔ． Ｋｏｕｚｅｓ， ｅｔ ａｌ．， “Ｎｅｕｔｒｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ ｔｏ ３Ｈｅ ｆｏｒ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ ６２３（２０１０）１０３５−１０４５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、中性子を感度良く検出することができ、且つ、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ない中性子用シンチレーター並びに中性子検出器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】
【００１０】
本発明者等は、中性子を感度良く検出することを目的として、中性子捕獲反応の効率に優れる１０Ｂ同位体に着目し、該１０Ｂ同位体を含有するホウ酸塩を中性子用シンチレーターとして応用すべく種々検討した。その結果、Ｍｇを含むホウ酸塩に２価遷移元素を含めることによって、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少なく、且つ高輝度な発光を呈するシンチレーターが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明によれば、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする中性子用シンチレーターが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、上記中性子用シンチレーター、及び光検出器を具備することを特徴とする中性子検出器が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中性子を感度良く検出することができ、且つ、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ない中性子用シンチレーターを提供できる。かかる中性子用シンチレーターを用いた中性子検出器は、貨物検査等の保安分野、工業用非破壊検査分野、或いは中性子回折による構造解析等の学術研究分野等で好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本図は、実施例１の中性子検出器で測定した電圧−電流特性を示す図である。
【図２】本図は、実施例２の中性子検出器で測定した電圧−電流特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の中性子用シンチレーターは、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩
【００１６】
からなる。当該中性子用シンチレーターは、中性子の入射によって、以下の過程に基づくシンチレーション光を発して中性子シンチレーターとして機能する。まず、中性子がシンチレーターに入射すると、中性子がシンチレーター中の１０Ｂ同位体と中性子捕獲反応を起こして２次粒子であるα粒子及び７Ｌｉを生じる。次いで、シンチレーターが前記２次粒子によって励起され、２価遷移元素を介して基底状態に戻る際にシンチレーション光を発する。
【００１７】
すなわち、１０Ｂ同位体は中性子捕獲反応を利用して中性子を検出するための必須成分であり、本発明では、該１０Ｂ同位体の安定な化合物としてホウ酸塩を用いる。ホウ酸塩以外のホウ素化合物は、化学的安定性や生体に対する安全性に乏しく、実用上の問題が生じる。
【００１８】
１０Ｂ同位体の天然存在比は約２０％と高いため、一般に入手可能な天然のホウ素からなるホウ酸塩を本発明に用いることができるが、中性子に対する検出感度をさらに高めるため、ホウ素の１０Ｂ同位体比を天然存在比以上に高めたホウ酸塩を用いることが好ましい。かかるホウ素の１０Ｂ同位体比は５０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。
【００１９】
本発明の中性子用シンチレーターは、前記ホウ酸塩の中でもＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする。当該Ｍｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩において、Ｍｇを含むホウ酸塩はホウ酸塩母材であり、２価遷移金属は該ホウ酸塩母材に添加される添加剤であって、シンチレーション光を発するための発光中心元素として作用する。
【００２０】
かかるホウ酸塩母材は、化学的に安定で、且つ、Ｍｇが２価遷移元素に対する置換サイトとなり、２価遷移元素をホウ酸塩に含有せしめることが容易である。また、Ｍｇは原子番号が小さいため、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響を低減することができる。
【００２１】
ホウ酸塩母材の内、化学式ＭｇｍＢｎＯｍ＋３ｎ／２（ただし、ｍ及びｎは正の整数を表わす）で表わされるホウ酸塩母材が本発明に好適に使用できる。前記化学式中、ｍ及びｎの上限は特に制限されないが、それぞれ１０以下が一般的である。前記ホウ酸塩母材の中でも、ＭｇＢ４Ｏ７、Ｍｇ２Ｂ２Ｏ５及びＭｇ３Ｂ２Ｏ６が１０Ｂ同位体の含有量を高めることができ、特に好ましい。
【００２２】
本発明において、２価遷移元素は上記したように発光中心元素として作用する。すなわち、中性子と１０Ｂ同位体との中性子捕獲反応で生じた２次粒子によってシンチレーターが励起された後、２価遷移元素における電子遷移を介して基底状態へ緩和する際に発光が生じる。したがって、該２価遷移元素を含まない場合には発光の輝度は微弱となり、シンチレーターとしての使用に耐えない。
【００２３】
該２価遷移元素の中でも、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎが、原子番号が小さいため、γ線に由来するバックグラウンドノイズの影響を低減することができ、本発明において好適に採用できる。なお、本発明の中性子検出器において、光検出器としてシリコン受光素子を用いる場合には、前記２価遷移元素の内、Ｍｎを用いることが最も好ましい。Ｍｎは赤色の波長領域における発光を呈し、該波長領域でシリコン受光素子の光検出感度が高いため、光検出器の信号出力を高めることができる。
【００２４】
前記２価遷移元素は、前記Ｍｇを含むホウ酸塩中のＭｇの一部を置換することによって、ホウ酸塩中に含有される。なお、本発明においてはホウ酸塩中にＭｇと２価遷移元素の両方を含むことが必須であり、２価遷移元素でＭｇを全部置換すると、濃度消光によって２価遷移元素の発光が著しく減弱するという問題が生じるため、本発明では採用されない。２価遷移元素をホウ酸塩中に含有せしめる際に、２価遷移元素でＭｇを置換する割合は、０．００１〜０．５とすることが好ましい。かかる割合を０．００１以上とすることによって、２価遷移元素による発光の輝度を十分に高めることができ、また、０．５以下とすることによって、濃度消光による２価遷移元素の発光の減弱を避けることができる。
【００２５】
以上の説明から理解されるように、本発明において、少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩が、化学式（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ４Ｏ７、（ＡｘＭｇ１−ｘ）２Ｂ２Ｏ５、及び（ＡｘＭｇ１−ｘ）３Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）である中性子シンチレーターが好ましい態様である。
【００２６】
本発明において、前記要件に加えて、さらにＬｉを含むホウ酸塩を用いることが好ましい。Ｌｉに含まれる６Ｌｉ同位体は、ホウ素と同様に中性子捕獲反応の効率が高いため、Ｌｉを含むホウ酸塩を用いることによって、さらに中性子に対する検出感度が向上する。
【００２７】
６Ｌｉ同位体の天然存在比は約７％であり、一般に入手可能な天然のＬｉを本発明に用いることができるが、中性子に対する検出感度をさらに高めるため、Ｌｉの６Ｌｉ同位体比を天然存在比以上に高めることが好ましい。かかるＬｉの６Ｌｉ同位体比は５０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。
【００２８】
Ｌｉをさらに含むホウ酸塩母材として、化学式ＬｉｌＭｇｍＢｎＯｌ／２＋ｍ＋３ｎ／２（ただし、ｌ、ｍ及びｎは正の整数を示す）が本発明に好適に使用できる。前記化学式中、ｌ、ｍ及びｎの上限は特に制限されないが、それぞれ１０以下が一般的である。前記ホウ酸塩母材の中でも、ＬｉＭｇＢＯ３、Ｌｉ２ＭｇＢ２Ｏ５及びＬｉ４ＭｇＢ２Ｏ６が１０Ｂ同位体及び６Ｌｉ同位体の含有量を高めることができ、特に好ましい。
【００２９】
当該Ｌｉをさらに含むホウ酸塩に含有せしめる２価遷移元素の種類及び２価遷移元素でＭｇを置換する割合は前記と同様であり、したがって、本発明において、化学式Ｌｉ（ＡｘＭｇ１−ｘ）ＢＯ３、Ｌｉ２（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ５、及びＬｉ４（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）である中性子シンチレーターが好ましい態様である。
【００３０】
本発明の中性子用シンチレーターは、結晶、またはガラスとして用いることができるが、一般には結晶として製造され、好適に使用される。結晶の中でも、多結晶焼結体からなる中性子用シンチレーターは安価に製造することができ、本発明に好適に使用できる。一方、単結晶からなる中性子用シンチレーターは粒界における光の散逸を生じることなく高い発光強度を得ることができるため、本発明に好適に使用できる。
【００３１】
本発明の中性子用シンチレーターは、光検出器と組み合わせることによって、中性子検出器として使用できる。
【００３２】
本発明で用いる光検出器には特に制限はなく、アバランシェフォトダイオード等のシリコン受光素子、或いは光電子増倍管等の従来公知の光検出器を好適に使用できる。
【００３３】
前記光検出器の中でも、シリコン受光素子は、安価に入手することができ、また、微細化した受光素子をアレイ状に配列して位置敏感型光検出器とすることが容易であるため、好ましい。かかるシリコン受光素子として、一例を挙げるとアバランシェフォトダイオード（浜松ホトニクス社製、Ｓ８６６４シリーズ）等が好適である。
【００３４】
本発明の中性子用シンチレーターを前記シリコン受光素子等の受光面に、透明シリコングリース等の任意の光学グリースを用いて接着して本発明の中性子検出器とすることができる。該検出器は任意の電流測定器（例えばピコアンメーター）に接続して電流値の変化を調べ、受光量の変化に応じた電流値の変化を確認することができる。その際に受光感度を向上させる目的で、シリコン受光素子には逆バイアス電圧を印加してもよく、その場合、電圧または電流の印加と測定を同時に行うことのできる計測器（例えば、ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２３７ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴ）を用いてもよい。印加する逆バイアス電圧の値は、シリコン受光素子の性能や測定する中性子の照射量に応じて設定することが好ましい。設定した逆バイアス電圧における熱中性子の照射量と電流値の関係を事前に測定しておくことで、定量性を有する中性子検出器として用いることもできる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって
【００３６】
何ら制限されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００３７】
実施例１
〈中性子用シンチレーターの製造〉
本実施例では、中性子用シンチレーターとして（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）２Ｂ２Ｏ５の多結晶焼結体を製造した。
【００３８】
原料として、ＭｎＯ、ＭｇＯ及びＨ３ＢＯ３を用いた。各原料の純度は、それぞれ９９．９％、９９．９％及び９９．９９％であり、Ｈ３ＢＯ３の１０Ｂ同位体比は９５％であった。前記各原料の粉末をモル比でＭｎＯ：ＭｇＯ：Ｈ３ＢＯ３＝０．０５：０．９５：１となるように秤量し、メノウ乳鉢中で粉砕混合した後、圧縮プレスして直径８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのペレットを作製した。
【００３９】
当該ペレットをＰｔ板上におき、２００℃／ｈｒの昇温速度で１０００度まで加熱した後、１０００℃で２４時間焼成した。なお、かかる焼成はＡｒ気流下で行い、また、Ｍｎ２＋からＭｎ３＋への酸化を防ぐため、Ａｒ気流の上流側にα−Ｆｅ粉末を置いて行った。
【００４０】
得られた多結晶焼結体は、密度が２．４ｇ／ｃｍ３であり、また、Ｘ線回折法による測定の結果から、三斜晶系、空間群Ｐ−１に属する（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）２Ｂ２Ｏ５結晶からなることが分かった。
【００４１】
該多結晶焼結体を切断及び研磨して、５ｍｍ×５ｍｍ×０．２ｍｍの角板状に加工して本発明の中性子用シンチレーターを得た。
【００４２】
〈中性子検出器の作製と特性評価〉
前記製造した中性子用シンチレーターを用いて中性子検出器を作製し、該中性子検出器の特性を評価した。
【００４３】
当該中性子検出器において、光検出器はシリコン受光素子であるアバランシェフォトダイオード（浜松ホトニクス社製、Ｓ８６６４−１０１０）を使用し、前記本発明の中性子シンチレーターを、該アバランシェフォトダイオードの受光面に透明シリコングリースを用いて接着し、本発明の中性子検出器とした。
【００４４】
該中性子検出器を、電流測定器（ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２３７ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴ）と接続し、３００〜４００Ｖの逆バイアス電圧を印加しながら電流値を測定し、電圧−電流特性を評価した。
【００４５】
前記中性子検出器をＪＲＲ−３ ＭＵＳＡＳＩポートに設置し、該ポートから射出される熱中性子を中性子検出器に照射しながら、前記電圧−電流特性を評価した。なお、該ポートから射出される中性子量は、約８×１０５ｎｅｕｔｒｏｎ／ｃｍ２である。
【００４６】
得られた結果を図１に示す。図１中の実線及び点線は、前記ポートを開いて熱中性子を射出した場合の電圧−電流特性であって、それぞれ熱中性子を中性子検出器に直接照射した場合、及び、ポートと本発明の中性子検出器の間に熱中性子に対して高い吸収効率を持つ金属カドミウムの板（厚み１ｍｍ）を設置して熱中性子を遮断した場合の電圧−電流特性を示す。また、図１中の鎖線は、前記ポートを閉じて中性子を射出しなかった場合の電圧−電流特性を示す。
【００４７】
すなわち、図１中の鎖線は、いわゆる暗電流であって、アバランシェフォトダイオードに由来する電気的ノイズを表わす。また、金属カドミウムの板によって、熱中性子は遮断されるが、γ線は遮断されないため、図１中の点線は、熱中性子に随伴するγ線のみを中性子検出器に照射した際の電圧−電流特性であり、該点線と前記鎖線の差分が、γ線によるバックグラウンドノイズを表わす。また、図１中の実線は、熱中性子及びこれに随伴するγ線を中性子検出器に照射した際の電圧−電流特性であり、該実線と前記点線の差分が熱中性子の検出に基づく信号の強度を表わす。
【００４８】
図１中の、例えばバイアス電圧３５０Ｖにおける電流値は、実線で２１．４ｎＡ、点線で１９．２ｎＡであり、したがって、熱中性子の検出に基づく信号の強度は２．２ｎＡと充分に大きく、本発明の中性子検出器が有効であることが分かる。また、鎖線では１８．９ｎＡであることから、γ線によるバックグラウンドノイズは０．３ｎＡと極めて小さく、本発明の検出器はγ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ないことが分かる。
【００４９】
実施例２
〈中性子用シンチレーターの製造〉
本実施例では、中性子用シンチレーターとしてＬｉ（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）ＢＯ３の多結晶焼結体を製造した。
【００５０】
原料として、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｎＯ、ＭｇＯ及びＨ３ＢＯ３を用いた。各原料の純度は、それぞれ９９．９％、９９．９％、９９．９％及び９９．９９％であり、Ｌｉ２ＣＯ３の６Ｌｉ同位体比及びＨ３ＢＯ３の１０Ｂ同位体比は、それぞれ７％及び９５％であった。前記各原料の粉末をモル比でＬｉ２ＣＯ３：ＭｎＯ：ＭｇＯ：Ｈ３ＢＯ３＝０．５：０．０５：０．９５：１となるように秤量し、メノウ乳鉢中で粉砕混合した後、圧縮プレスして直径８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのペレットを作製した。
【００５１】
当該ペレットをＰｔ板上におき、２００℃／ｈｒの昇温速度で７５０度まで加熱した後、７５０℃で２時間仮焼した。得られたペレットを粉砕し、再度ペレットを作製した。当該ペレットを先と同様にＰｔ板上におき、２００℃／ｈｒの昇温速度で８００度まで加熱した後、８００℃で１２時間焼成した。なお、かかる仮焼および焼成はＡｒ気流下で行い、また、Ｍｎ２＋からＭｎ３＋への酸化を防ぐため、Ａｒ気流の上流側にα−Ｆｅ粉末を置いて行った。
【００５２】
得られた多結晶焼結体は、密度が２．０４ｇ／ｃｍ３であり、また、Ｘ線回折法による測定の結果から、単斜晶系、空間群Ｃ２／ｃに属するＬｉ（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）ＢＯ３結晶からなることが分かった。
【００５３】
該多結晶焼結体を研磨して、直径８ｍｍ×０．５ｍｍの円板状に加工して本発明の中性子用シンチレーターを得た。
【００５４】
〈中性子検出器の作製と特性評価〉
前記製造したＬｉ（Ｍｎ０．０５Ｍｇ０．９５）ＢＯ３からなる中性子シンチレーターを用いる以外は、実施例１と同様にして中性子検出器を作製し、中性子検出特性を評価した。
【００５５】
得られた結果を図２に示す。図２中の実線、点線及び鎖線は、それぞれ図１と同じ条件下での電圧−電流特性を示す。
【００５６】
図２中の、例えばバイアス電圧３５０Ｖにおける電流値は、実線で１６．０ｎＡ、点線で１３．４ｎＡであり、したがって、熱中性子の検出に基づく信号の強度は２．６ｎＡと充分に大きく、本発明の中性子検出器が有効であることが分かる。また、鎖線では１３．１ｎＡであることから、γ線によるバックグラウンドノイズは０．３Ａと極めて小さく、本発明の検出器はγ線に由来するバックグラウンドノイズの影響が少ないことが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする中性子用シンチレーター。
【請求項２】
ホウ素の１０Ｂ同位体比が５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項３】
化学式（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ４Ｏ７、（ＡｘＭｇ１−ｘ）２Ｂ２Ｏ５、及び（ＡｘＭｇ１−ｘ）３Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項４】
さらにＬｉを含むホウ酸塩からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項５】
Ｌｉの６Ｌｉ同位体比が５０％以上であることを特徴とする請求項４に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項６】
化学式Ｌｉ（ＡｘＭｇ１−ｘ）ＢＯ３、Ｌｉ２（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ５、及びＬｉ４（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）からなることを特徴とする請求項４又は５に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の中性子用シンチレーター及び光検出器を具備することを特徴とする中性子検出器。
【請求項８】
光検出器がシリコン受光素子であることを特徴とする請求項７記載の中性子検出器。
【請求項１】
少なくともＭｇ及び２価遷移元素を含むホウ酸塩からなることを特徴とする中性子用シンチレーター。
【請求項２】
ホウ素の１０Ｂ同位体比が５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項３】
化学式（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ４Ｏ７、（ＡｘＭｇ１−ｘ）２Ｂ２Ｏ５、及び（ＡｘＭｇ１−ｘ）３Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項４】
さらにＬｉを含むホウ酸塩からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項５】
Ｌｉの６Ｌｉ同位体比が５０％以上であることを特徴とする請求項４に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項６】
化学式Ｌｉ（ＡｘＭｇ１−ｘ）ＢＯ３、Ｌｉ２（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ５、及びＬｉ４（ＡｘＭｇ１−ｘ）Ｂ２Ｏ６のいずれかで表わされるホウ酸塩（ただし、ＡはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一つの２価遷移元素を示し、ｘは０．００１〜０．５の数値を示す）からなることを特徴とする請求項４又は５に記載の中性子用シンチレーター。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の中性子用シンチレーター及び光検出器を具備することを特徴とする中性子検出器。
【請求項８】
光検出器がシリコン受光素子であることを特徴とする請求項７記載の中性子検出器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１２６８５４（Ｐ２０１２−１２６８５４Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１０６７（Ｐ２０１０−２８１０６７）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２０１０年６月１７日、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｄｉｒｅｃｔ．ｃｏｍ／ｓｃｉｅｎｃｅ？＿ｏｂ＝ＡｒｔｉｃｌｅＵＲＬ＆＿ｕｄｉ＝Ｂ６ＴＪＨ−５０Ｂ５ＰＷ４−７＆＿ｕｓｅｒ＝１０＆＿ｃｏｖｅｒＤａｔｅ＝１１％２Ｆ３０％２Ｆ２０１０＆＿ｒｄｏｃ＝１＆＿ｆｍｔ＝ｈｉｇｈ＆＿ｏｒｉｇ＝ｓｅａｒｃｈ＆＿ｏｒｉｇｉｎ＝ｓｅａｒｃｈ＆＿ｓｏｒｔ＝ｄ＆＿ｄｏｃａｎｃｈｏｒ＝＆ｖｉｅｗ＝ｃ＆＿ａｃｃｔ＝Ｃ００００５０２２１＆＿ｖｅｒｓｉｏｎ＝１＆＿ｕｒｌＶｅｒｓｉｏｎ＝０＆＿ｕｓｅｒｉｄ＝１０＆ｍｄ５＝ａ２３ａ３５６３２ｆ９ｃ６６８ｂ１ｅ２ｆ２６８ｃ９ｄ６ｄｂ８１２＆ｓｅａｒｃｈｔｙｐｅ＝ａ
【出願人】（０００００３１８２）株式会社トクヤマ (839)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２０１０年６月１７日、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｄｉｒｅｃｔ．ｃｏｍ／ｓｃｉｅｎｃｅ？＿ｏｂ＝ＡｒｔｉｃｌｅＵＲＬ＆＿ｕｄｉ＝Ｂ６ＴＪＨ−５０Ｂ５ＰＷ４−７＆＿ｕｓｅｒ＝１０＆＿ｃｏｖｅｒＤａｔｅ＝１１％２Ｆ３０％２Ｆ２０１０＆＿ｒｄｏｃ＝１＆＿ｆｍｔ＝ｈｉｇｈ＆＿ｏｒｉｇ＝ｓｅａｒｃｈ＆＿ｏｒｉｇｉｎ＝ｓｅａｒｃｈ＆＿ｓｏｒｔ＝ｄ＆＿ｄｏｃａｎｃｈｏｒ＝＆ｖｉｅｗ＝ｃ＆＿ａｃｃｔ＝Ｃ００００５０２２１＆＿ｖｅｒｓｉｏｎ＝１＆＿ｕｒｌＶｅｒｓｉｏｎ＝０＆＿ｕｓｅｒｉｄ＝１０＆ｍｄ５＝ａ２３ａ３５６３２ｆ９ｃ６６８ｂ１ｅ２ｆ２６８ｃ９ｄ６ｄｂ８１２＆ｓｅａｒｃｈｔｙｐｅ＝ａ
【出願人】（０００００３１８２）株式会社トクヤマ (839)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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