ＺｎＳ蛍光体を用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ
【課題】
高検出効率で、高計数率に対応した中性子検出用シンチレータを提供する。
【解決手段】
ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを無機接着剤と混合して塗布した中性子検出用シンチレータを作製する。また、高計数率化を図るために、ＮａあるいはＣを添加して短寿命化を実現したＺｎＳ蛍光体を用いる。
高検出効率で、高計数率に対応した中性子検出用シンチレータを提供する。
【解決手段】
ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを無機接着剤と混合して塗布した中性子検出用シンチレータを作製する。また、高計数率化を図るために、ＮａあるいはＣを添加して短寿命化を実現したＺｎＳ蛍光体を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子および粒子線の検出に用いる中性子用及び粒子線用シンチレータに関するものである。中性子あるいは粒子線により発光する蛍光量が非常に大きいことを特長としたＺｎＳ蛍光体を用いて、中性子を高い検出効率で検出すると共に高い入射率で入った場合でも中性子を検出可能とし、かつ２次元中性子イメージを高速に取得できることを特長としている。
【０００２】
特に、高い中性子検出効率で、かつ高い計数率での２次元中性子イメージングが可能となるため、大強度陽子加速器を用いて発生するパルス中性子を用い飛行時間法（ＴＯＦ）を適用した中性子散乱等による物性物理研究や構造生物学の研究の進展に寄与することが大きい。中性子源として原子炉を用いた同種の研究にも利用できる。
【背景技術】
【０００３】
従来より、中性子検出用シンチレータとしては、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータが市販されて長年にわたって使用されてきた。しかし、使用されてきた接着剤としては、添加剤のないセルロースのみを用いた接着剤、あるいはプラスチックを用いた接着剤、ポリエチレン[Nucl. Instr. and Meth. 53 (1967)163-166]が用いられてきた。これらの接着剤を用いた場合、ＺｎＳ蛍光体と６ＬｉＦとを接着する際の混合比とその接着状態がまだ最適化されていない状態であるため、中性子に対する検出効率を上げることできなかった。
【０００４】
また、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、中性子散乱断面積が比較的に大きい水素による中性子の散乱が起こる。このため、検出効率の低下と共に、散乱した中性子が中性子散乱実験の際にバックグランドとなっていた。
【０００５】
また、接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかった。
【０００６】
また、通常、中性子検出用シンチレータは基板側から中性子を入射し放出される蛍光を光検出器により検出する。この場合、中性子は基板に近い側から中性子捕獲割合が大きくなる。特に、冷中性子の場合この傾向が顕著となる。６ＬｉＦを中性子コンバータとして使う場合、
６Ｌｉ＋ｎ（中性子） −＞ｔ（トリトン）＋α（α線）＋４．７８ＭｅＶ
核反応が用いられ、ｔ（トリトン）は２．７ＭｅＶ、α線は２．０ＭｅＶのエネルギーを持って放出される。ＺｎＳ蛍光体、６ＬｉＦ及び接着剤の混合比にも依存するが中性子検出用シンチレータ内部でのｔ（トリトン）とα線の飛程は、それぞれ、３０−５０μｍ、６−１０μｍである。このため、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）は中性子検出用シンチレータの外部に飛び出してしまいＺｎＳ蛍光体を光らせることができなくなるため、総合的な蛍光量が減少し、中性子検出効率の減少と、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布が悪化する原因となっていた。
【０００７】
また、従来より、粒子線検出用シンチレータとしては、ＺｎＳ蛍光体と有機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線検出用シンチレータが市販されて長年にわたって使用されてきた。しかし、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、高速中性子がある環境で使用した場合水素の核反挑反応により生ずるｐ（プロトン）によりＺｎＳ蛍光体が蛍光を発しバックグラウンドとなっていた。
【０００８】
一方、ＺｎＳ蛍光体は、粒子線に対する蛍光量が非常に大きく、かつ蛍光寿命のうち短い蛍光寿命の成分が約３００ｎｓと短いことから、ＺｎＳ蛍光体が主に使用されてきた。しかし、ＺｎＳ蛍光体の蛍光寿命には、図１２に示すようにアフターグローと呼ばれている遅い蛍光寿命成分が含まれている。このため、平均の蛍光寿命は７０から１００μｓといわれている。この遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難になるという欠点があった（放射線ハンドブック第２版）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
大強度陽子加速器を用いた大強度パルス中性子源が最近使用されるようになり、パルス中性子の強度および発生する中性子エネルギー範囲が広がるにつれ、高検出効率でかつ高計数率に対応し、検出器を飽和させることなく、かつ簡便に中性子の検出及び２次元中性子イメージが可能な中性子検出用シンチレータを用いた検出器の開発が不可欠である。このため、中性子検出用シンチレータの検出効率の改善、蛍光寿命特性の改善、取り扱い特性(曲げ)の改善が必要である。
【００１０】
また、同じく加速器、原子炉関連施設等での粒子線検出実験あるいは粒子線モニタにおいては、高速中性子によるバックグラウンドを除去した上での粒子線の高計数率測定が不可欠である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
中性子検出用シンチレータの検出効率の改善については、これまで使われてこなかった有機接着剤を用いることにより、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を改善することにより解決する。
【００１２】
また、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、中性子散乱断面積が比較的に大きい水素による中性子の散乱が起こる問題に対しては、水素を含まない無機接着剤を用いることにより解決する。
【００１３】
また、通常、中性子検出用シンチレータの基板に近い側の中性子捕獲割合が大きいことに起因する検出効率の劣化については、ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、検出体を塗布することにより、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）をこのＺｎＳ蛍光体で光らせることにより解決する。
【００１４】
また、接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかった問題については、柔軟性があり透明度も良い接着剤を用いかつ基板として従来のものに比較して十分薄いものを使うことにより解決した。
【００１５】
さらに、粒子線検出用シンチレータの高速中性子がある環境での使用の際、バックグラウンドとなる問題に対しては、水素を含まない無機接着剤を用いることにより解決する。
一方、ＺｎＳ蛍光体の遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難となる問題に対して、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くし解決する。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
実施例１として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１を参照して述べる。
【００１７】
基板としては、図1に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−１を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００１８】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは３２．７％まで改善することがわかった。
（実施例２）
実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図３を参照して述べる。
【００１９】
基板としては、図３に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−２を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２０】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図４に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは３２．６％まで改善することがわかった。
（実施例３）
実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図５を参照して述べる。
【００２１】
基板としては、図５に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−３を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２２】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図６に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは２７．９％まで改善することがわかった。
（実施例４）
実施例４として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図７を参照して述べる。
【００２３】
基板としては、図７に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニス、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカー、セルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いたカンペハピオ製の速乾ニスを、それぞれ６０ｍｇ用いた３種類の中性子検出用シンチレータについて述べる。
【００２４】
蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。３種類の接着剤をそれぞれ３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして３種類の中性子検出用シンチレータとする。
【００２５】
３種類の中性子線用シンチレータについて、浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図８−１０に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布をそれぞれ示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明の接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニス、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカー、セルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いたカンペハピオ製の速乾ニスを用いた３種類の中性子検出用シンチレータはそれぞれ、２７．５％、３１．１％、２６．４％まで改善することがわかった。また、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニスについては、検出効率はあまり改善されないものの蛍光波高分布が改善し蛍光量が大きい信号が得られることがわかった。
（実施例５）
実施例５として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１１を参照して述べる。
【００２６】
基板としては、図に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２７】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を用いた中性子検出用シンチレータは２９．９％％まで改善することがわかった。
（実施例６）
実施例６として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてアクリル樹脂を用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１３を参照して述べる。
【００２８】
基板としては、図に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはしてアクリル樹脂を主構成材とした和信ペイント社製つやだしニスを６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２９】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１４に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のアクリル樹脂を主構成材とした和信ペイント社製つやだしニスを用いた中性子検出用シンチレータは３１．６％まで改善することがわかった。
（実施例７）
実施例７として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図 １５を参照して述べる。
【００３０】
基板としては、図１５に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは中性子検出用シンチレータを折り曲げて使用することを考慮して０．１ｍｍとする。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６Ｌｉのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはシリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００３１】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１６に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のシリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）を用いた中性子検出用シンチレータは２８．２％まで改善することがわかった。また、従来接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかったが、シリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）は柔軟性があるため、基板を薄くすれば曲げて使用できることがわかった。
（実施例８）
実施例８として、ＺｎＳ蛍光体のみを接着剤で混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤とを混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータについて図１７を参照して述べる。
【００３２】
中性子検出用シンチレータは基板側から中性子を入射し放出される蛍光を光検出器により検出するため、中性子は基板に近い側から中性子捕獲割合が大きくなる。特に、冷中性子の場合この傾向が顕著となる。一方、６ＬｉＦを中性子コンバータとして使う場合、
６Ｌｉ＋ｎ（中性子） −＞ｔ（トリトン）＋α（α線）＋４．７８ＭｅＶ
核反応が用いられ、ｔ（トリトン）は２．７ＭｅＶ、α線は２．０ＭｅＶのエネルギーを持って放出される。ＺｎＳ蛍光体、６ＬｉＦ及び接着剤の混合比にも依存するが中性子検出用シンチレータ内部でのｔ（トリトン）とα線の飛程は、それぞれ、３０−５０μｍ、６−１０μｍである。このため、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）は中性子検出用シンチレータの外部に飛び出してしまい基板に吸収されるため、ＺｎＳ蛍光体を光らせることができなくなる。このため、総合的な蛍光量が減少し、中性子検出効率の減少と共に、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を劣化させる原因となっていた。
【００３３】
このため、本発明においては、最初に、ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布する。塗布したＺｎＳ蛍光体に、ＺｎＳ蛍光体と６ＬｉＦからなる中性子検出体から放出される飛び出してきたｔ（トリトン）あるいはα線が入射し蛍光を発することを利用して中性子検出効率の減少と中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布の劣化を防ぐ。特に冷中性子では効果が大きい。
【００３４】
実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）として用い、最初にＺｎＳ蛍光体を基板塗布する接着剤としては、ホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を用いる。ＺｎＳ蛍光体と接着剤との比は３：１とする。溶剤として２−ブタノンを用い、希釈した後基板に一様に５０μｍの厚さに塗布する。
【００３５】
基板としては、図１７に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては基板に最初に塗布したものと同じ日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６Ｌｉのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を１８０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を４５ｍｇ用いる。接着剤としてはセルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカーを４５ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は４：１：１となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００３６】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１８に示す。同時に比較のため、基板にＺｎＳ蛍光体を塗布しないこと以外同じ条件で作製した従来型の中性子検出用シンチレータの測定結果を示す。この結果、本発明の中性子検出用シンチレータは蛍光波高分布にピーク部分がありかつ蛍光量が多い波高分布に改善された。 従来方式の中性子検出用シンチレータと本発明の中性子検出用シンチレータの検出効率は、ほぼ同じ１７％が得られた。
（実施例９）
実施例９として、ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータについて図１９を参照して述べる。
【００３７】
基板としては、図１９に示すようにガラス板を用い、サンプルサイズとして１．８ｃｍ ｘ １．８ｃｍとする。厚さは０．１５ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を１６ｍｇ用いる。ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−１を８ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は２：１となる。接着剤を１００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体を入れてよく混合する。この混合体を１．８ｃｍ ｘ １．８ｃｍガラス板に塗布し、乾かして粒子線検出用シンチレータとする。
【００３８】
本粒子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管Ｒ１９２４Ａに装着し、α線に対する蛍光波高分布を測定した。測定した結果を図２０に示す。比較のため測定した、セルロースを主な構成材とし、添加剤アルキドを用いた有機接着剤を用いて同じ条件で作製した粒子線検出用シンチレータの蛍光波高分布を同時に示す。この結果、無機接着剤を用いてもα線に対してほぼ同じ粒子線検出特性を示すことがわかった。
（実施例１０）
実施例１０においては、これまでの実施例のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌの代わりにＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータについて、図２１を参照して述べる。
【００３９】
基板としては、図２1に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を１２０ｍｇ用いる。接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカーを６０ｍｇ用いた中性子検出用シンチレータについて述べる。
【００４０】
蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は４：２：１となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００４１】
本中性子線用シンチレータについて、浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図２２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布をそれぞれ示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用い、接着剤として和信ペイント製のクリアラッカーを用いた中性子検出用シンチレータはそれぞれ、３９．９％まで改善することがわかった。
（実施例１１）
実施例１１においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４２】
ＺｎＳ蛍光体の遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難となる問題を解決するために、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くする。
【００４３】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で２％のＮａ（ナトリウム）を添加した試料をカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００４４】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化してプロットした図を図２３に示す。蛍光スペクトルが短い波長側にシフトすることがわかる。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の場合、波長が短い蛍光部分に蛍光寿命が短い成分が多く含まれることが既に確認されている。このため、α線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が２６０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２３０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１２）
実施例１２においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４５】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で０．２％、２％及び５％のＮａ（ナトリウム）を添加した３つの試料をそれぞれカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００４６】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化して３種類についてプロットした図を図２４に示す。蛍光スペクトルがＮａ（ナトリウム）の添加量の増加とともに短い波長側にシフトすることがわかる。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の場合、波長が短い蛍光部分に蛍光寿命が短い成分が多く含まれることが既に確認されている。このため、Ｎａ（ナトリウム）の添加量が２％の濃度の試料に対してα線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が３１０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２５０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１３）
実施例１３においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４７】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）と日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）を混合しこの混合した蛍光体をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で２％のＮａ（ナトリウム）を添加した試料をカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００４８】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化してプロットした図を図２５に示す。蛍光スペクトルが少し短い波長側にシフトすることがわかる。α線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が２６０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２３０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来よりも蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１４）
実施例１４においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＣ（炭素）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４９】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で０．２％から２％までのＣ（炭素）を添加した試料をそれぞれカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００５０】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化して０．７％のＣ（炭素）についてプロットし比較した図を図２６に示す。添加量が０．２％から２％までの濃度の試料に対してα線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果を図２７に示す。Ｃ（炭素）の添加量の増加とともにＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が短くなり、さらに増加するまた悪くなることがわかる。０．７％のＣ（炭素）の添加の場合が最も早く２００ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
[発明の効果]
【００５１】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、本発明の今までにない無機接着剤あるいは有機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータを用いることにより検出効率を改善することができる。また、基板にＺｎＳ蛍光体あらかじめ塗布することにより、検出効率の改善及び蛍光スペクトルの改善を行なうことができる。さらに、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くすることができる。このため、本発明の中性子検出用シンチレータを検出器に用いることにより、大強度のパルス中性子を用いた飛行時間法（ＴＯＦ）法による中性子散乱実験に不可欠な中性子イージング検出器に要求されていた、広い中性子エネルギー範囲における高検出効率で高計数率な中性子イメージングを実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図２】ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。（市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布の同時に示している。後の図についても比較のため同時にプロットしている。）
【図３】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図４】ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図５】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図６】ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図７】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図８】接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図９】接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１０】接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１１】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１２】接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１３】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１４】接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１５】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１６】接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１７】ＺｎＳ蛍光体のみを接着剤で混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤とを混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１８】ＺｎＳ蛍光体のみを接着剤で混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤と混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータと、基板にＺｎＳ蛍光体を塗布しないこと以外同じ条件で作製した従来型の中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１９】ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータの構成を示す図である。
【図２０】ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータとセルロースを主な構成材とし、添加剤アルキドを用いた有機接着剤を用いて同じ条件で作製した粒子線検出用シンチレータの蛍光波高分布を示す図である。
【図２１】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌの代わりにＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図２２】ＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を示す図である。
【図２３】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２４】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２５】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２６】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２７】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの炭素添加量が０．２％から２％までの濃度のシンチレータについてα線に対する蛍光寿命をプロットした図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子および粒子線の検出に用いる中性子用及び粒子線用シンチレータに関するものである。中性子あるいは粒子線により発光する蛍光量が非常に大きいことを特長としたＺｎＳ蛍光体を用いて、中性子を高い検出効率で検出すると共に高い入射率で入った場合でも中性子を検出可能とし、かつ２次元中性子イメージを高速に取得できることを特長としている。
【０００２】
特に、高い中性子検出効率で、かつ高い計数率での２次元中性子イメージングが可能となるため、大強度陽子加速器を用いて発生するパルス中性子を用い飛行時間法（ＴＯＦ）を適用した中性子散乱等による物性物理研究や構造生物学の研究の進展に寄与することが大きい。中性子源として原子炉を用いた同種の研究にも利用できる。
【背景技術】
【０００３】
従来より、中性子検出用シンチレータとしては、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータが市販されて長年にわたって使用されてきた。しかし、使用されてきた接着剤としては、添加剤のないセルロースのみを用いた接着剤、あるいはプラスチックを用いた接着剤、ポリエチレン[Nucl. Instr. and Meth. 53 (1967)163-166]が用いられてきた。これらの接着剤を用いた場合、ＺｎＳ蛍光体と６ＬｉＦとを接着する際の混合比とその接着状態がまだ最適化されていない状態であるため、中性子に対する検出効率を上げることできなかった。
【０００４】
また、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、中性子散乱断面積が比較的に大きい水素による中性子の散乱が起こる。このため、検出効率の低下と共に、散乱した中性子が中性子散乱実験の際にバックグランドとなっていた。
【０００５】
また、接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかった。
【０００６】
また、通常、中性子検出用シンチレータは基板側から中性子を入射し放出される蛍光を光検出器により検出する。この場合、中性子は基板に近い側から中性子捕獲割合が大きくなる。特に、冷中性子の場合この傾向が顕著となる。６ＬｉＦを中性子コンバータとして使う場合、
６Ｌｉ＋ｎ（中性子） −＞ｔ（トリトン）＋α（α線）＋４．７８ＭｅＶ
核反応が用いられ、ｔ（トリトン）は２．７ＭｅＶ、α線は２．０ＭｅＶのエネルギーを持って放出される。ＺｎＳ蛍光体、６ＬｉＦ及び接着剤の混合比にも依存するが中性子検出用シンチレータ内部でのｔ（トリトン）とα線の飛程は、それぞれ、３０−５０μｍ、６−１０μｍである。このため、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）は中性子検出用シンチレータの外部に飛び出してしまいＺｎＳ蛍光体を光らせることができなくなるため、総合的な蛍光量が減少し、中性子検出効率の減少と、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布が悪化する原因となっていた。
【０００７】
また、従来より、粒子線検出用シンチレータとしては、ＺｎＳ蛍光体と有機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線検出用シンチレータが市販されて長年にわたって使用されてきた。しかし、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、高速中性子がある環境で使用した場合水素の核反挑反応により生ずるｐ（プロトン）によりＺｎＳ蛍光体が蛍光を発しバックグラウンドとなっていた。
【０００８】
一方、ＺｎＳ蛍光体は、粒子線に対する蛍光量が非常に大きく、かつ蛍光寿命のうち短い蛍光寿命の成分が約３００ｎｓと短いことから、ＺｎＳ蛍光体が主に使用されてきた。しかし、ＺｎＳ蛍光体の蛍光寿命には、図１２に示すようにアフターグローと呼ばれている遅い蛍光寿命成分が含まれている。このため、平均の蛍光寿命は７０から１００μｓといわれている。この遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難になるという欠点があった（放射線ハンドブック第２版）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
大強度陽子加速器を用いた大強度パルス中性子源が最近使用されるようになり、パルス中性子の強度および発生する中性子エネルギー範囲が広がるにつれ、高検出効率でかつ高計数率に対応し、検出器を飽和させることなく、かつ簡便に中性子の検出及び２次元中性子イメージが可能な中性子検出用シンチレータを用いた検出器の開発が不可欠である。このため、中性子検出用シンチレータの検出効率の改善、蛍光寿命特性の改善、取り扱い特性(曲げ)の改善が必要である。
【００１０】
また、同じく加速器、原子炉関連施設等での粒子線検出実験あるいは粒子線モニタにおいては、高速中性子によるバックグラウンドを除去した上での粒子線の高計数率測定が不可欠である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
中性子検出用シンチレータの検出効率の改善については、これまで使われてこなかった有機接着剤を用いることにより、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を改善することにより解決する。
【００１２】
また、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、中性子散乱断面積が比較的に大きい水素による中性子の散乱が起こる問題に対しては、水素を含まない無機接着剤を用いることにより解決する。
【００１３】
また、通常、中性子検出用シンチレータの基板に近い側の中性子捕獲割合が大きいことに起因する検出効率の劣化については、ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、検出体を塗布することにより、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）をこのＺｎＳ蛍光体で光らせることにより解決する。
【００１４】
また、接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかった問題については、柔軟性があり透明度も良い接着剤を用いかつ基板として従来のものに比較して十分薄いものを使うことにより解決した。
【００１５】
さらに、粒子線検出用シンチレータの高速中性子がある環境での使用の際、バックグラウンドとなる問題に対しては、水素を含まない無機接着剤を用いることにより解決する。
一方、ＺｎＳ蛍光体の遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難となる問題に対して、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くし解決する。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
実施例１として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１を参照して述べる。
【００１７】
基板としては、図1に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−１を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００１８】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは３２．７％まで改善することがわかった。
（実施例２）
実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図３を参照して述べる。
【００１９】
基板としては、図３に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−２を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２０】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図４に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは３２．６％まで改善することがわかった。
（実施例３）
実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図５を参照して述べる。
【００２１】
基板としては、図５に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−３を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２２】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図６に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは２７．９％まで改善することがわかった。
（実施例４）
実施例４として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図７を参照して述べる。
【００２３】
基板としては、図７に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニス、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカー、セルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いたカンペハピオ製の速乾ニスを、それぞれ６０ｍｇ用いた３種類の中性子検出用シンチレータについて述べる。
【００２４】
蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。３種類の接着剤をそれぞれ３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして３種類の中性子検出用シンチレータとする。
【００２５】
３種類の中性子線用シンチレータについて、浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図８−１０に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布をそれぞれ示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明の接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニス、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカー、セルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いたカンペハピオ製の速乾ニスを用いた３種類の中性子検出用シンチレータはそれぞれ、２７．５％、３１．１％、２６．４％まで改善することがわかった。また、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニスについては、検出効率はあまり改善されないものの蛍光波高分布が改善し蛍光量が大きい信号が得られることがわかった。
（実施例５）
実施例５として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１１を参照して述べる。
【００２６】
基板としては、図に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２７】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を用いた中性子検出用シンチレータは２９．９％％まで改善することがわかった。
（実施例６）
実施例６として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてアクリル樹脂を用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１３を参照して述べる。
【００２８】
基板としては、図に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはしてアクリル樹脂を主構成材とした和信ペイント社製つやだしニスを６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００２９】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１４に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のアクリル樹脂を主構成材とした和信ペイント社製つやだしニスを用いた中性子検出用シンチレータは３１．６％まで改善することがわかった。
（実施例７）
実施例７として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図 １５を参照して述べる。
【００３０】
基板としては、図１５に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは中性子検出用シンチレータを折り曲げて使用することを考慮して０．１ｍｍとする。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６Ｌｉのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはシリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）を６０ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００３１】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１６に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のシリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）を用いた中性子検出用シンチレータは２８．２％まで改善することがわかった。また、従来接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかったが、シリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）は柔軟性があるため、基板を薄くすれば曲げて使用できることがわかった。
（実施例８）
実施例８として、ＺｎＳ蛍光体のみを接着剤で混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤とを混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータについて図１７を参照して述べる。
【００３２】
中性子検出用シンチレータは基板側から中性子を入射し放出される蛍光を光検出器により検出するため、中性子は基板に近い側から中性子捕獲割合が大きくなる。特に、冷中性子の場合この傾向が顕著となる。一方、６ＬｉＦを中性子コンバータとして使う場合、
６Ｌｉ＋ｎ（中性子） −＞ｔ（トリトン）＋α（α線）＋４．７８ＭｅＶ
核反応が用いられ、ｔ（トリトン）は２．７ＭｅＶ、α線は２．０ＭｅＶのエネルギーを持って放出される。ＺｎＳ蛍光体、６ＬｉＦ及び接着剤の混合比にも依存するが中性子検出用シンチレータ内部でのｔ（トリトン）とα線の飛程は、それぞれ、３０−５０μｍ、６−１０μｍである。このため、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）は中性子検出用シンチレータの外部に飛び出してしまい基板に吸収されるため、ＺｎＳ蛍光体を光らせることができなくなる。このため、総合的な蛍光量が減少し、中性子検出効率の減少と共に、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を劣化させる原因となっていた。
【００３３】
このため、本発明においては、最初に、ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布する。塗布したＺｎＳ蛍光体に、ＺｎＳ蛍光体と６ＬｉＦからなる中性子検出体から放出される飛び出してきたｔ（トリトン）あるいはα線が入射し蛍光を発することを利用して中性子検出効率の減少と中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布の劣化を防ぐ。特に冷中性子では効果が大きい。
【００３４】
実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）として用い、最初にＺｎＳ蛍光体を基板塗布する接着剤としては、ホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を用いる。ＺｎＳ蛍光体と接着剤との比は３：１とする。溶剤として２−ブタノンを用い、希釈した後基板に一様に５０μｍの厚さに塗布する。
【００３５】
基板としては、図１７に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては基板に最初に塗布したものと同じ日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６Ｌｉのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を１８０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を４５ｍｇ用いる。接着剤としてはセルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカーを４５ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は４：１：１となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００３６】
本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１８に示す。同時に比較のため、基板にＺｎＳ蛍光体を塗布しないこと以外同じ条件で作製した従来型の中性子検出用シンチレータの測定結果を示す。この結果、本発明の中性子検出用シンチレータは蛍光波高分布にピーク部分がありかつ蛍光量が多い波高分布に改善された。 従来方式の中性子検出用シンチレータと本発明の中性子検出用シンチレータの検出効率は、ほぼ同じ１７％が得られた。
（実施例９）
実施例９として、ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータについて図１９を参照して述べる。
【００３７】
基板としては、図１９に示すようにガラス板を用い、サンプルサイズとして１．８ｃｍ ｘ １．８ｃｍとする。厚さは０．１５ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を１６ｍｇ用いる。ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ ＧＳ−６００−１を８ｍｇ用いる。蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は２：１となる。接着剤を１００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体を入れてよく混合する。この混合体を１．８ｃｍ ｘ １．８ｃｍガラス板に塗布し、乾かして粒子線検出用シンチレータとする。
【００３８】
本粒子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管Ｒ１９２４Ａに装着し、α線に対する蛍光波高分布を測定した。測定した結果を図２０に示す。比較のため測定した、セルロースを主な構成材とし、添加剤アルキドを用いた有機接着剤を用いて同じ条件で作製した粒子線検出用シンチレータの蛍光波高分布を同時に示す。この結果、無機接着剤を用いてもα線に対してほぼ同じ粒子線検出特性を示すことがわかった。
（実施例１０）
実施例１０においては、これまでの実施例のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌの代わりにＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータについて、図２１を参照して述べる。
【００３９】
基板としては、図２1に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍ ｘ ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）を用いる。中性子コンバータである６ＬｉＦについては６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、６ＬｉＦの量を１２０ｍｇ用いる。接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカーを６０ｍｇ用いた中性子検出用シンチレータについて述べる。
【００４０】
蛍光体と６ＬｉＦと接着剤の比は４：２：１となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍ ｘ ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。
【００４１】
本中性子線用シンチレータについて、浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ２の中性子束を持つ２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図２２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布をそれぞれ示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用い、接着剤として和信ペイント製のクリアラッカーを用いた中性子検出用シンチレータはそれぞれ、３９．９％まで改善することがわかった。
（実施例１１）
実施例１１においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４２】
ＺｎＳ蛍光体の遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難となる問題を解決するために、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くする。
【００４３】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で２％のＮａ（ナトリウム）を添加した試料をカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００４４】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化してプロットした図を図２３に示す。蛍光スペクトルが短い波長側にシフトすることがわかる。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の場合、波長が短い蛍光部分に蛍光寿命が短い成分が多く含まれることが既に確認されている。このため、α線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が２６０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２３０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１２）
実施例１２においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４５】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で０．２％、２％及び５％のＮａ（ナトリウム）を添加した３つの試料をそれぞれカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００４６】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化して３種類についてプロットした図を図２４に示す。蛍光スペクトルがＮａ（ナトリウム）の添加量の増加とともに短い波長側にシフトすることがわかる。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の場合、波長が短い蛍光部分に蛍光寿命が短い成分が多く含まれることが既に確認されている。このため、Ｎａ（ナトリウム）の添加量が２％の濃度の試料に対してα線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が３１０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２５０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１３）
実施例１３においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４７】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）と日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）を混合しこの混合した蛍光体をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で２％のＮａ（ナトリウム）を添加した試料をカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００４８】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化してプロットした図を図２５に示す。蛍光スペクトルが少し短い波長側にシフトすることがわかる。α線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が２６０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２３０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来よりも蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１４）
実施例１４においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＣ（炭素）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
【００４９】
本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で０．２％から２％までのＣ（炭素）を添加した試料をそれぞれカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。
【００５０】
焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化して０．７％のＣ（炭素）についてプロットし比較した図を図２６に示す。添加量が０．２％から２％までの濃度の試料に対してα線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果を図２７に示す。Ｃ（炭素）の添加量の増加とともにＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が短くなり、さらに増加するまた悪くなることがわかる。０．７％のＣ（炭素）の添加の場合が最も早く２００ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
[発明の効果]
【００５１】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、本発明の今までにない無機接着剤あるいは有機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータを用いることにより検出効率を改善することができる。また、基板にＺｎＳ蛍光体あらかじめ塗布することにより、検出効率の改善及び蛍光スペクトルの改善を行なうことができる。さらに、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くすることができる。このため、本発明の中性子検出用シンチレータを検出器に用いることにより、大強度のパルス中性子を用いた飛行時間法（ＴＯＦ）法による中性子散乱実験に不可欠な中性子イージング検出器に要求されていた、広い中性子エネルギー範囲における高検出効率で高計数率な中性子イメージングを実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図２】ＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。（市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布の同時に示している。後の図についても比較のため同時にプロットしている。）
【図３】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図４】ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図５】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図６】ＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図７】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図８】接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図９】接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１０】接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１１】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１２】接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１３】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１４】接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１５】ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１６】接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１７】ＺｎＳ蛍光体のみを接着剤で混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤とを混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図１８】ＺｎＳ蛍光体のみを接着剤で混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤と混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータと、基板にＺｎＳ蛍光体を塗布しないこと以外同じ条件で作製した従来型の中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。
【図１９】ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータの構成を示す図である。
【図２０】ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータとセルロースを主な構成材とし、添加剤アルキドを用いた有機接着剤を用いて同じ条件で作製した粒子線検出用シンチレータの蛍光波高分布を示す図である。
【図２１】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌの代わりにＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。
【図２２】ＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を示す図である。
【図２３】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２４】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２５】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２６】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２７】ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの炭素添加量が０．２％から２％までの濃度のシンチレータについてα線に対する蛍光寿命をプロットした図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項２】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項３】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項４】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた有機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項５】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項６】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項７】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項８】
ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、請求項１−７の製作方法を用いて、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤と混合して塗布し、作製することを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項９】
ＺｎＳ蛍光体を接着剤と混合し基板に塗布することにより作製する粒子線検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２を構成材とした無機接着剤、あるいはＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を構成材とした無機接着剤、あるいはＳｉＯ２とＴｉ２Ｏ２を構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１０】
請求項１−９において、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、あるいはＺｎＳ：Ａｇ、ＡｌあるいはＺｎＳ：Ｃｕを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１１】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）をｍｏｌ％で０．２％ないし５％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１２】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）をｍｏｌ％で０．２％ないし５％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、Ｎａを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１３】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）をｍｏｌ％で０．２％ないし５％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１４】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌに付加材としてＣ（炭素）をｍｏｌ％で０．２％ないし２％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項２】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を主構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項３】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２とＴｉＯ２を主構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項４】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた有機接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項５】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項６】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項７】
ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータとして６ＬｉＦ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中性子検出用シンチレータにおいて、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いることを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項８】
ＺｎＳ蛍光体を接着剤で混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、請求項１−７の製作方法を用いて、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである６ＬｉＦを接着剤と混合して塗布し、作製することを特長とした中性子検出用シンチレータ。
【請求項９】
ＺｎＳ蛍光体を接着剤と混合し基板に塗布することにより作製する粒子線検出用シンチレータにおいて、接着剤としてＳｉＯ２を構成材とした無機接着剤、あるいはＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を構成材とした無機接着剤、あるいはＳｉＯ２とＴｉ２Ｏ２を構成材とした無機接着剤を用いることを特長とした粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１０】
請求項１−９において、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、あるいはＺｎＳ：Ａｇ、ＡｌあるいはＺｎＳ：Ｃｕを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１１】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）をｍｏｌ％で０．２％ないし５％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１２】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）をｍｏｌ％で０．２％ないし５％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、Ｎａを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１３】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）をｍｏｌ％で０．２％ないし５％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【請求項１４】
請求項１−９において、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌに付加材としてＣ（炭素）をｍｏｌ％で０．２％ないし２％添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃを用いた中性子検出用シンチレータ及び粒子線検出用シンチレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００７−７０４９６（Ｐ２００７−７０４９６Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５９９７１（Ｐ２００５−２５９９７１）
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（５９８１２９３１４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（５９８１２９３１４）
【Ｆターム（参考）】
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