JP2005274379A - 放射線検出器用遮蔽体及び放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長が半導体素子に入射することによって生じる半導体素子のマルファンクションを防止する構成を有する放射線検出器用遮蔽体及び放射線検出器を明らかにする。
【解決手段】Ｘ線やγ線などの放射線を検出する半導体素子の前面に、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長であり、当該半導体素子にマルファンクションを生じさせる領域（及び強さ）の波長の通過を阻止ないし減少させる働きを有する遮蔽体を配設した構成の放射線検出器に用いられる前記遮蔽体であって、樹脂又はエラストマーを主成分とし、ナノスケールの微細炭素繊維を含有することを特徴とする放射線検出器用遮蔽体である。
【選択図】 図１

Description

本発明は放射線検出器用遮蔽体及び放射線検出器に関し、更に詳しくは、放射線を検出する素子として半導体を利用するタイプであり、可視光線領域を含む電磁波によるノイズを除去してＳ／Ｎ比を向上させるメカニズムを備えている放射線検出器用遮蔽体及びこの遮蔽体を配設した放射線検出器に関する。

特許文献１には、放射線検出素子として半導体を利用するタイプの放射線検出器で、放射線を検出する半導体として、ＣｄＴｅ或いはＣｄＺｎＴｅを用いるものが開示されている。

特許文献２には、放射線施設内のγ線等の空間線量率分布を測定する放射線検出器であり、有感面に平行な面状のＰＮ接合を内部に有した半導体を検出部（センサ）として用いる放射線検出器が開示されている。また、同文献には、半導体の有感面の前面に放射線減衰フィルタを備えることにより、検出部の容量負荷を軽減して増幅器で生じるノイズを抑制し、熱雑音等に特に埋もれやすい検出器の低エネルギー側の感度を向上させる構成が開示されている。

特許文献３には、ＰＩＮフォトダイオードの検出部に利用するα線センサーであり、検出部上側に、α線以外の電磁波の入射を防止する目的としてアルミニウム或いはベリリウムなどの薄膜が遮光膜（遮光用アルミ蒸着膜／アルミナイズドマイラー）として、ＣＶＤやスパッタリングなどの真空応用技術により形成されている構成が開示されている。アルミナイズドマイラーとはポリオレフィンなどの高分子材料製のフィルムにアルミニウム薄膜を形成したもので、安価なＰＩＮフォトダイオードをセンサー主部として用いながら、センサー前面からの電磁ノイズを遮断することができるため、正確なα線測定が可能となった、と説明されている。

特許文献４には、放射線検出の入射窓を開放或いは薄膜を設ける半導体式放射線検出器において、検出素子の実装基板の余分な表面或いは裏面に、検出素子と電気的に絶縁した状態で導電性の金属板或いは蒸着板を設ける構成の半導体式放射線検出器が開示されている。

特許文献５には、放射線作業者が作業中に被曝する放射線量を測定する個人被曝線量計に用いられる放射線検出器であり、シリコン半導体素子からなる半導体γ線検出素子で形成されるγ線検出系と、シリコン半導体放射線検出素子の表面にボロンの同位体であるボロン−１０をドープし、ボロン−１０と中性子線の核反応で生ずるα線を検出することによって中性子線を測定する半導体中性子線検出素子で形成されるから成る中性子線検出系の２系統の検出系を備えた放射線検出器が開示されている。
特開２０００−２９２５４４号 特開平１１−１０９０３８号 特開平１０−２１３６６６号 特開平８−２０１５２５号 特開平６−３４７６３号

例えば、約１０^−６（ｃｍ）〜１０^−１０（ｃｍ）の波長領域のＸ線或いは約１０^−８（ｃｍ）〜１０^−１２（ｃｍ）の波長領域のγ線などを検出する放射線検出器において、半導体を放射線検出素子とする構成では、利用する半導体素子の種類や型式にもよるが、紫外線・可視光線・赤外線・電波などの非対象領域の波長による影響を受け、実際にはこれらがノイズ源となりＳ／Ｎ比に悪影響を与えており、特に、検出しようとしているエックス線やγ線が微弱である場合には、検出精度が問題となる。

上記から明らかなように、本発明は、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長が半導体素子に入射することによって生じる半導体素子のマルファンクションを防止する構成を有する放射線検出器用遮蔽体及び放射線検出器を明らかにすることを課題とするものであり、更に詳しくは、Ｘ線やγ線などの放射線を検出する半導体素子の前面に、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長であり、当該半導体素子にマルファンクションを生じさせる領域（及び強さ）の波長の通過を阻止ないし減少させる働きを有する遮蔽体を配設した構成の放射線検出器に用いられる前記遮蔽体及びこの遮蔽体を用いた放射線検出器を明らかにすることを課題とするものである。

上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
１．Ｘ線やγ線などの放射線を検出する半導体素子の前面に、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長であり、当該半導体素子にマルファンクションを生じさせる領域（及び強さ）の波長の通過を阻止ないし減少させる働きを有する遮蔽体を配設した構成の放射線検出器に用いられる前記遮蔽体であって、樹脂又はエラストマーを主成分とし、ナノスケールの微細炭素繊維を含有することを特徴とする放射線検出器用遮蔽体。

２．前記樹脂が熱可塑性樹脂である場合、メルトインデックス（ＭＩ）が２ｇ／１０ｍｉｎ．〜４０ｇ／１０ｍｉｎ．の樹脂であることを特徴とする前記１に記載の放射線検出器用遮蔽体。

３．前記エラストマーは、ウイリアムズ可塑度８０〜４００であることを特徴とする前記１に記載の放射線検出器用遮蔽体。

４．上記微細炭素繊維が、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤーの、少なくとも１種類または２種類以上の混合物であることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の放射線検出器用遮蔽体。

５．上記カーボンナノチューブまたはカーボンナノワイヤーの、繊維長さ方向に直角な外形の直径が０．４〜１００ｎｍであることを特徴とする前記４に記載の放射線検出器用遮蔽体。

６．上記微細炭素繊維が、フラーレンまたはメタルフラーレンを内包するカーボンナノチューブであることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の放射線検出器用遮蔽体。

７．上記微細炭素繊維が、筒の軸方向に直角の断面の形状が非円形となる不連続な面を軸方向の一部の長さに渉って有する構造を導入したものであることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の放射線検出器用遮蔽体。

８．上記微細炭素繊維が、筒状のグラフェンシートが軸方向に対する放射方向に積層した構造の繊維状物質であって、筒を構成するシートが、その筒の軸方向に直角の断面の一部に連続的な曲率を持たない直線又は曲線となる不連続な面を軸方向の一部の長さに渉って有し、その筒の該断面の最大径が１００ｎｍ以下、該断面の中心部に軸方向に連なる連続した中空部を有するアスペクト比が１０^５以下であり、軸方向の任意の位置における軸に直角の断面が電子顕微鏡による観察で等高線様の縞模様を示し、該断面でグラフェンシートの間隔が不均一な微細炭素繊維であることを特徴とする前記７に記載の放射線検出器用遮蔽体。

９．前記１〜８のいずれかに記載の遮蔽体を配設した放射線検出器。

本発明に係る放射線検出器によれば、Ｘ線やγ線などの放射線を検出する半導体素子の前面に、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長であり、当該半導体素子にマルファンクションを生じさせる領域（及び強さ）の波長の通過を阻止ないし減少させる働きを有する特定の遮蔽体を配設した構成であるから、検出しようとするＸ線やγ線などの放射線が選択的に半導体素子に入射されるので、Ｓ／Ｎ比を著しく向上させることができ、頭記した課題が解決される。

第１の実施態様を図１に従って説明する。
図１において、ハウジング１１０は、内部に収納した電子回路などの機器類を保護するもので、内部を気密ないし水密状態に維持することができるものであることが好ましく、更には、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域の放射線だけでなく、紫外線・可視光線・赤外線・電波など非対象波長領域の波長を遮断できる構成であることが好ましい。

本発明においては、ハウジング１１０をどのような素材で形成するかは、発明の構成要件ではなく、従って、利用可能な素材としては、例えば、アルミニウム又はその合金ないし混合物・銅又はその合金ないし混合物・鉛又はその合金ないし混合物・その他の金属単体又はその合金ないし混合物、或いは、これら素材と同等の物性を有する合成樹脂の単体又は複合材（金属素材との複合材を含む）などが概括的に挙げられる。

また、ハウジング１１０をどのような形状・サイズにするかの構成も、本発明の必須構成要件ではなく、従って、図１以下に示すように、上面又は下面ないしは四周側面に、放射線検出素子１２０に通じる窓１１１が形成されている型式のものであればよい。尚、窓１１１の形状・サイズは、放射線検出素子１２０の形状・サイズに対応していることが好ましい。

本発明において利用可能である放射線検出素子１２０としては、半導体タイプのもの、例えば、浜松ホトニクス社製「Ｓｉｎ ＰＩＮフォトダイオードＳ３０７１」などが挙げられるが、この例は限定的ではない。

窓１１１の上面には、遮蔽体１３０が配設される。この遮蔽体１３０は、機器が検出しようとする波長領域の放射線を通過させる物性を持つと同時に、紫外線・可視光線・赤外線・電波など非対象波長領域の波長の通過を阻止（遮断）ないし減少（減衰）させる働きを有する。また、これら非対象波長領域の波長であっても所定値を超える強度（この強度は、特定波長領域の放射線を検出するよう選択された放射線検出素子１２０の特性に従う）のものだけを遮断ないし減衰させる特性をもつように構成することもできる。

本発明は、図１に示すように、遮蔽体１３０の上面を保護するため、例えば保護被覆１３５を設ける構成を包含する。この保護被覆１３５は、機器が検出しようとする波長領域の放射線を通過させるに障害となる物性を持たないことが要求されるが、紫外線・可視光線・赤外線・電波など非対象波長領域の波長の通過を阻止（遮断）ないし減少（減衰）させる物性を持ってもよいし、持たなくてもよい。

従って、本発明としては、（１）上記保護被覆１３５を配設しない構成、（２）保護被覆１３５を配設する構成、（３）保護被覆１３５が、前述した遮蔽体１３０と共働して紫外線・可視光線・赤外線・電波など非対象波長領域の波長の通過を阻止（遮断）ないし減少（減衰）させるよう機能させる構成、等を包含することとなる。

遮蔽体１３０の配列は、図１に示すように、ハウジング１１０の外側で窓１１１の上面に配設する構成、図２に示すように、遮蔽体１３１を、ハウジング１１０の内側で窓１１１と放射線検出素子１２０との間に介在させる構成、及び両者の組合せ構成、等が採用可能である。

上記説明は、遮蔽体１３０・１３１が、例えば板状体に形成され、可撓性を持たないか或いは可撓性が少ない場合の構成であるが、例えばフィルム状などのように可撓性を持つものか或いは可塑性を有するものとして形成される態様では、遮蔽体１３２は、図３に示すように、窓１１１とその周辺部の形状に対応して、所謂密着状態に変形させて配設されることがある。後者の構成では、変形遮蔽体１３２として可塑性を有するプラスチックス（液状体を含む）で構成し、塗布或いは粘着の後で、熱或いは紫外線照射などで硬化させる態様を包含する。

尚、図２及び図３に示す態様においても、保護被覆１３５に関しては、図１に関連して説明した３態様等の構成が採用可能である。
また、遮蔽体１３０〜１３２、保護被覆１３５の表面を粗面に形成することは、可視光線などを乱反射させることで、放射線検出素子１２０への透過量を減少させる効果があり、好ましい実施態様である。

次に、遮蔽体１３０〜１３２の組成及びその製造方法を具体的に説明する。
代表例として、遮蔽体１３０〜１３２をシート状ないし板状体とする態様を説明する。素材として、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと略称することがある。）を含有するシリコーンゴム（以下、Ｓｉゴムと略称することがある。）を用い、これをシート状ないし板状に成形して遮蔽体１３０〜１３２とする。

遮蔽体１３０〜１３２として利用するシート状ないし板状体の厚みは、様々に設定することができる。例えば、０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．３〜３ｍｍである。

本発明の放射線検出器用遮蔽体の主成分として利用できる熱硬化性樹脂としては、汎用熱硬化性樹脂［フェノール樹脂、アミノ樹脂（ユリア樹脂、メラミン樹脂）、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フタル酸ジアリル樹脂］、特殊熱硬化性樹脂（ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂）、熱硬化性エラストマー（ポリウレタン、シリコーンエラストマー、ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、ＩＩＲ、ＣＲ、ＣＨＲ、ＣＨＣ、ＡＣＭ、フッソゴム）、及び複合材料（シートモールディングコンパウンド、バルクモールディングコンパウンド）等が挙げられる。

本発明の放射線検出器用遮蔽体の主成分として利用できる熱可塑性樹脂としては、汎用熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、繊維素系樹脂など）、汎用エンジニアリング樹脂［ナイロン（ポリアミド）、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなど］、及び耐熱エンジニアリング樹脂（ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリアクリレート、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロエチレンなど）等が挙げられる。

本発明の放射線検出器用遮蔽体の主成分として好ましく利用できる熱可塑性エラストマーとしては、熱可塑性樹脂（以下、樹脂成分ともいう）と動的架橋されたエラストマー成分とを含み、該動的架橋されたエラストマー成分が樹脂成分からなる連続相中に分散された構造を有する熱可塑性エラストマーが挙げられる。

上記樹脂成分としては、熱成形可能な公知の熱可塑性樹脂を広く用いることができ、たとえばポリオレフィン系樹脂（例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレンなどのポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンプロピレン共重合体樹脂）、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体）、ポリエステル系樹脂（例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリエステル共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミド酸／ポリブチレートテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル）、ポリエーテル系樹脂（例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））、ポリニトリル系樹脂（例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体）、ポリメタクリレート系樹脂（例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル）、ポリビニル系樹脂（例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体）、セルロース系樹脂（例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース）、フッ素系樹脂（例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体（ＥＴＦＥ））、イミド系樹脂（例えば芳香族ポリイミド（ＰＩ））、ポリアセタールなどを用いることができる。

また樹脂成分として、結晶性熱可塑性樹脂からなるハードセグメントと非晶性のソフトセグメントから構成されるいわゆる熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を用いることもできる。具体的にはポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、フッ素ポリマー系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどのＴＰＥが挙げられる。

より具体的には、ポリウレタン系エラストマーとしては、短鎖グリコールジイソシアナートをハードセグメントとし、長鎖ポリオールをソフトセグメントとするもの、ウレタンおよびウレア結合に富んだハードセグメントとポリエーテルを主とするソフトセグメントとからなるものが挙げられる。ポリエステル系エラストマーとしては、ポリブチレンテレフタレートをハードセグメントとし、長鎖のポリオールやポリエステルをソフトセグメントとするものが挙げられる。フッ素ポリマー系エラストマーとしては、フッ素樹脂成分をハードセグメントとし、フッ素ゴム成分をソフトセグメントとするものが挙げられる。ポリアミド系エラストマーとしては、ナイロンをハードセグメントとし、ポリテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするものが挙げられる。

上記の中でも、コスト、摩擦係数、融点などを考慮すると、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー（ＣＯＰＥ）などが好ましく用いられる。また樹脂成分としてこれらを単独を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

またエラストマー成分としては、たとえば以下のようなエラストマーおよびこれらのまたはこれらを含む任意の混合物とすることができる。ジエン系ゴムおよびその水素添加物（たとえばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲおよび低シスＢＲ）、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ）、オレフィン系ゴム（たとえばエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ＥＰＭなどのエチレンプロピレンゴム）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ＩＩＲ、イソブチレンと芳香族ビニルまたはジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アイオノマー）、含ハロゲンゴム（たとえばＢｒ−ＩＩＲ、ＣＩ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、ＣＲ、ヒドリンゴム（ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）、シリコンゴム（たとえばメチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム）、含イオウゴム（たとえばポリスルフィドゴム）、フッ素ゴム（たとえばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム）、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、熱可塑性エラストマー（たとえばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー）などを挙げることができる。

これらのうちでも、コスト、耐薬品性等を考慮すると、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などのオレフィン系ゴム、ジエン系ゴムまたはその水素添加物、含ハロゲンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムが好ましく用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記の樹脂中、本発明においてエラストマーは、ウイリアムズ可塑度８０〜４００のもの、好ましくは１３０〜２２０のもの、熱可塑性樹脂はメルトインデックス（ＭＩ）が２ｇ／１０ｍｉｎ．〜４０ｇ／１０ｍｉｎ．、好ましくは３ｇ／１０ｍｉｎ．〜４０ｇ／１０ｍｉｎ．、熱硬化性樹脂は、粘度０．６〜２００００Ｐａ．ｓのもの、好ましくは、１００〜１０００Ｐａ．ｓ、特に３００〜７００Ｐａ．ｓのものが良い。

次に、本発明の必須成分である微細炭素繊維について説明する。
本発明が対象とする微細炭素繊維であるカーボンナノチューブやカーボンナノワイヤーは特異な微細構造を有する。特にカーボンナノチューブはグラフェンシートが同心円状に積層した構造を持ち、外形の直径が０．４〜１００ｎｍの中空構造を有する繊維状物質であり、半導体から金属までの特性を示す物質である。Ａ．ＯＢＥＲＬＩＮ ａｎｄ Ｍ．ＥＮＤＯが最初にその存在と合成方法を報告し［Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｖｏｌ３２，ｐｐ３３５〜３４９（１９７６）］、その後、飯島らによってその中空構造の電子顕微鏡撮影に成功したことが報告され（Ｉｉｊｉｍａ，ｅｔ，ａｌ Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ３５４，Ｎｏ．６３４８，ｐｐ５６〜５８，７Ｎｏｖ．１９９１）、さらにはハイピリオン カタリシス インターナショナル インコーポレイテッドが微細炭素繊維に関する技術を特開昭６２−５００９４３号として特許出願している。カーボンナノワイヤーも上記カーボンナノチューブに近い特徴をもつと言われている。

合成樹脂に種々の添加剤ないしは混合物を加えることにより、その用途に応じた物理的・化学的性質を所望のものに改変することは広く行われていることである。カーボンナノチューブまたはカーボンナノワイヤーの如き微細炭素繊維を加えることにより、これら物質の持つ半導体的、金属的性質を樹脂に付与することは、樹脂の応用範囲を革命的に広げることができるため、上記飯島等の報告以降、数多く試みられている。

一般に、カーボンナノチューブに代表される微細炭素繊維は微細な繊維が絡み合った構造で生成され、これを樹脂に混練する時には困難が伴う。これを克服するため、種々の方法が提案されている。例えば特表２０００−５１１８６４号では添加物を加えるか、添加物を微細炭素繊維と反応させることによって樹脂との混合を容易にすることを提案している。さらには、樹脂のモノマーに微細炭素繊維を混合し、微細炭素繊維の周りにポリマーを形成することによって、均一な微細炭素繊維混合の樹脂を製造することも試みられている。

次に、本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維について説明する。
本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、筒状のグラフェンシートが軸方向に対する放射方向に積層した構造の繊維状物質であって、筒を構成するシートが、その筒の軸方向に直角の断面の一部に連続的な曲率を持たない直線又は曲線となる不連続な面を軸方向の一部の長さに渉って有し、その筒の該断面の最大径が１００ｎｍ以下、該断面の中心部に軸方向に連なる連続した中空部を有するアスペクト比が１０^５以下であり、軸方向の任意の位置における軸に直角の断面が電子顕微鏡による観察で等高線様の縞模様を示し、該断面でグラフェンシートの間隔が不均一な微細炭素繊維である。

また、本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、軸方向に少なくとも一箇所以上の屈折点を有し、その屈折点を挟む両側は直線状であって、その直線部分の長さが軸に直角の断面の最大径以上であり、屈折点ではその両側で軸に直角の断面の面積が、非連続的に変化し、グラフェンシートが非連続である部分が存在し、そしてグラフェンシートに６員環ではない炭素環構造が存在する。

さらに、本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、軸方向の任意の位置における軸に直角の断面が電子顕微鏡による観察で等高線様の縞模様を示し、該断面でグラフェンシートの間隔が繊維長全体に渉り変化する隣り合うグラフェンシート層を有する非黒鉛性の多層構造からなり、Magnetoresistanceの値が磁束密度の変化に対して負の値をとり、Ｘ線回折の格子点で（１１２）点を明瞭に有しない。また、中空部の断面の最大径が、１０ｎｍ以下で、その変化量が２ｎｍ以下、断面積の最大値と最小値の差が１％以上である微細炭素繊維である。

本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、また、繊維の最外層表面にアモルファス炭素が析出し、その最大厚みが１０ｎｍ以下であり、繊維の比表面積が２００ｍ^２／ｇ以下である。

本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、ＣＶＤまたはＣＣＶＤ法で１３００℃以下の温度で製造されたままの軸に直角の断面の外径が１００ｎｍ以下の微細炭素繊維、および好ましくは、その繊維をさらに３０００℃以下で処理して得たものである。

本発明は、さらに上記特徴の構造のいずれか１つ以上を持つ微細炭素繊維を全体の０．００１％以上含む繊維径１００ｎｍ以下の微細炭素繊維集合体も含むものである。本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維の利用にあたっては、この集合体の形態で利用されることが多い。

本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、筒の軸方向に直角の断面の形状が非円形となる不連続な面を軸方向の一部の長さに渉って有する構造を導入したものである。
これにより、本発明に好ましく用いられる微細炭素繊維は、曲がりにくく、弾性、すなわち変形後も元の形状に戻ろうとする性質を付与することができるので、凝集時に絡み合った構造となりにくく、絡み合っても容易に解すことができる。したがって、凝集構造中で絡み合い構造をとりがたく、マトリックス材料に混合する際に容易に分散させることができる。

尚、本発明に用いる樹脂は、エストラマーであってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよいが、シリコーン樹脂の場合、用いられるシリコーンゴムは、ポリシロキサンベースポリマーの重合度は１０００以上のもの、いわゆるミラブル型と称されるものが好ましい。

尚また、本発明に用いられる樹脂は、ゴムであってもエラストマーであってもよく、シリコーンゴム等のように硬化に加硫剤を要する樹脂は、加硫剤を含有していても良いし、含有しなくてもよいが、加硫剤を含有しない場合、放射線検出器用遮蔽体成形工程前に添加されればよい。加硫剤を加える時期は、微細炭素繊維の混練の前、混練中又は混練の後で成形前までなど、何時でもよい。

本発明の放射線検出器用遮蔽体には、カーボンナノチューブに代表される微細炭素繊維以外にも、公知の添加剤を含有せしめてもよい。

そして、本発明に好ましく用いられるカーボンナノチューブとしては、公知の各種のものを１又は２以上組合せて採用できる。

本発明に用いられるような、ナノスケール微細炭素繊維を、化学反応を伴うことなく樹脂又はエラストマー中に混合分散するには、どのような技術であってもよい。ナノスケール微細炭素繊維の含有量は、１〜３０重量％、特に５〜２５重量％であることが好ましい。

本発明の放射線検出器用遮蔽体を用いて放射線検出器を製造する技術については、公知の技術を特別の制限なく採用でき、例えば、前記特許文献１〜５の記載を参酌できる。

以下、本発明を実施例により実証する。

○原材料
シリコーンゴム（以下、Ｓｉということもある。）として、予め過酸化加硫剤（硬化剤）が添加済み（以下に示すように、本実施例は製品成形まで行なうため、加硫剤を予じめ添加したものを使用した。）のミラブルシリコーンゴム（信越化学工業社製ゴムパウンド、ウイリアムズ可塑度２５０相当品）を利用した。ゴム硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度計で３０度及び５０度のものである。

カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）として、（株）カーボン・ナノテク・リサーチ・インスティチュート社製ＣＮＴ２０試作品を利用した。

○試料の調整
カーボンナノチューブの添加量（重量％）は、最終の含有濃度が２０％となるよう、ＣＮＴ＋Ｓｉ＝１０ｇとなるよう、各試料を次のように調整した。

ＣＮＴ量 Ｓｉ量 合計
試料１ａ （ゴム硬度３０度） ２．０ｇ＋８．０ｇ＝１０ｇ
試料１ｂ （ゴム硬度５０度） ２．０ｇ＋８．０ｇ＝１０ｇ

○試料の形成
上記した試料１ａ及び試料１ｂに対応させるべく、ゴム硬度３０度とゴム硬度５０度のシリコーンゴムを秤量し、上記濃度のカーボンナノチューブを秤量し、下記により混錬して、２種類の試料を作成した。

○混練
三本ロール混錬機を利用して、混錬を繰り返し、上記２種類の試料を作成した。

○成形試験
上記２種類の試料を材料として、プレス機として竪型の型締め成形機を用い、プレス圧力７５トン、金型温度１８０度、加硫時間３分に設定して、「長さ３０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚み１．０ｍｍ」である遮蔽体試料を成形した。

成形手順は、コンプレッション成形の方法で、キャビティ製品部に上記した試料を載置し、プレス機にて加圧した。加圧の際、加圧開始後に一旦金型を開き（加圧中断）、製品部とゴム（前記試料）との隙間に溜まっている空気を排出し、再度加圧／加硫した。加圧／加硫が完了後、金型を開いて成形品の取り出しを行った。

遮蔽体として上記で得られた２種類の遮蔽体試料を用い、かつ放射線検出素子として浜松ホトニクス社製「Ｓｉｎ ＰＩＮフォトダイオードＳ３０７１」を用いて、図１に示した構成の測定器を作製し、夫々放射線量を測定した。

比較のため、浜松ホトニクス社製放射線センサー（測定器）「ＨＡＭＡＭＡＴＳＵＳ３５０７」を用いて、同一の条件の下で、放射線量を測定し、比較実験例とした。

本発明による２種類の遮蔽体試料からは、いずれも長期に亘るノイズ除去性能の優れた放射線検出器が得られることが確認された。一方、比較実験例では、ノイズ除去能がなく、放射線測定が困難であった。

実施例１の遮蔽体試料の製造において、ミラブルシリコーンゴムに変えて、宇部興産社製ＵＢＥナイロン１０１１、ＭＩ ９０ｇ／１０ｍｉｎ．、及び帝人化成社製パンライト（ＰＣ）Ｌ−１２２５Ｌ、ＭＩ ２０ｇ／１０ｍｉｎ．を用いたことのみ異ならせた試作品を製作し、同じく遮蔽体試験片を得た。これを用いたことのみ異ならせて、実施例１と同じ実験を行ったところ、いずれも、長期に亘るノイズ除去性能の優れた放射線検出器であった。

本発明に係る放射線検出器の第１実施例の概略断面図 本発明に係る放射線検出器の第２実施例の概略断面図 本発明に係る放射線検出器の第３実施例の概略断面図

符号の説明

１１０−ハウジング
１１１−窓
１２０−放射線検出素子
１３０−遮蔽体
１３１−遮蔽体
１３２−遮蔽体
１３５−保護被覆

Claims (9)

1. Ｘ線やγ線などの放射線を検出する半導体素子の前面に、検出しようとするＸ線やγ線の波長領域に含まれない領域の波長であり、当該半導体素子にマルファンクションを生じさせる領域（及び強さ）の波長の通過を阻止ないし減少させる働きを有する遮蔽体を配設した構成の放射線検出器に用いられる前記遮蔽体であって、樹脂又はエラストマーを主成分とし、ナノスケールの微細炭素繊維を含有することを特徴とする放射線検出器用遮蔽体。
2. 前記樹脂が熱可塑性樹脂である場合、メルトインデックス（ＭＩ）が２ｇ／１０ｍｉｎ．〜４０ｇ／１０ｍｉｎ．の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器用遮蔽体。
3. 前記エラストマーは、ウイリアムズ可塑度８０〜４００であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器用遮蔽体。
4. 上記微細炭素繊維が、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤーの、少なくとも１種類または２種類以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射線検出器用遮蔽体。
5. 上記カーボンナノチューブまたはカーボンナノワイヤーの、繊維長さ方向に直角な外形の直径が０．４〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出器用遮蔽体。
6. 上記微細炭素繊維が、フラーレンまたはメタルフラーレンを内包するカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射線検出器用遮蔽体。
7. 上記微細炭素繊維が、筒の軸方向に直角の断面の形状が非円形となる不連続な面を軸方向の一部の長さに渉って有する構造を導入したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射線検出器用遮蔽体。
8. 上記微細炭素繊維が、筒状のグラフェンシートが軸方向に対する放射方向に積層した構造の繊維状物質であって、筒を構成するシートが、その筒の軸方向に直角の断面の一部に連続的な曲率を持たない直線又は曲線となる不連続な面を軸方向の一部の長さに渉って有し、その筒の該断面の最大径が１００ｎｍ以下、該断面の中心部に軸方向に連なる連続した中空部を有するアスペクト比が１０^５以下であり、軸方向の任意の位置における軸に直角の断面が電子顕微鏡による観察で等高線様の縞模様を示し、該断面でグラフェンシートの間隔が不均一な微細炭素繊維であることを特徴とする請求項７に記載の放射線検出器用遮蔽体。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の遮蔽体を配設した放射線検出器。