JP2012052072A - Thermoluminescent plate, thermoluminescent laminate, and method for manufacturing thermoluminescent plate and thermoluminescent laminate - Google Patents

Thermoluminescent plate, thermoluminescent laminate, and method for manufacturing thermoluminescent plate and thermoluminescent laminate Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoluminescent plate in which the light emission intensity distribution of thermoluminescent light is present in a visible light region not overlapping a peak of the light emission intensity due to heating, and which has a higher light emission intensity of thermoluminescence than the case where lithium triborate containing copper is used as a material; and to provide a method for manufacturing the same.SOLUTION: The thermoluminescent plate includes a thermoluminescent phosphor and an epoxy resin. The thermoluminescent phosphor includes lithium heptaborate as a parent body, and copper as a luminescence center present in the parent body, wherein the light emission intensity distribution in wavelength of thermoluminescence is only one and unimodal, and is present in the visible light region of shorter wavelengths than 600 nm.

Description

この発明は、放射線の3次元線量分布を取得するために利用される熱蛍光板状体、熱蛍光積層体、及びこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a thermoluminescent plate, a thermoluminescent laminate, and methods for producing them, which are used for obtaining a three-dimensional dose distribution of radiation.

周知の通り、近年の放射線治療では、放射線として例えば硬X線、電子線、または加速粒子線等を、照射する放射線の形状及び線量の大小を適宜設定して照射する3次元原体照射(3D−CRT)や強度変調放射線治療(IMRT)などの、高度な定位放射線照射が注目されている(例えば、非特許文献1参照)。これらの治療方法では、例えば治療計画装置を利用して放射線の照射位置や範囲、または出力等の種々のパラメータを設定して、放射線の照射を行う。これによって、例えば、病巣に近接する重要な臓器を避けて、病巣のみに高線量で放射線を照射する等の、精密な治療を実現させる努力がなされている。従って、このような放射線治療では、上述した各種パラメータを好適な値に決定することが重要である。そして、照射装置自体の機械的精度、装置が具える各種フィルタや線幅拡大器等の管理には、高い精度が求められる。   As is well known, in recent radiotherapy, for example, a hard X-ray, electron beam, or accelerated particle beam is irradiated as a three-dimensional conformation irradiation (3D) that appropriately sets the shape of radiation to be irradiated and the size of the dose. -CRT) and highly stereotactic radiation such as intensity-modulated radiation therapy (IMRT) are attracting attention (see Non-Patent Document 1, for example). In these treatment methods, for example, radiation planning is performed by setting various parameters such as the radiation irradiation position and range or output using a treatment planning apparatus. As a result, efforts are made to realize precise treatment, for example, avoiding important organs close to the lesion and irradiating only the lesion with radiation at a high dose. Therefore, in such radiotherapy, it is important to determine various parameters described above to suitable values. And high precision is calculated | required in management of the mechanical precision of irradiation apparatus itself, various filters with which an apparatus is provided, a line | wire width expander, etc.

そこで、このような放射線治療では、実施に際して、治療に用いる放射線の線量測定を行うことによって、上述した各種パラメータ値の決定や精度の検証を行う必要がある。特に、放射線を照射すべき病巣近傍における、放射線の立体的な線量分布に関しては、多くの経験的なデータを得る必要がある。   Therefore, in such radiotherapy, it is necessary to determine the above-mentioned various parameter values and verify the accuracy by measuring the dose of radiation used for the therapy. In particular, it is necessary to obtain a lot of empirical data regarding a three-dimensional dose distribution of radiation in the vicinity of a lesion to be irradiated with radiation.

ここで、放射線の立体的な線量分布、すなわち3次元線量分布を測定するための線量計として、熱蛍光板状体が立体的に複数枚積層されて構成された熱蛍光積層体が周知である(例えば特許文献1参照)。   Here, as a dosimeter for measuring a three-dimensional dose distribution of radiation, that is, a three-dimensional dose distribution, a thermoluminescent laminate including a plurality of three-dimensional thermoluminescent plate-like bodies is well known ( For example, see Patent Document 1).

特許文献1によれば、熱蛍光積層体を構成する熱蛍光板状体は、平板状の板状体であり、かつ熱蛍光物質、すなわち四ホウ酸リチウム等を母体とし、この母体に発光中心としてのマンガンが添加された熱蛍光物質を材料として形成されている。そして、この熱蛍光板状体によって構成された熱蛍光積層体に放射線照射を行えば、放射線の3次元線量分布を得ることができる。   According to Patent Document 1, the thermoluminescent plate-like body constituting the thermoluminescent laminate is a flat plate-like body, and a thermoluminescent substance, that is, lithium tetraborate or the like is used as a base, and the base is used as a light emission center. The material is formed from a thermoluminescent material to which manganese is added. And if a thermoluminescent laminated body comprised by this thermoluminescent plate-like body is irradiated with radiation, a three-dimensional dose distribution of radiation can be obtained.

より詳細には、熱蛍光積層体に対する放射線照射後に、それぞれの熱蛍光板状体にバラしてから、各熱蛍光板状体を加熱する。そして、各熱蛍光板状体から、この加熱により発生する熱蛍光の光強度分布を取得する。周知の通り熱蛍光の光強度と被曝線量とには一定の対応関係があるため、取得された光強度分布情報から、放射線が照射された面に沿った放射線の平面的な被曝線量分布(以下、単に線量分布とも称する)、すなわち2次元線量分布の情報を得ることができる。そして、これら得られた各線量分布情報を、元の熱蛍光積層体に照射した放射線の線量分布情報として復元すれば、立体的な、すなわち3次元線量分布を取得できる。   More specifically, after irradiating the thermoluminescent layered product with radiation, each thermoluminescent plate is heated after the thermoluminescent plates are separated. And the light intensity distribution of the thermofluorescence generated by this heating is acquired from each thermoluminescent plate. As is well known, there is a fixed correspondence between the light intensity of thermofluorescence and the exposure dose. Therefore, based on the acquired light intensity distribution information, the planar exposure dose distribution (hereinafter referred to as the radiation dose distribution along the surface irradiated with radiation) , Simply referred to as a dose distribution), that is, information on a two-dimensional dose distribution can be obtained. Then, if the obtained dose distribution information is restored as the dose distribution information of the radiation irradiated on the original thermoluminescent laminate, a three-dimensional, that is, three-dimensional dose distribution can be acquired.

また、特許文献1によれば、熱蛍光積層体を構成する熱蛍光板状体は、人体を構成する生体組織(例えば筋肉組織)と組織等価な、すなわち実効原子番号が同程度に調整されている。   According to Patent Document 1, the thermoluminescent plate-like body constituting the thermoluminescent laminate is tissue equivalent to a biological tissue (eg, muscle tissue) constituting the human body, that is, the effective atomic number is adjusted to the same level. .

そのため、特許文献1による熱蛍光積層体では、放射線が照射された場合に、例えば光電作用、コンプトン効果、電子対生成作用等の作用が、人体と同程度に生じる。従って、このような熱蛍光積層体を線量計として用いる場合には、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。   Therefore, in the thermoluminescent layered product according to Patent Literature 1, when radiation is irradiated, actions such as a photoelectric action, a Compton effect, and an electron pair generation action occur to the same extent as a human body. Therefore, when such a thermoluminescent layered product is used as a dosimeter, it is possible to acquire data on the radiation exposure dose to the human body using the obtained measurement values without performing various corrections. .

ここで、上述した特許文献1に開示されているマンガン含有の四ホウ酸リチウムの他に、線量計の材料として使用することが可能な熱蛍光物質として、例えば以下の熱蛍光物質が周知である(例えば、非特許文献2、非特許文献3、及び非特許文献4参照)。   Here, in addition to the manganese-containing lithium tetraborate disclosed in Patent Document 1 described above, for example, the following thermoluminescent materials are well known as thermoluminescent materials that can be used as a material for the dosimeter. (For example, refer nonpatent literature 2, nonpatent literature 3, and nonpatent literature 4.).

すなわち、非特許文献2及び非特許文献3によれば、銅を含有した三ホウ酸リチウム(LiB)が熱蛍光を示す熱蛍光物質であることが開示されている。 That is, according to Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, it is disclosed that lithium triborate (LiB 3 O 5 ) containing copper is a thermoluminescent material exhibiting thermofluorescence.

また、非特許文献4には、四ホウ酸リチウム(Li)、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)の熱反応合成物として熱蛍光物質が得られることが開示されている。そして、この非特許文献4では、これら四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)の混合比を変更することによって、この混合比に応じた様々な特性を有する熱蛍光物質を形成することが開示されている。 Non-Patent Document 4 discloses that a thermoluminescent material can be obtained as a thermal reaction product of lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), boron oxide, and copper (II) oxide. And in this nonpatent literature 4, the thermoluminescent material which has various characteristics according to this mixing ratio is formed by changing the mixing ratio of these lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide. It is disclosed.

なお、これら非特許文献2、非特許文献3、または非特許文献4に係る熱蛍光物質を材料として3次元線量分布を測定するための線量計を作成するためには、まず、例えば特許文献2に開示されているように、樹脂をバインダとして用いて熱蛍光物質を平板状の板状体に成型する。そして、この板状体を上述した特許文献1に開示されている熱蛍光板状体と同様に、複数枚積層することによって、熱蛍光積層体を作成できると考えられる。   In order to create a dosimeter for measuring a three-dimensional dose distribution using the thermoluminescent material according to Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, or Non-Patent Document 4 as a material, first, for example, Patent Document 2 The thermoluminescent material is molded into a flat plate-like body using a resin as a binder. And it is thought that a thermoluminescent laminated body can be produced by laminating | stacking this plate-like body similarly to the thermoluminescent plate-like body currently disclosed by patent document 1 mentioned above.

特開2010−127930号公報JP 2010-127930 A 特開昭61−269100号公報JP 61-269100 A

日本放射線技術学会雑誌 第58巻 第6号 IMRT(強度変調放射線治療)における線量検証 2002年 6月 p.761〜772Journal of Japanese Society of Radiological Technology Vol.58 No.6 Dose verification in IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy) June 2002 p. 761 to 772 Zeynep Ozdemir Jemir, Gulhan Ozbayoglu, and Aysen Yilmaz, J.Mater Sci(2007)42:8501−8508Zeynep Ozdemir Jemir, Gulhan Ozbayoglu, and Aysen Yilmaz, J. et al. Mater Sci (2007) 42: 8501-8508 CDPS−ICCD Card No.32−549CDPS-ICCD Card No. 32-549 V.W.Holovey, V.I.Lyamayev, A.M.Solomon, N.N.Birov, P.P.Puga, and V.T.Maslyuk, Neorganicheskie Materialy(Inorganic Materials),2006,Vol.42,No.11,pp1384−1392:Inorganic Materials,2006,Vol.42,No.11,pp1265−1272V. W. Holovey, V.M. I. Lyamayev, A.R. M.M. Solomon, N.M. N. Birov, P.M. P. Puga, and V.A. T.A. Maslyuk, Neoganichesky Material (Inorganic Materials), 2006, Vol. 42, no. 11, pp 1384-1392: Inorganic Materials, 2006, Vol. 42, no. 11, pp1265-1272

特許文献1に開示のマンガン含有の四ホウ酸リチウムにより構成された熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体は、熱蛍光の発光強度分布が550〜750nmの波長領域に存在する。   The thermoluminescent plate and thermoluminescent laminate composed of manganese-containing lithium tetraborate disclosed in Patent Document 1 have a thermoluminescent emission intensity distribution in the wavelength region of 550 to 750 nm.

ここで、一般に熱蛍光特性を有する物体を加熱し高温状態とした際には、周知の通りこの加熱に起因してその物体自体が発光する。この物体をマンガン含有の四ホウ酸リチウムとする場合は、加熱に起因するマンガン含有四ホウ酸リチウム自体の発光の強度分布は、短波長側のボトムが600nm付近の波長領域に存在する。従って、加熱に起因する発光強度分布の波長領域と熱蛍光による発光強度分布の波長領域とが部分的に重複する。   In general, when an object having thermoluminescent properties is heated to a high temperature state, the object itself emits light due to the heating as is well known. When this object is made of manganese-containing lithium tetraborate, the intensity distribution of light emission of the manganese-containing lithium tetraborate itself due to heating exists in the wavelength region where the bottom on the short wavelength side is near 600 nm. Therefore, the wavelength region of the emission intensity distribution resulting from heating partially overlaps the wavelength region of the emission intensity distribution due to thermofluorescence.

そして、特許文献1による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体は、熱蛍光を発生させるために、上述した加熱に起因する発光が発生しうる温度まで加熱を行う必要がある。   The thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to Patent Document 1 need to be heated to a temperature at which light emission due to the heating described above can occur in order to generate thermofluorescence.

そのため、熱蛍光による発光強度を正確に測定するために、例えば近赤外線カットフィルタを用いて熱蛍光による発光と加熱に起因する発光とを分離する必要がある。   Therefore, in order to accurately measure the light emission intensity due to thermofluorescence, it is necessary to separate light emission due to thermofluorescence and light emission due to heating using, for example, a near infrared cut filter.

また、非特許文献2及び非特許文献3による銅含有の三ホウ酸リチウムでは、熱蛍光の発光強度が低いという問題がある。   Further, the copper-containing lithium triborate according to Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 has a problem that the emission intensity of thermofluorescence is low.

また、非特許文献4による熱蛍光物質は、波長に係る熱蛍光の発光強度分布が紫外領域に存在する。   Further, in the thermoluminescent material according to Non-Patent Document 4, the emission intensity distribution of thermofluorescence related to the wavelength exists in the ultraviolet region.

既に説明したように、非特許文献4による熱蛍光物質を利用して3次元線量分布を測定するための線量計を作成するためには、樹脂をバインダとして用いて熱蛍光物質を板状体に成型する必要がある。特に、人体と組織等価な線量計を作成するためには、実効原子番号が人体と同程度の樹脂、すなわち例えばエポキシ樹脂をバインダとして板状体を形成することが好ましい。より具体的には、バインダとして用いるに当たり、好適な実効原子番号が人体と同程度のエポキシ樹脂として、例えばブレニー技研のGM−9005(商標名)が周知である。   As already explained, in order to create a dosimeter for measuring a three-dimensional dose distribution using a thermoluminescent material according to Non-Patent Document 4, a thermoluminescent material is made into a plate using a resin as a binder. It is necessary to mold. In particular, in order to create a dosimeter equivalent to the human body, it is preferable to form a plate-like body using a resin having an effective atomic number equivalent to that of the human body, for example, an epoxy resin as a binder. More specifically, for use as a binder, for example, GM-9005 (trade name) of Brennie Giken is well known as an epoxy resin having a suitable effective atomic number similar to that of the human body.

しかしながら、このようなバインダとして用いるエポキシ樹脂は紫外光を吸収する性質を有する。そのため、非特許文献4による熱蛍光物質では、3次元線量分布測定を目的とした線量計の材料として利用する場合には、熱蛍光が樹脂に吸収され、その結果、熱蛍光の発光強度が低くなるという問題がある。   However, the epoxy resin used as such a binder has a property of absorbing ultraviolet light. Therefore, in the thermoluminescent material according to Non-Patent Document 4, when used as a material for a dosimeter for the purpose of measuring a three-dimensional dose distribution, thermofluorescence is absorbed by the resin, and as a result, the emission intensity of thermofluorescence is low. There is a problem of becoming.

また、非特許文献4では、上述した紫外領域に熱蛍光の発光強度分布が存在する熱蛍光物質とは別に、410nm付近の波長領域に熱蛍光の発光強度分布が存在する熱蛍光物質(以下、非特許文献4による第2の熱蛍光物質とも称する)も開示されている。   In Non-Patent Document 4, in addition to the above-described thermoluminescent material having a thermoluminescent emission intensity distribution in the ultraviolet region, a thermoluminescent material having a thermoluminescent emission intensity distribution in the wavelength region near 410 nm (hereinafter, Non-Patent Document 4 also referred to as a second thermoluminescent material).

この非特許文献4による第2の熱蛍光物質は、温度に係る熱蛍光の発光強度分布が低温部すなわち94〜124℃程度の温度範囲内と高温部すなわち172〜186℃程度の温度範囲内とにそれぞれ存在する。   In the second thermoluminescent material according to Non-Patent Document 4, the emission intensity distribution of thermofluorescence according to temperature is in a low temperature portion, that is, in a temperature range of about 94 to 124 ° C, and in a high temperature portion, that is, in a temperature range of about 172 to 186 ° C. Exists in each.

ここで、温度に係る熱蛍光の発光強度分布が複数存在することは、放射線の照射を受けた際にその熱蛍光物質がエネルギーを蓄積する準安定状態が異なる温度に複数存在することを意味する。そして、このような熱蛍光物質では、熱蛍光を観測するための加熱を行った際に、各準安定状態間においてエネルギーの移動が起こる。その結果、ある準安定状態で熱蛍光物質に蓄積されたエネルギーが、複数の温度領域における異なる熱蛍光の発光強度分布に関与することとなる。そのため、被曝線量と熱蛍光の発光強度との関係が複雑化し、その結果、測定された熱蛍光の発光強度から被曝線量を算出する際に種々の補正を行う必要がある。   Here, the presence of a plurality of emission intensity distributions of thermofluorescence related to temperature means that there are a plurality of metastable states in which the thermofluorescent substance accumulates energy at different temperatures when irradiated with radiation. . In such a thermoluminescent material, when heating for observing thermofluorescence is performed, energy transfer occurs between the metastable states. As a result, the energy accumulated in the thermoluminescent material in a certain metastable state is involved in the emission intensity distribution of different thermofluorescence in a plurality of temperature regions. This complicates the relationship between the exposure dose and the emission intensity of thermofluorescence, and as a result, various corrections must be made when calculating the exposure dose from the measured emission intensity of thermofluorescence.

また、このような温度に係る熱蛍光の発光強度分布が複数存在する熱蛍光物質を繰り返し線量計として使用する場合には、先の測定における放射線照射によって蓄積されたエネルギーを放出させるために、次の測定を行う前に少なくとも高温部の熱蛍光の発光強度分布が存在する温度範囲よりも高い温度まで熱蛍光物質を加熱する必要がある。   In addition, when a thermofluorescent substance having a plurality of thermoluminescent emission intensity distributions related to such temperature is repeatedly used as a dosimeter, in order to release the energy accumulated by radiation irradiation in the previous measurement, Before performing the measurement, it is necessary to heat the thermoluminescent material to a temperature higher than at least the temperature range in which the emission intensity distribution of the thermofluorescence exists in the high temperature portion.

しかしながら、上述したエポキシ樹脂すなわち例えばGM−9005は180℃以上の温度における光学的な耐熱性を有していない。すなわち、GM−9005は、180℃以上に加熱することによって変色する。そのため、GM−9005は、180℃以上の温度下において熱蛍光による発光を吸収してしまう。従って、この非特許文献4による第2の熱蛍光物質を材料として3次元線量分布測定を目的とした線量計を作成する場合、高温部の熱蛍光の発光強度分布を十分な発光強度で測定することができないという問題がある。   However, the above-described epoxy resin, for example, GM-9005, does not have optical heat resistance at a temperature of 180 ° C. or higher. That is, GM-9005 changes color when heated to 180 ° C. or higher. Therefore, GM-9005 absorbs light emitted by thermofluorescence at a temperature of 180 ° C. or higher. Therefore, when creating a dosimeter for the purpose of measuring a three-dimensional dose distribution using the second thermoluminescent material according to Non-Patent Document 4, the thermoluminescence emission intensity distribution in the high temperature part is measured with sufficient emission intensity. There is a problem that can not be.

従って、非特許文献2、非特許文献3、または非特許文献4に係る熱蛍光物質を材料として熱蛍光板状体または熱蛍光積層体を作成した場合、これら熱蛍光板状体または熱蛍光積層体では、いずれも上述したような波長特性または温度特性に関する問題があるため、3次元線量分布測定に供する線量計として不利である。   Therefore, when a thermoluminescent plate or a thermoluminescent laminate is prepared using the thermoluminescent material according to Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, or Non-Patent Document 4, in these thermoluminescent plates or thermoluminescent laminates, These are disadvantageous as dosimeters used for three-dimensional dose distribution measurement because of the above-mentioned problems relating to wavelength characteristics or temperature characteristics.

この出願に係る発明者らは、研究を重ねた結果、銅含有の七ホウ酸リチウム(Li12)を熱蛍光物質として含む熱蛍光体が、可視領域でありかつ600nmよりも短波長である範囲内の波長領域に熱蛍光の発光強度分布を有し、さらにこの発光強度分布が130℃以下の温度範囲内に一つ存在することを見出した。 As a result of repeated research, the inventors of this application have found that a thermoluminescent material containing copper-containing lithium heptaborate (Li 3 B 7 O 12 ) as a thermoluminescent material is in the visible region and shorter than 600 nm. It has been found that the emission intensity distribution of thermofluorescence is present in a wavelength region within the wavelength range, and that this emission intensity distribution exists in a temperature range of 130 ° C. or lower.

また、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を材料として、これらの混合比、及びこれら各材料を混合して形成した混合体を熱処理する温度を調整することによって、銅含有の七ホウ酸リチウムを含む熱蛍光体を形成できることを見出した。   In addition, by using lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide as materials, adjusting the mixing ratio of these materials and the temperature at which the mixture formed by mixing these materials is heat-treated, It has been found that a thermophosphor containing lithium heptaborate can be formed.

そして、この銅含有の七ホウ酸リチウムを熱蛍光物質として含む熱蛍光体では、エポキシ樹脂をバインダとして成形することによって、人体と組織等価な熱蛍光板状体を作成できることに想到した。   Then, it has been conceived that a thermoluminescent plate having a tissue equivalent to that of a human body can be produced by molding an epoxy resin as a binder in a thermoluminescent material containing this copper-containing lithium heptaborate as a thermoluminescent material.

さらに、この熱蛍光板状体を複数枚積層することによって、3次元線量分布を取得することが可能な熱蛍光積層体を形成できることに想到した。   Furthermore, it was conceived that a thermoluminescent laminate capable of obtaining a three-dimensional dose distribution can be formed by laminating a plurality of the thermoluminescent plate-like bodies.

この発明は、上述した従来の諸問題の解決を図るためになされたものである。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems.

従って、この発明の第1の目的は、熱蛍光の発光強度分布が上述した加熱に起因する発光強度分布と重複しない可視領域に唯一存在しかつ単峰型であり、かつ上述した銅含有の三ホウ酸リチウムを材料とした場合と比して熱蛍光の発光強度が高い熱蛍光板状体及びその製造方法を提供することにある。   Therefore, the first object of the present invention is that the emission intensity distribution of thermofluorescence is only present in the visible region that does not overlap with the emission intensity distribution resulting from the heating described above, is unimodal, and has the above-described copper-containing three. An object of the present invention is to provide a thermoluminescent plate and a method for producing the same, in which the emission intensity of thermofluorescence is higher than that of a lithium borate material.

また、この発明の第2の目的は、上述した第1の目的を達成し、かつ熱蛍光の発光強度分布が、当該熱蛍光板状体の形状が崩壊せず、かつ上述した光学的な耐熱性を有する、すなわち変色しない温度範囲内において、唯一かつ単峰型で存在する熱蛍光板状体及びその製造方法を提供することにある。   The second object of the present invention is to achieve the first object described above, and the emission intensity distribution of thermofluorescence does not collapse the shape of the thermoluminescent plate, and the optical heat resistance described above. It is to provide a thermoluminescent plate that is unique and exists in a single peak within a temperature range that does not change color, that is, no discoloration, and a method for producing the same.

また、この発明の第3の目的は、上述した第1及び第2の目的を達成し、かつ人体と組織等価な熱蛍光板状体及びその製造方法を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide a thermoluminescent plate that achieves the first and second objects described above and is equivalent to a human body and a method for producing the same.

また、この発明の第4の目的は、上述の第1〜3の目的に係る熱蛍光板状体を利用して、3次元線量分布を測定することが可能な熱蛍光積層体及びその製造方法を提供することにある。   The fourth object of the present invention is to provide a thermoluminescent laminate capable of measuring a three-dimensional dose distribution using the thermoluminescent plate according to the above first to third objects, and a method for manufacturing the same. It is to provide.

そこで、上述の目的を達成するために、この発明による熱蛍光板状体は、以下の特徴を有している。   Therefore, in order to achieve the above object, the thermoluminescent plate according to the present invention has the following characteristics.

すなわち、この発明による熱蛍光板状体は、熱蛍光体とエポキシ樹脂とを含んで構成されている。   That is, the thermoluminescent plate according to the present invention includes a thermophosphor and an epoxy resin.

そして、熱蛍光体は、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含んでおり、及び熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、唯一かつ単峰型であり、かつ600nmよりも短波長の可視領域内に存在する。   The thermoluminescent material contains lithium heptaborate as the base material and copper as the emission center existing in the base material, and the emission intensity distribution with respect to the wavelength of the thermofluorescence is the only and single-peak type. And in the visible region with a wavelength shorter than 600 nm.

また、この発明による熱蛍光板状体において、熱蛍光体の熱蛍光の温度に対する発光強度分布が、45〜130℃の温度範囲内において唯一かつ単峰型であるのが好ましい。   Further, in the thermoluminescent plate according to the present invention, it is preferable that the emission intensity distribution with respect to the temperature of the thermoluminescent phosphor is unique and unimodal in the temperature range of 45 to 130 ° C.

また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法は、以下の第1工程から第4工程までを含んでいる。   Moreover, the manufacturing method of the thermoluminescent plate according to the present invention includes the following first to fourth steps.

すなわち、まず、第1工程では、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を混合することによって第1混合体を形成する。   That is, first, in the first step, a first mixture is formed by mixing lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide.

この第1工程では、四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合する。   In this first step, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1.

次に、第2工程では、第1混合体を熱処理することによって、第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える。   Next, in the second step, by heat-treating the first mixture, the first mixture is converted into a thermophosphor containing lithium heptaborate as a base and copper as a luminescent center present in the base. Change.

次に、第3工程では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する。   Next, in the third step, a second mixture is formed by mixing thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin.

次に、第4工程では、第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する。   Next, in the fourth step, a thermoluminescent plate is formed by heat-treating the second mixture.

また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法は、以下の第1工程から第4工程までを含んでいる。   Moreover, the manufacturing method of the thermoluminescent plate according to the present invention includes the following first to fourth steps.

すなわち、まず、第1工程では、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を混合することによって第1混合体を形成する。   That is, first, in the first step, a first mixture is formed by mixing lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide.

この第1工程では、四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=6:1のモル比で混合する。   In this first step, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 6: 1.

次に、第2工程では、第1混合体を熱処理することによって、第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える。   Next, in the second step, by heat-treating the first mixture, the first mixture is converted into a thermophosphor containing lithium heptaborate as a base and copper as a luminescent center present in the base. Change.

次に、第3工程では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する。   Next, in the third step, a second mixture is formed by mixing thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin.

次に、第4工程では、第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する。   Next, in the fourth step, a thermoluminescent plate is formed by heat-treating the second mixture.

また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法は、以下の第1工程から第4工程までを含んでいる。   Moreover, the manufacturing method of the thermoluminescent plate according to the present invention includes the following first to fourth steps.

すなわち、まず、第1工程では、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を混合することによって第1混合体を形成する。   That is, first, in the first step, a first mixture is formed by mixing lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide.

この第1工程では、四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1のモル比で混合する。   In this first step, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1.

次に、第2工程では、第1混合体を熱処理することによって、第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える。   Next, in the second step, by heat-treating the first mixture, the first mixture is converted into a thermophosphor containing lithium heptaborate as a base and copper as a luminescent center present in the base. Change.

次に、第3工程では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する。   Next, in the third step, a second mixture is formed by mixing thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin.

次に、第4工程では、第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する。   Next, in the fourth step, a thermoluminescent plate is formed by heat-treating the second mixture.

また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の各重量を調整することによって、当該熱蛍光板状体の実効原子番号及び密度を調整するのが好ましい。   In the method for producing a thermoluminescent plate according to the present invention, the effective atomic number and density of the thermoluminescent plate are adjusted by adjusting the weights of the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin. Is preferred.

また、この発明による熱蛍光積層体は、以下の特徴を有している。   The thermoluminescent laminate according to the present invention has the following characteristics.

すなわち、この発明による熱蛍光積層体は、上述した熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている。   That is, the thermoluminescent laminate according to the present invention is formed by laminating a plurality of the above-described thermoluminescent plate-like bodies.

また、この発明による熱蛍光積層体の製造方法は、以下の第1工程及び第2工程を含んでいる。   Moreover, the manufacturing method of the thermoluminescent laminated body by this invention includes the following 1st processes and 2nd processes.

すなわち、まず、第1工程では、上述した熱蛍光板状体の製造方法によって製造された熱蛍光板状体を複数枚用意する。   That is, first, in the first step, a plurality of thermoluminescent plate-like bodies manufactured by the above-described method for manufacturing a thermoluminescent plate-like body are prepared.

次に、第2工程では、これら複数枚の熱蛍光板状体を積層することによって熱蛍光積層体を形成する。   Next, in the second step, a thermoluminescent laminate is formed by laminating the plurality of thermoluminescent plates.

この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体では、熱蛍光体の熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、唯一かつ単峰型であり、かつ600nmよりも短波長の可視領域内に存在する。そのため、熱蛍光の測定時において、上述した加熱に起因する発光を考慮する必要がなく、そのため例えば近赤外線カットフィルタを用いる必要がない。   In the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to the present invention, the emission intensity distribution with respect to the thermofluorescence wavelength of the thermophosphor is unique and unimodal, and exists in the visible region with a wavelength shorter than 600 nm. Therefore, it is not necessary to consider the light emission caused by the heating described above during the measurement of thermofluorescence, and therefore, for example, it is not necessary to use a near infrared cut filter.

また、熱蛍光体の熱蛍光の温度に対する発光強度分布を45〜130℃の温度範囲内において唯一かつ単峰型とした場合には、熱蛍光の発光強度分布が、熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体に含まれるエポキシ樹脂が機械的に耐熱可能な、すなわち形状が崩壊しない温度範囲であって、かつ光学的に耐熱可能な、すなわち変色しない温度範囲に存在する。   In addition, when the emission intensity distribution of the thermoluminescent material with respect to the temperature of the thermofluorescence is unique and unimodal in the temperature range of 45 to 130 ° C., the emission intensity distribution of the thermofluorescence is the thermoluminescent plate-like body and the thermoluminescent material. The epoxy resin contained in the laminate is in a temperature range that can be mechanically heat-resistant, i.e., the shape is not collapsed, and optically heat-resistant, i.e., is not discolored.

そのため、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体では、熱蛍光の測定時において形状が崩壊することなく、かつ熱蛍光による発光がエポキシ樹脂に吸収されることなく熱蛍光を測定することができる。   Therefore, in the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to the present invention, it is possible to measure thermofluorescence without collapsing the shape and measuring the thermofluorescence without being absorbed by the epoxy resin. it can.

また、熱蛍光の発光強度分布が唯一かつ単峰型であるため、熱蛍光の発光強度分布が複数存在する熱蛍光体と比して、被曝線量と熱蛍光の発光強度との関係が単純となる。その結果、測定された熱蛍光の発光強度から被曝線量を算出する際に複雑な補正を行う必要がない。   In addition, since the emission intensity distribution of thermofluorescence is unique and unimodal, the relationship between the exposure dose and the emission intensity of thermofluorescence is simple compared to thermophosphors that have multiple emission intensity distributions of thermofluorescence. Become. As a result, it is not necessary to perform complicated correction when calculating the exposure dose from the measured thermoluminescence emission intensity.

また、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体を構成する熱蛍光体では、七ホウ酸リチウムを母体として熱蛍光体を構成することによって、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムを母体とする場合と比して高い発光強度で熱蛍光を示す。   Further, in the thermoluminescent material constituting the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to the present invention, lithium tetraborate and lithium triborate are used as the base material by forming the thermoluminescent material using lithium heptaborate as the base material. As compared with the case where it does, thermoluminescence is shown with high luminescence intensity.

また、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体の製造方法では、これら熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体を構成する熱蛍光体を形成するに当たり、上述したように、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1、6:1、または2:1のいずれかのモル比で混合する。   In addition, in the method for manufacturing the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to the present invention, in forming the thermophosphors constituting the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate, as described above, Lithium borate and boron oxide are mixed in a molar ratio of either lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, 6: 1, or 2: 1.

その結果、形成される熱蛍光体に、母体としての七ホウ酸リチウムを含有させることができる。   As a result, the formed thermophosphor can contain lithium heptaborate as a base material.

さらに、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体の製造方法では、上述した熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の各重量を調整することによって、人体と組織等価な、すなわち実効原子番号が同程度の熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体を製造することができる(熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の好適な重量については後述する)。   Furthermore, in the manufacturing method of the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to the present invention, by adjusting the weights of the thermoluminescent material, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin, the tissue is equivalent to the human body, that is, effective. A thermoluminescent plate and a thermoluminescent laminate having the same atomic number can be produced (suitable weights of thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin will be described later).

従って、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体の製造方法では、人体と組織等価な熱蛍光板状体、及びこの熱蛍光板状体を利用して、3次元線量分布を測定することが可能な線量計としての熱蛍光積層体を製造することができる。   Therefore, in the manufacturing method of the thermoluminescent plate and the thermoluminescent laminate according to the present invention, it is possible to measure the three-dimensional dose distribution using the thermoluminescent plate equivalent to the human body and the thermoluminescent plate. A thermoluminescent laminate can be manufactured as a simple dosimeter.

第1の実施の形態による熱蛍板状体の製造方法を示すフローチャートある。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the thermoluminescent plate-like body by 1st Embodiment. この第1の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the thermoluminescent plate-like body by this 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体における熱蛍光の発光強度を比較する図である。(A) And (B) is a figure which compares the emitted light intensity of the thermofluorescence in the thermoluminescent material by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。(A) And (B) is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent substance by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。(A) And (B) is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent substance by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。(A) And (B) is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent substance by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。(A) And (B) is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent substance by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。It is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent material by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。It is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent material by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。It is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent material by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。It is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent material by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。It is a figure for pinpointing the substance which comprises the thermoluminescent material by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体における熱蛍光の発光強度を比較する図である。(A) And (B) is a figure which compares the emitted light intensity of the thermofluorescence in the thermoluminescent material by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による熱蛍光体の温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of the thermoluminescent material by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第1の実施の形態による熱蛍光体と従来技術による熱蛍光体との波長特性及び温度特性を比較する図である。(A) And (B) is a figure which compares the wavelength characteristic and temperature characteristic of the thermoluminescent material by 1st Embodiment, and the thermoluminescent material by a prior art. 第1の実施の形態による熱蛍光体における、熱蛍光の発光強度と被曝線量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the emitted light intensity of a thermofluorescence, and the exposure dose in the thermoluminescent material by 1st Embodiment. (A)及び(B)は、第2の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法を説明する工程図である。(A) And (B) is process drawing explaining the manufacturing method of the thermoluminescent laminated body by 2nd Embodiment. (A)及び(B)は、第2の実施の形態による熱蛍光積層体を利用して3次元線量分布の測定方法を説明する過程図である。(A) And (B) is a process figure explaining the measuring method of three-dimensional dose distribution using the thermoluminescent laminated body by 2nd Embodiment. (A)は、第2の実施の形態による熱蛍光積層体を利用した線量測定において、X線の照射方向に直交する面内における照射中心位置からの離間距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。(B)は、電離箱を利用した線量測定において、X線の照射方向に直交する面内における照射中心位置からの離間距離と、その各距離における電離度との関係を示す図である。(A) shows the distance from the irradiation center position in the plane orthogonal to the X-ray irradiation direction and the emission intensity at each distance in the dose measurement using the thermoluminescent layered product according to the second embodiment. It is a figure which shows the relationship. (B) is a figure which shows the relationship between the separation distance from the irradiation center position in the surface orthogonal to the X-ray irradiation direction and the ionization degree at each distance in the dose measurement using the ionization chamber. (A)は、第2の実施の形態による熱蛍光積層体を利用した線量測定において、X線の照射方向に沿った距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。(B)は、電離箱を利用した線量測定において、X線の照射方向に沿った距離と、その各距離における電離度との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the distance along the irradiation direction of X-ray | X_line, and the emitted light intensity in each distance in the dose measurement using the thermoluminescent laminated body by 2nd Embodiment. (B) is a diagram showing the relationship between the distance along the X-ray irradiation direction and the degree of ionization at each distance in dose measurement using an ionization chamber. 第2の実施の形態による熱蛍光積層体の表面からX線を照射した場合と、側面からX線を照射した場合との、X線の照射方向に沿った被照射面からの離間距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。The distance from the irradiated surface along the X-ray irradiation direction when X-rays are irradiated from the surface of the thermoluminescent laminate according to the second embodiment and when X-rays are irradiated from the side surfaces, It is a figure which shows the relationship with the emitted light intensity in each distance.

以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態について説明する。なお、図2、図17、図18は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。また、以下に説明する実施の形態は、単なる好適例にすぎず、従って、この発明の構成は、以下に説明する図示の構成例のみに何ら限定されるものではなく、この発明の範囲を逸脱することなく、多くの変形や変更を行い得ることが明らかである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 2, 17, and 18 only schematically show the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. The embodiment described below is merely a preferred example, and therefore the configuration of the present invention is not limited to the illustrated configuration example described below, and departs from the scope of the present invention. Obviously, many variations and modifications may be made without doing so.

〈第1の実施の形態〉
第1の実施の形態では、熱蛍光体とエポキシ樹脂とを含んで構成された熱蛍光板状体及びその製造方法について説明する。
<First Embodiment>
In the first embodiment, a thermoluminescent plate configured to include a thermoluminescent material and an epoxy resin and a manufacturing method thereof will be described.

第1の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法は、第1工程から第4工程までを含んでいる。以下、図1及び図2を参照して、第1工程から順に各工程につき説明する。   The method for manufacturing a thermoluminescent plate according to the first embodiment includes the first to fourth steps. Hereinafter, with reference to FIG.1 and FIG.2, it demonstrates per process in order from a 1st process.

図1は、この発明の第1の実施の形態を説明するための図であり、第1の実施の形態に係る熱蛍光板状体の製造方法のフローチャートある。   FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention, and is a flowchart of a method for manufacturing a thermoluminescent plate according to the first embodiment.

また、図2は、この第1の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法を説明する工程図であり、この第1の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法の第4工程において得られる構造体を概略的な斜視図で示してある。   FIG. 2 is a process diagram for explaining the method for manufacturing a thermoluminescent plate according to the first embodiment, and is obtained in the fourth step of the method for manufacturing a thermoluminescent plate according to the first embodiment. The resulting structure is shown in schematic perspective view.

まず、第1工程では、四ホウ酸リチウム(Li)、酸化ホウ素(B)、及び酸化銅(II)(CuO)を粉砕混合することによって第1混合体を形成する(図1に示すS1参照)。 First, in the first step, a first mixture is formed by grinding and mixing lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 5 ), boron oxide (B 2 O 3 ), and copper (II) oxide (CuO). (See S1 shown in FIG. 1).

この第1の実施の形態では、上述した第1混合体の各材料のうちの四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から、形成すべき熱蛍光体の母体となる七ホウ酸リチウムを形成する。   In the first embodiment, lithium heptaborate, which is the base of the thermophosphor to be formed, is formed from lithium tetraborate and boron oxide among the materials of the first mixture described above.

そして、四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素を材料として用いて七ホウ酸リチウムを収率良く、すなわち四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から形成される七ホウ酸リチウムとは別の不純物の含有量を抑えて形成するために、これら四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを、好ましくは例えば四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1、6:1、または2:1のいずれかのモル比で混合する。より好ましくは、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合することによって、他のモル比で混合した場合と比して良好な収率で七ホウ酸リチウムを形成することができる。   And, using lithium tetraborate and boron oxide as materials, lithium heptaborate is obtained in good yield, that is, the content of impurities other than lithium heptaborate formed from lithium tetraborate and boron oxide is suppressed. To form, these lithium tetraborate and boron oxide are preferably mixed in a molar ratio of, for example, lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, 6: 1, or 2: 1. More preferably, by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, a better yield than when mixed at other molar ratios. Can form lithium heptaborate.

表1に、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とのモル比の各好適例における四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素の添加量を示す。なお、表1には、それぞれ後述する、各モル比における酸化銅(II)の添加量の好適例、各モル比で熱蛍光体を製造した際の実効原子番号、及び製造される熱蛍光板状体の実効原子番号についても並べて示してある。   Table 1 shows the amount of lithium tetraborate and boron oxide added in each preferred example of the molar ratio of lithium tetraborate to boron oxide. In Table 1, suitable examples of the addition amount of copper oxide (II) in each molar ratio, which will be described later, the effective atomic number when the thermoluminescent material is manufactured at each molar ratio, and the thermoluminescent plate shape to be manufactured The effective atomic number of the body is also shown side by side.

四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合するために、例えば507.3gの四ホウ酸リチウムと69.6gの酸化ホウ素とを混合するのが好ましい。   In order to mix at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, it is preferable to mix, for example, 507.3 g of lithium tetraborate and 69.6 g of boron oxide.

また、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=6:1のモル比で混合するために、例えば1014.6gの四ホウ酸リチウムと69.6gの酸化ホウ素とを混合するのが好ましい。   In order to mix lithium tetraborate: boron oxide in a molar ratio of 6: 1, it is preferable to mix 1014.6 g of lithium tetraborate and 69.6 g of boron oxide, for example.

また、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1のモル比で混合するために、例えば338.2gの四ホウ酸リチウムと69.6gの酸化ホウ素とを混合するのが好ましい。   Further, in order to mix in a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1, it is preferable to mix, for example, 338.2 g of lithium tetraborate and 69.6 g of boron oxide.

また、酸化銅(II)に含まれる銅は、製造される熱蛍光体において、母体中に存在する発光中心として作用する。   Further, copper contained in the copper oxide (II) acts as a light emission center existing in the base material in the manufactured thermophosphor.

ここで、続く第2工程において形成すべき熱蛍光体は、この第1工程において混合する酸化銅(II)の添加量に応じて熱蛍光の発光強度が変化する。   Here, the thermoluminescent emission intensity of the thermophosphor to be formed in the subsequent second step changes depending on the amount of copper (II) oxide mixed in the first step.

そこで、熱蛍光の発光強度を高くするために酸化銅(II)を、第1混合体(すなわちこの酸化銅(II)と四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素との混合体)に対して例えば0.10〜0.35wt%の範囲内の割合となるように混合するのが好ましい。   Therefore, in order to increase the emission intensity of thermofluorescence, the copper (II) oxide is added to the first mixture (that is, a mixture of this copper (II) oxide, lithium tetraborate, and boron oxide), for example, 0. It is preferable to mix so that it may become a ratio in the range of 10-0.35 wt%.

従って、第1混合体を形成するために上述したように例えば507.3gの四ホウ酸リチウム及び69.6gの酸化ホウ素を添加する場合には、酸化銅(II)を例えば0.58〜2.02gの範囲内の質量で混合するのが好ましい。   Thus, to add 507.3 g lithium tetraborate and 69.6 g boron oxide as described above to form the first mixture, copper (II) oxide is added, for example, 0.58-2. It is preferable to mix with a mass in the range of 0.02 g.

また、1014.6gの四ホウ酸リチウム及び69.6gの酸化ホウ素を添加する場合には、酸化銅(II)を例えば1.08〜3.79gの範囲内の質量で混合するのが好ましい。   Moreover, when adding 1014.6 g of lithium tetraborate and 69.6 g of boron oxide, it is preferable to mix copper (II) with the mass within the range of 1.08 to 3.79 g, for example.

また、338.2gの四ホウ酸リチウム及び69.6gの酸化ホウ素を添加する場合には、酸化銅(II)を例えば0.41〜1.42gの範囲内の質量で混合するのが好ましい。   Moreover, when adding 338.2 g of lithium tetraborate and 69.6 g of boron oxide, it is preferable to mix copper (II) oxide with the mass within the range of 0.41-1.42 g, for example.

次に、第2工程では、上述した第1工程において得た第1混合体を熱処理することによって、この第1混合体に含まれている四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から七ホウ酸リチウムを形成する。その結果、第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える(図1に示すS2参照)。   Next, in the second step, lithium heptaborate is formed from lithium tetraborate and boron oxide contained in the first mixture by heat-treating the first mixture obtained in the first step. To do. As a result, the first mixture is changed to a thermophosphor containing lithium heptaborate as the base and copper as the emission center present in the base (see S2 shown in FIG. 1).

この熱処理の温度は、この第1混合体から七ホウ酸リチウムが生成される温度であれば良く、例えば800〜850℃の範囲内の温度で、より好適には850℃の温度で6時間程度熱処理を行うのが好ましい。ここで得られた七ホウ酸リチウムには、発光中心としての銅が含まれている。   The temperature of this heat treatment may be a temperature at which lithium heptaborate is generated from this first mixture, for example, a temperature within the range of 800 to 850 ° C., more preferably at a temperature of 850 ° C. for about 6 hours. It is preferable to perform a heat treatment. The lithium heptaborate obtained here contains copper as the emission center.

その結果、四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から形成された母体としての七ホウ酸リチウムと、酸化銅(II)由来の、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む粉末状の熱蛍光物質、すなわち熱蛍光体を得ることができる。   As a result, a powdery thermoluminescent material containing lithium heptaborate as a base formed from lithium tetraborate and boron oxide, and copper as a luminescent center present in the base, derived from copper (II) oxide That is, a thermophosphor can be obtained.

なお、発光中心である銅は、例えば、単体の銅としてのみではなく、酸化物の状態で、または熱蛍光体に含まれるその他の物質との化合物等の状態で含まれている場合もあり得る。   In addition, the copper that is the emission center may be contained not only as a single copper, but also in the form of an oxide or a compound with other substances contained in the thermoluminescent material. .

このようにして得られる熱蛍光体を、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得するための線量計の材料として利用するためには、熱蛍光体の実効原子番号Zeffが人体の実効原子番号と近似な値に調整されているのが好ましい。 In order to use the thus obtained thermophosphor as a material for a dosimeter for obtaining data on radiation dose to the human body, the effective atomic number Z eff of the thermophosphor is the effective atomic number of the human body. It is preferable to be adjusted to an approximate value.

一般に、人体の筋肉組織の実効原子番号は、7.42程度である(例えば、「医療科学社 改訂版 放射線計測学 日本放射線技術学会監修 P.136(ファイルNo.1−2)」参照)。従って、実効原子番号の算出方法や、その決定時のバラツキを考慮すると、第1の実施の形態による熱蛍光板状体を、実効原子番号が7.3〜7.6程度までの範囲内の値、またはその近傍の値に調整されているのが好ましい。   In general, the effective atomic number of the muscular tissue of the human body is about 7.42 (see, for example, “Medical Sciences, Rev. Radiation Metrology, Japanese Society of Radiological Technology P.136 (File No. 1-2)”). Therefore, in consideration of the calculation method of the effective atomic number and the variation at the time of determination, the thermoluminescent plate according to the first embodiment has a value within the range of the effective atomic number of about 7.3 to 7.6. Or a value in the vicinity thereof is preferably adjusted.

以下、この点についてより具体的に説明する。   Hereinafter, this point will be described more specifically.

すなわち、この第1の実施の形態では、上述した第1工程において、507.3gの四ホウ酸リチウム、69.6gの酸化ホウ素、及び第1混合体に対して0.10wt%の酸化銅(II)を混合して第1混合体を形成した場合には、実効原子番号が約7.32に調整された熱蛍光体が得られる。   That is, in the first embodiment, in the first step described above, 507.3 g of lithium tetraborate, 69.6 g of boron oxide, and 0.10 wt% copper oxide ( When II) is mixed to form the first mixture, a thermophosphor having an effective atomic number adjusted to about 7.32 is obtained.

また、上述した第1工程において、507.3gの四ホウ酸リチウム、69.6gの酸化ホウ素、及び第1混合体に対して0.35wt%の酸化銅(II)を混合して第1混合体を形成した場合には、実効原子番号が約7.59に調整された熱蛍光体が得られる。   In the first step described above, 507.3 g of lithium tetraborate, 69.6 g of boron oxide, and 0.35 wt% of copper (II) oxide are mixed with the first mixture to perform the first mixing. When the body is formed, a thermophosphor having an effective atomic number adjusted to about 7.59 is obtained.

従って、第2工程において形成される熱蛍光体は、第1工程において四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で形成した第1混合体に対して0.10wt%の割合で酸化銅(II)を混合した場合、及び第1混合体に対して0.35wt%の割合で酸化銅(II)を混合した場合において、実効原子番号が人体に近似な値として望まれる7.3〜7.6の範囲内に収まる。   Therefore, the thermophosphor formed in the second step is oxidized at a ratio of 0.10 wt% with respect to the first mixture formed in the molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1 in the first step. When copper (II) is mixed and when copper (II) oxide is mixed at a ratio of 0.35 wt% with respect to the first mixture, the effective atomic number is desired as a value approximate to the human body 7.3 It falls within the range of ˜7.6.

また、表1に示すように、上述した第1工程において、1014.6gの四ホウ酸リチウム、69.6gの酸化ホウ素、及び第1混合体に対して0.10wt%の酸化銅(II)を混合して第1混合体を形成した場合には、実効原子番号が約7.32に調整された熱蛍光体が得られる。   In addition, as shown in Table 1, in the first step described above, 1014.6 g of lithium tetraborate, 69.6 g of boron oxide, and 0.10 wt% of copper (II) oxide with respect to the first mixture. To form a first mixture, a thermoluminescent material having an effective atomic number adjusted to about 7.32 is obtained.

また、上述した第1工程において、1014.6gの四ホウ酸リチウム、69.6gの酸化ホウ素、及び第1混合体に対して0.35wt%の酸化銅(II)を混合して第1混合体を形成した場合には、実効原子番号が約7.59に調整された熱蛍光体が得られる。   In the first step described above, 1014.6 g of lithium tetraborate, 69.6 g of boron oxide, and 0.35 wt% of copper (II) oxide are mixed with the first mixture to perform the first mixing. When the body is formed, a thermophosphor having an effective atomic number adjusted to about 7.59 is obtained.

また、上述した第1工程において、338.2gの四ホウ酸リチウム、69.6gの酸化ホウ素、及び第1混合体に対して0.10wt%の酸化銅(II)を混合して第1混合体を形成した場合には、実効原子番号が約7.33に調整された熱蛍光体が得られる。   Further, in the first step described above, 338.2 g of lithium tetraborate, 69.6 g of boron oxide, and 0.10 wt% of copper (II) oxide are mixed with the first mixture. When the body is formed, a thermophosphor having an effective atomic number adjusted to about 7.33 is obtained.

また、上述した第1工程において、338.2gの四ホウ酸リチウム、69.6gの酸化ホウ素、及び第1混合体に対して0.35wt%の酸化銅(II)を混合して第1混合体を形成した場合には、実効原子番号が約7.60に調整された熱蛍光体が得られる。   In the first step described above, 338.2 g of lithium tetraborate, 69.6 g of boron oxide, and 0.35 wt% of copper (II) oxide are mixed with the first mixture for the first mixing. When the body is formed, a thermophosphor having an effective atomic number adjusted to about 7.60 is obtained.

なお、熱蛍光体の実効原子番号Zeffは、例えば「福田覚、前川昌之著、放射線物理学演習(第2版)P63−64、東洋書店、2005年」等に記載されている、下式(1)から算出することができる。 The effective atomic number Z eff of the thermoluminescent material is described in, for example, “Satoshi Fukuda, Masayuki Maekawa, Radiation Physics Exercise (2nd edition) P63-64, Toyo Shoten, 2005”, etc. It can be calculated from (1).

eff=(a 2.94+a 2.94+a 2.94+…)1/2.94=(ΣaiZi2.941/2.94 ・・・(1)
この式(1)において、a、a、a、…は、化合物または混合物に含まれる各原子の原子番号Z、Z、Z、…に属する電子の全電子数に対する割合を示す。
Z eff = (a 1 Z 1 2.94 + a 2 Z 2 2.94 + a 3 Z 3 2.94 + ...) 1 / 2.94 = (ΣaiZi 2.94 ) 1 / 2.94 (1 )
In the formula (1), a 1 , a 2 , a 3 ,... Represent the ratio of the electrons belonging to the atomic numbers Z 1 , Z 2 , Z 3 ,. Show.

次に、第3工程では、上述した第2工程において得られた粉末状である熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する(図1に示すS3参照)。   Next, in the third step, the second mixture is formed by mixing the powdered thermophosphor obtained in the second step, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin (shown in FIG. 1). (See S3).

エポキシ樹脂は、この実施の形態において製造される熱蛍光板状体において、当該熱蛍光板状体が平板状の板状体としての形状を維持するためのバインダとして機能する。   The epoxy resin functions as a binder for maintaining the shape of the thermoluminescent plate as a flat plate in the thermoluminescent plate produced in this embodiment.

そして、製造すべき熱蛍光板状体の実効原子番号を人体と近似な値に調整するために、エポキシ樹脂として例えばブレニー技研GM−9005(商標名)を用いるのが好ましい。   In order to adjust the effective atomic number of the thermoluminescent plate to be manufactured to a value approximate to that of the human body, it is preferable to use, for example, Brennie Giken GM-9005 (trade name) as an epoxy resin.

また、セルロース及び酸化ケイ素は、製造すべき熱蛍光板状体の実効原子番号を人体と近似な値に調整するために添加する。   Cellulose and silicon oxide are added to adjust the effective atomic number of the thermoluminescent plate to be produced to a value approximate to that of the human body.

そして、製造する熱蛍光板状体の実効原子番号を人体と近似な値に調整するためには、第2混合体を構成する熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の各重量を例えば以下のように調整するのが好適である。   And in order to adjust the effective atomic number of the thermoluminescent plate to be manufactured to a value approximate to that of the human body, the weights of the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin constituting the second mixture are, for example, as follows: It is preferable to adjust as follows.

すなわち、熱蛍光体を13.2g、セルロースを1.3g、酸化ケイ素を0.6g、及びエポキシ樹脂を3.2gに各々調整して第2混合体を形成するのが好ましい。   That is, it is preferable to adjust the thermophosphor to 13.2 g, cellulose to 1.3 g, silicon oxide to 0.6 g, and epoxy resin to 3.2 g to form the second mixture.

そして、熱蛍光体として、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1で混合し、かつ混合体に対して0.10wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、第2混合体、及びこの第2混合体から形成される熱蛍光板状体を構成する実験式はC3.103.466.08Li1.35Si0.103.16Cu0.0015となり、熱蛍光板状体全体の実効原子番号は上述した式(1)に示すように7.25となる(表1参照)。 And as a thermoluminescent substance, in the 1st process mentioned above, lithium tetraborate and boron oxide are mixed by lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, and 0.10 wt% oxidation is carried out with respect to a mixture. When a thermophosphor formed from a mixture obtained by mixing copper (II) is used, the empirical formula constituting the second mixture and the thermoluminescent plate formed from the second mixture is C 3.10 H 3.46 O 6.08 Li 1.35 Si 0.10 B 3.16 Cu 0.0015 , and the effective atomic number of the entire thermoluminescent plate is 7 as shown in the above formula (1). .25 (see Table 1).

従って、このとき製造される熱蛍光板状体の実効原子番号は、人体に近似な値として望まれる7.3〜7.5の範囲の近傍の値となる。   Therefore, the effective atomic number of the thermoluminescent plate produced at this time is a value in the vicinity of the range of 7.3 to 7.5 desired as a value approximate to the human body.

また、表1に示すように、熱蛍光体として、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1で混合し、かつ混合体に対して0.35wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は7.40となる。また、熱蛍光体として、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=6:1で混合し、かつ混合体に対して0.01wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は7.24となる。また、熱蛍光体として、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=6:1で混合し、かつ混合体に対して0.35wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は7.38となる。また、熱蛍光体として、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1で混合し、かつ混合体に対して0.01wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は7.25となる。また、熱蛍光体として、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1で混合し、かつ混合体に対して0.35wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は7.39となる。   Further, as shown in Table 1, as the thermoluminescent material, in the first step described above, lithium tetraborate and boron oxide were mixed at a ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, and the mixture was When using a thermophosphor formed from a mixture obtained by mixing 0.35 wt% copper oxide (II), the effective atomic number of the entire thermoluminescent plate to be manufactured is 7.40. Further, as the thermophosphor, in the first step described above, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 6: 1, and 0.01 wt% oxidation with respect to the mixture. When a thermophosphor formed from a mixture obtained by mixing copper (II) is used, the effective atomic number of the entire thermoluminescent plate to be manufactured is 7.24. Further, as the thermophosphor, in the first step described above, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a lithium tetraborate: boron oxide = 6: 1, and 0.35 wt% oxidation with respect to the mixture. When a thermophosphor formed from a mixture obtained by mixing copper (II) is used, the effective atomic number of the entire thermoluminescent plate to be manufactured is 7.38. Further, as the thermophosphor, in the first step described above, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1, and 0.01 wt% of the mixture is oxidized. When a thermophosphor formed from a mixture obtained by mixing copper (II) is used, the effective atomic number of the entire thermoluminescent plate to be manufactured is 7.25. Further, as the thermophosphor, in the first step described above, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1, and 0.35 wt% of oxidation is performed on the mixture. When a thermoluminescent material formed from a mixture obtained by mixing copper (II) is used, the effective atomic number of the entire thermoluminescent plate to be manufactured is 7.39.

また、この第1の実施の形態では、上述した各重量で熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合して第2混合体を形成することによって、製造すべく熱蛍光板状体を、実効原子番号のみでなく、さらに密度についても人体と近似な値に調整して形成することができる。   In the first embodiment, the thermoluminescent plate to be manufactured is manufactured by mixing the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin with the respective weights described above to form the second mixture. In addition to the effective atomic number, the density can be adjusted to a value approximate to that of the human body.

すなわち、例えば、上述した第1工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1で混合し、かつ混合体に対して0.10wt%の酸化銅(II)を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合において、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を上述した各重量(すなわち、熱蛍光体:13.2g、セルロース:1.3g、酸化ケイ素:0.6g、及びエポキシ樹脂:3.2g)で第2混合体を形成することによって、製造する熱蛍光板状体の密度を1g/cmに調整することができる。周知の通り人体の筋肉組織の密度は1gcm−3程度であるため、この実施の形態において製造される熱蛍光板状体を、実効原子番号のみならず密度についても人体と近似な値に調整することができる。 That is, for example, in the first step described above, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, and 0.10 wt% copper oxide (II In the case of using a thermophosphor formed from a mixture obtained by mixing the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin, the weights described above (that is, thermophosphor: 13.2 g, cellulose: 1.3 g, silicon oxide: 0.6 g, and epoxy resin: 3.2 g), the density of the thermoluminescent plate to be manufactured can be adjusted to 1 g / cm 3 . As is well known, since the density of the muscle tissue of the human body is about 1 gcm −3 , the thermoluminescent plate manufactured in this embodiment is adjusted not only to the effective atomic number but also to the density approximate to the human body. Can do.

次に、第4工程では、第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体105を形成する(図2及び図1に示すS4参照)。   Next, in the fourth step, the thermoluminescent plate 105 is formed by heat-treating the second mixture (see S4 shown in FIGS. 2 and 1).

この熱処理は、第2混合体を固化させることによって熱蛍光板状体105に変える目的で行われる。そのために、この熱処理を例えば80℃程度の温度で24時間程度熱処理を行うのが好ましい。   This heat treatment is performed for the purpose of changing to the thermoluminescent plate 105 by solidifying the second mixture. Therefore, this heat treatment is preferably performed at a temperature of about 80 ° C. for about 24 hours.

さらに、その後、より確実に熱蛍光板状体105を乾燥固化させるために、追加的に例えば130℃程度の温度で30分程度熱処理を行うのが好ましい。   Further, after that, in order to dry and solidify the thermoluminescent plate 105 more reliably, it is preferable to additionally perform a heat treatment at a temperature of about 130 ° C. for about 30 minutes.

また、熱処理を行うに際して、この第4工程を行う前に、第2混合体を熱蛍光板状体105の仕様用途に応じた任意の形状、例えば平板状に予め圧迫成型しておくのが好ましい。より具体的には、一例として、厚みを2.5mm程度に、またこの厚み方向に直交する面の平面形状を一辺が85mm程度の略正方形に成形しておくのが好ましい。   Moreover, when performing heat processing, before performing this 4th process, it is preferable to press-mold the 2nd mixture beforehand in arbitrary shapes according to the specification use of the thermoluminescent plate-like body 105, for example, flat form. More specifically, as an example, it is preferable that the thickness is about 2.5 mm and the planar shape of the surface orthogonal to the thickness direction is formed into a substantially square shape with a side of about 85 mm.

このような熱蛍光板状体105は、放射線が照射されると、被照射箇所、すなわち被曝箇所の熱蛍光体が熱により蛍光を発生する。この熱蛍光の光強度は、背景技術の項で既に説明したように、被曝箇所における被曝線量と一定の関係にある。従って、この熱蛍光板状体105に対して放射線を照射し、被曝した面、すなわち被照射面に沿った熱蛍光の光強度分布を測定すれば、その2次元光強度分布に対応した、被照射面内での2次元線量分布を測定することができる。   When such a thermoluminescent plate 105 is irradiated with radiation, the irradiated portion, that is, the exposed portion of the thermoluminescent phosphor generates fluorescence. The light intensity of the thermofluorescence has a certain relationship with the exposure dose at the exposure site, as already described in the background art section. Therefore, if the thermoluminescent plate 105 is irradiated with radiation and the light intensity distribution of the thermofluorescence along the exposed surface, that is, the irradiated surface is measured, the irradiated light corresponding to the two-dimensional light intensity distribution is measured. An in-plane two-dimensional dose distribution can be measured.

また、この第1の実施の形態による熱蛍光板状体105は、放射線の3次元線量分布を取得するために、複数枚積層されることによって、熱蛍光積層体として使用されることが想定されている。そこで、第1の実施の形態による熱蛍光板状体105は、複数枚積層され、放射線が照射されたときに、その照射による詳細な3次元線量分布を取得可能とするために、熱蛍光板状体の積層面、すなわち熱蛍光板状体105の表面105a及び裏面105bの平面形状、及び厚みを、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定しておくのが好ましい。   In addition, it is assumed that the thermoluminescent plate 105 according to the first embodiment is used as a thermoluminescent laminate by laminating a plurality of sheets to obtain a three-dimensional dose distribution of radiation. Yes. Therefore, the thermoluminescent plate 105 according to the first embodiment is laminated in a plurality of layers and, when irradiated with radiation, in order to obtain a detailed three-dimensional dose distribution by the irradiation, the thermoluminescent plate It is preferable to appropriately set the laminated surface, that is, the planar shape and thickness of the front surface 105a and the back surface 105b of the thermoluminescent plate 105 according to, for example, the quality of radiation to be measured, linearity, or application.

ここで、発明者らは、上述した第1工程において混合体を形成する際の四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とのモル比、及び上述した第2工程において混合体を熱処理する際の温度について、それらの好適値を確認するための実験を行った。   Here, the inventors, regarding the molar ratio of lithium tetraborate and boron oxide when forming the mixture in the first step described above, and the temperature when heat-treating the mixture in the second step described above, Experiments were conducted to confirm their preferred values.

この実験では、第1工程における混合体を、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とのモル比をそれぞれ異なる値として製造した複数の熱蛍光体、または、第2工程における熱処理を互いに異なる温度で行って形成した複数の熱蛍光体を試料として用意した。   In this experiment, the mixture in the first step is a plurality of thermophosphors manufactured with different molar ratios of lithium tetraborate and boron oxide, or the heat treatment in the second step is performed at different temperatures. A plurality of formed thermophosphors were prepared as samples.

表2に各試料の作成条件を示す。   Table 2 shows the preparation conditions for each sample.

試料a1、a2、a3、a4、a5、及びa6は、第2工程において混合体に対して700℃の温度で熱処理を行って作成した。   Samples a1, a2, a3, a4, a5, and a6 were prepared by performing heat treatment on the mixture at a temperature of 700 ° C. in the second step.

また、試料b1、b2、b3、b4、b5、及びb6は、第2工程において混合体に対して750℃の温度で熱処理を行って作成した。   Samples b1, b2, b3, b4, b5, and b6 were prepared by performing heat treatment on the mixture at a temperature of 750 ° C. in the second step.

また、試料c1、c2、c3、c4、c5、及びc6は、第2工程において混合体に対して800℃の温度で熱処理を行って作成した。   Samples c1, c2, c3, c4, c5, and c6 were prepared by performing heat treatment on the mixture at a temperature of 800 ° C. in the second step.

また、試料d1、d2、d3、及びd4は、第2工程において混合体に対して850℃の温度で熱処理を行って作成した。   Samples d1, d2, d3, and d4 were prepared by performing heat treatment on the mixture at a temperature of 850 ° C. in the second step.

また、試料e1及びe2は、第2工程において混合体に対して900℃の温度で熱処理を行って作成した。   Samples e1 and e2 were prepared by performing heat treatment on the mixture at a temperature of 900 ° C. in the second step.

また、試料a1、b1、c1、d1、及びe1は、第1工程において酸化ホウ素を添加せず、四ホウ酸リチウム及び酸化銅(II)のみを混合して混合体を形成して作成した。   Samples a1, b1, c1, d1, and e1 were prepared by adding only boron tetraborate and copper (II) oxide to form a mixture without adding boron oxide in the first step.

また、試料a2、b2、c2、d2、及びe2は、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=6:1のモル比で混合して作成した。   Samples a2, b2, c2, d2, and e2 were prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 6: 1 in the first step.

また、試料a3、b3、c3、及びd3は、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合して作成した。   Samples a3, b3, c3, and d3 were prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1 in the first step.

また、試料a4、b4、c4、及びd4は、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1のモル比で混合して作成した。   Samples a4, b4, c4, and d4 were prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1 in the first step.

また、試料a5、b5、及びc5は、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=1:1のモル比で混合して作成した。   Samples a5, b5, and c5 were prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 1: 1 in the first step.

また、試料a6、b6、及びc6は、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=1:2のモル比で混合して作成した。   Samples a6, b6, and c6 were prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 1: 2 in the first step.

なお、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合し、かつ第2工程において混合体に対して900℃の熱処理を行って作成した試料、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1のモル比で混合し、かつ第2工程において混合体に対して900℃の熱処理を行って作成した試料、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=1:1のモル比で混合し、かつ第2工程において混合体に対して850℃の熱処理を行って作成した試料、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=1:1のモル比で混合し、かつ第2工程において混合体に対して900℃の熱処理を行って作成した試料、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=1:2のモル比で混合し、かつ第2工程において混合体に対して850℃の熱処理を行って作成した試料、及び第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=1:2のモル比で混合し、かつ第2工程において混合体に対して900℃の熱処理を行って作成した試料については、第2工程における熱処理において生成物が融解したため、これら試料を熱蛍光体として得ることができないことが確認された。その他の試料は融解しなかった。   In the first step, lithium tetraborate and boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, and the mixture is heat treated at 900 ° C. in the second step. The prepared sample, lithium tetraborate and boron oxide were mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1 in the first step, and heat treatment at 900 ° C. was performed on the mixture in the second step. A sample prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide in a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 1: 1 in the first step, and 850 ° C. with respect to the mixture in the second step Sample prepared by heat treatment, lithium tetraborate and boron oxide were mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 1: 1 in the first step, and 9% to the mixture in the second step. Sample prepared by heat treatment at 0 ° C., lithium tetraborate and boron oxide were mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 1: 2 in the first step, and the mixture was mixed in the second step A sample prepared by performing a heat treatment at 850 ° C., and lithium tetraborate and boron oxide in a first step were mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 1: 2, and in the second step Regarding samples prepared by performing heat treatment at 900 ° C. on the mixture, it was confirmed that these samples could not be obtained as thermophosphors because the product was melted in the heat treatment in the second step. The other samples did not melt.

そして、これら各試料に対してX線管電圧を6MVとした照射装置を用いて1GyのX線を照射したその後、暗箱中に収容し、CCDカメラの露光を開始してから、20秒で135℃まで加熱し、135℃の温度を保った状態で280秒間それぞれの発光強度を観測した。なお、X線照射装置としてElecta社製のSYNERGY型リニアックを用いた。   Then, each sample was irradiated with 1 Gy of X-rays using an irradiation apparatus having an X-ray tube voltage of 6 MV, and then stored in a dark box and exposure of the CCD camera was started. Each luminescence intensity was observed for 280 seconds while the temperature was maintained at 135 ° C. while being heated to 150 ° C. A SYNERGY linac manufactured by Electa was used as the X-ray irradiation apparatus.

なお、この実験では、用意した各試料を一枚の金属板(例えばアルミ製)上に並べて載置し、上述したX線の照射、加熱、及び熱蛍光の観測を各試料に対して同一条件で(一括して)同時に行った。また、各試料は、それぞれ第1工程において混合物に対して0.35wt%の割合で酸化銅(II)を混合して作成した。   In this experiment, the prepared samples are placed side by side on a single metal plate (for example, made of aluminum), and the above-described X-ray irradiation, heating, and observation of thermofluorescence are performed under the same conditions for each sample. (At once). Each sample was prepared by mixing copper (II) oxide at a ratio of 0.35 wt% with respect to the mixture in the first step.

以下、この実験の結果につき説明する。   Hereinafter, the results of this experiment will be described.

図3(A)及び(B)は、この実験の結果を示す図である。   3A and 3B are diagrams showing the results of this experiment.

図3(A)は、上述した各試料の熱蛍光による発光の様子を撮影した画像である。なお、これら画像を撮影するために冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用いた。   FIG. 3A is an image obtained by photographing the state of light emission by thermofluorescence of each sample described above. A cooled CCD camera (ATK-314L manufactured by ATIK Instruments) was used to capture these images.

なお、図3(A)にa1〜a6、b1〜b6、c1〜c6、d1〜d4、e1、及びe2の各符号を付して示した各発光は、上述した各試料a1〜a6、b1〜b6、c1〜c6、d1〜d4、e1、及びe2の発光に各々対応している。すなわち、この実験を行うに当たり金属板に載置した各試料の配置関係は、表2に示す通りであって、かつ図3(A)に示す各符号の配置に対応している。   In addition, each light emission which attached | subjected each code | symbol of a1-a6, b1-b6, c1-c6, d1-d4, e1, and e2 to FIG. 3 (A) is each sample a1-a6, b1 mentioned above. ˜b6, c1 to c6, d1 to d4, e1, and e2 respectively. That is, in performing this experiment, the arrangement relationship of the samples placed on the metal plate is as shown in Table 2 and corresponds to the arrangement of the symbols shown in FIG.

また、図3(B)は、各試料の熱蛍光による発光強度を比較する図であり、この図3(B)において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は図3(A)に各々符号を付して示してある各試料の配列方向の距離に対応している。すなわち、図3(B)に示す強度分布線11は試料a1〜a6の発光強度に係る強度分布を、強度分布線13は試料b1〜b6の発光強度に係る強度分布を、強度分布線15は試料c1〜c6の発光強度に係る強度分布を、強度分布線17は試料d1〜d4の発光強度に係る強度分布を、強度分布線19は試料e1及びe2の発光強度に係る強度分布を、それぞれ示している。なお、これらの発光強度は、上述した冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用い撮影した熱蛍光を、周知の画像ソフトであるImageJ(登録商標)を用いて画像解析することによって得た。   FIG. 3B is a diagram for comparing the emission intensity of each sample by thermofluorescence. In FIG. 3B, the vertical axis indicates the relative value of the emission intensity, and the horizontal axis indicates FIG. This corresponds to the distance in the arrangement direction of each sample indicated by a reference numeral (A). That is, the intensity distribution line 11 shown in FIG. 3B is an intensity distribution related to the emission intensity of the samples a1 to a6, the intensity distribution line 13 is an intensity distribution related to the emission intensity of the samples b1 to b6, and the intensity distribution line 15 is The intensity distribution related to the emission intensity of the samples c1 to c6, the intensity distribution line 17 represents the intensity distribution related to the emission intensity of the samples d1 to d4, and the intensity distribution line 19 represents the intensity distribution related to the emission intensity of the samples e1 and e2. Show. Note that these emission intensities are obtained by analyzing the image of thermofluorescence captured using the above-described cooled CCD camera (ATK-314L manufactured by ATIK Instruments) using ImageJ (registered trademark), which is a well-known image software. Obtained.

図3(A)の結果から明らかなように、試料c2、c3、c4、d2、d3、及びd4は、他の試料と比して著しく高い発光強度で発光していることが確認できる。   As is apparent from the results of FIG. 3A, it can be confirmed that the samples c2, c3, c4, d2, d3, and d4 emit light with significantly higher emission intensity than the other samples.

また、図3(B)の各強度分布線から明らかなように、試料c2の発光強度を示すピーク10、試料c3の発光強度を示すピーク12、試料c4の発光強度を示すピーク14、試料d2の発光強度を示すピーク16、試料d3の発光強度を示すピーク18、及び試料d4の発光強度を示すピーク20は、他の試料と比して高い発光強度を示している。そして、この図3(B)から、特に試料d3の発光強度のピークが最も高い発光強度を示していることが確認できる。   Further, as is apparent from each intensity distribution line in FIG. 3B, the peak 10 indicating the emission intensity of the sample c2, the peak 12 indicating the emission intensity of the sample c3, the peak 14 indicating the emission intensity of the sample c4, and the sample d2 The peak 16 indicating the light emission intensity, the peak 18 indicating the light emission intensity of the sample d3, and the peak 20 indicating the light emission intensity of the sample d4 show higher light emission intensity than the other samples. From FIG. 3B, it can be confirmed that the peak of the emission intensity of the sample d3 in particular shows the highest emission intensity.

この結果から、第1の実施の形態では、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1、6:1、または2:1のいずれかのモル比で混合し、第2工程において、800〜850℃の範囲内の任意の温度で熱処理を行うことによって、形成すべき熱蛍光体の熱蛍光の発光強度を高めることができることが確認された。   From this result, in the first embodiment, in the first step, lithium tetraborate and boron oxide are converted into a tetraborate: boron oxide = 3: 1, 6: 1, or 2: 1 mole. It was confirmed that the emission intensity of thermofluorescence of the thermophosphor to be formed can be increased by mixing at a ratio and performing heat treatment at an arbitrary temperature within the range of 800 to 850 ° C. in the second step.

特に、第1の実施の形態では、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合し、第2工程において、850℃の温度で熱処理を行うことによって、形成される熱蛍光体の熱蛍光の発光強度が最も高くなることが確認された。   In particular, in the first embodiment, lithium tetraborate and boron oxide are mixed in a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1 in the first step, and a temperature of 850 ° C. in the second step. It was confirmed that the heat intensity of the thermofluorescence of the formed thermophosphor becomes the highest by performing the heat treatment at.

次に、発明者は、上述した図3(A)及び(B)に係る実験において用意した試料a1、b5、c2、c3、c4、d2、d3、d4、及びe2について、これら各熱蛍光体がどのような物質で構成されているかを確認するための実験を行った。   Next, the inventor made these thermophosphors for the samples a1, b5, c2, c3, c4, d2, d3, d4, and e2 prepared in the experiment shown in FIGS. 3 (A) and (B). An experiment was conducted to confirm what kind of substance is composed of.

この実験では、これら試料a1、b5、c2、c3、c4、d2、d3、d4、及びe2に対してXRD(X−ray diffraction:X線回折)測定を行い、得られたスペクトルからこれら各熱蛍光体に含まれる物質を特定した。用いたX線回折装置はRIGAKU社製のRINT2000型である。   In this experiment, XRD (X-ray diffraction: X-ray diffraction) measurement was performed on these samples a1, b5, c2, c3, c4, d2, d3, d4, and e2, and each of these heats was obtained from the obtained spectrum. Substances contained in the phosphor were identified. The X-ray diffractometer used is a RINT2000 type manufactured by RIGAKU.

図4(A)及び(B)は、上述した試料d3の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。   FIGS. 4A and 4B are diagrams for specifying a substance constituting the thermophosphor of the sample d3 described above.

図4(A)は、試料d3のXRDスペクトルを示す図である。また、図4(B)は、例えば「J.Aidong,L.Shirong,H.Qingzhen,C.Tianbin,and Acta Crystallogr.,Sec.C,.46,1999(1990)」に開示されている七ホウ酸リチウムのXRDスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。   FIG. 4A shows an XRD spectrum of the sample d3. 4B is disclosed in, for example, “J. Aidong, L. Shilong, H. Qingzhen, C. Tianbin, and Acta Crystallogr., Sec. C, .46, 1999 (1990)”. It is a figure which shows the XRD spectrum of lithium borate. In each figure, the vertical axis indicates the relative value of the diffraction intensity, and the horizontal axis indicates the diffraction angle in degrees.

これら図4(A)及び(B)から明らかなように、各XRDスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。   As is clear from FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the diffraction angle at which the peak exists in each XRD spectrum and the relative diffraction intensity of each peak are experimentally consistent.

この結果から、試料d3は七ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。   From this result, it was confirmed that the sample d3 was a thermophosphor containing lithium heptaborate as a main constituent.

また、図5(A)及び(B)は、上述した試料a1の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。   FIGS. 5A and 5B are diagrams for specifying a substance constituting the thermophosphor of the sample a1 described above.

図5(A)は、試料a1のXRDスペクトルを示す図である。また、図5(B)は、例えば「JCPDS−ICDD Card No.18−717」に開示されている四ホウ酸リチウムのXRDスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。   FIG. 5A shows an XRD spectrum of sample a1. 5B is a diagram showing an XRD spectrum of lithium tetraborate disclosed in, for example, “JCPDS-ICDD Card No. 18-717”. In each of these figures, the vertical axis indicates the relative value of the diffraction intensity, and the horizontal axis indicates the diffraction angle in degrees.

これら図5(A)及び(B)から明らかなように、各XRDスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。   As is apparent from FIGS. 5A and 5B, it can be seen that the diffraction angle at which a peak exists in each XRD spectrum and the relative diffraction intensity of each peak are experimentally consistent.

この結果から、試料a1は四ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。   From this result, it was confirmed that the sample a1 was a thermophosphor containing lithium tetraborate as a main constituent.

また、図6(A)及び(B)は、上述した試料e2の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。   FIGS. 6A and 6B are diagrams for specifying a substance constituting the thermoluminescent material of the sample e2 described above.

図6(A)は、試料e2のXRDスペクトルを示す図である。また、図6(B)は上述した図5(B)と同じ四ホウ酸リチウムのXRDスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。   FIG. 6A is a diagram showing an XRD spectrum of the sample e2. FIG. 6B is an XRD spectrum of the same lithium tetraborate as FIG. 5B described above. In each figure, the vertical axis indicates the relative value of the diffraction intensity, and the horizontal axis indicates the diffraction angle in degrees.

これら図6(A)及び(B)から明らかなように、各XRDスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。   As is clear from FIGS. 6A and 6B, it can be seen that the diffraction angle at which a peak exists in each XRD spectrum and the relative diffraction intensity of each peak are experimentally consistent.

この結果から、試料e2は四ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。   From this result, it was confirmed that the sample e2 was a thermophosphor containing lithium tetraborate as a main constituent.

また、図7(A)及び(B)は、上述した試料b5の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。   FIGS. 7A and 7B are diagrams for specifying a substance constituting the thermoluminescent material of the sample b5 described above.

図7(A)は、試料b5のXRDスペクトルを示す図である。また、図7(B)は例えば「JCPDS−ICDD Card No.32−549」に開示されている三ホウ酸リチウムのXRDスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。   FIG. 7A is a diagram showing an XRD spectrum of sample b5. FIG. 7B is a diagram showing an XRD spectrum of lithium triborate disclosed in, for example, “JCPDS-ICDD Card No. 32-549”. In each figure, the vertical axis indicates the relative value of the diffraction intensity, and the horizontal axis indicates the diffraction angle in degrees.

これら図7(A)及び(B)から明らかなように、各XRDスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。   As is clear from FIGS. 7A and 7B, it can be seen that the diffraction angle at which a peak exists in each XRD spectrum and the relative diffraction intensity of each peak are experimentally consistent.

この結果から、試料b5は三ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。   From this result, it was confirmed that the sample b5 was a thermophosphor containing lithium triborate as a main constituent.

また、図8は試料c2のXRDスペクトルを、図9は試料c3のXRDスペクトルを、図10は試料c4のXRDスペクトルを、図11は試料d2のXRDスペクトルを、及び図12は試料d4のXRDスペクトルを、それぞれXRDスペクトルを示す図である。これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。   8 shows the XRD spectrum of sample c2, FIG. 9 shows the XRD spectrum of sample c3, FIG. 10 shows the XRD spectrum of sample c4, FIG. 11 shows the XRD spectrum of sample d2, and FIG. 12 shows the XRD spectrum of sample d4. It is a figure which shows an XRD spectrum, respectively. In these figures, the vertical axis indicates the relative value of the diffraction intensity, and the horizontal axis indicates the diffraction angle in degrees.

そして、図8、図9、図10、図11、及び図12のXRDスペクトルでは、上述した図4(B)に示す七ホウ酸リチウムのXRDスペクトル、図5(B)に示す四ホウ酸リチウムのXRDスペクトル、及び図7(B)に示す三ホウ酸リチウムのXRDスペクトルに基づいて、七ホウ酸リチウムのピークには○を、四ホウ酸リチウムのピークには×を、及び三ホウ酸リチウムのピークには△を、それぞれ付してある。   8, 9, 10, 11, and 12, the XRD spectrum of the lithium heptaborate shown in FIG. 4B described above, and the lithium tetraborate shown in FIG. 5B. Based on the XRD spectrum and the XRD spectrum of lithium triborate shown in FIG. 7 (B), the lithium heptaborate peak is indicated by ◯, the lithium tetraborate peak is indicated by x, and the lithium triborate Each peak is marked with Δ.

これら図8、図9、図10、図11、及び図12から、試料c2、c3、c4、d2、及びd4の各XRDスペクトルでは、いずれも七ホウ酸リチウムのピークが四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムのピークと比して高い回折強度を示している。   From FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12, in each of the XRD spectra of the samples c2, c3, c4, d2, and d4, the peaks of lithium heptaborate and lithium tetraborate The diffraction intensity is higher than the peak of lithium borate.

従って、試料c2、c3、c4、d2、及びd4は、七ホウ酸リチウムを最も含有量の多い主な構成物質として含有し、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムの一方または双方を含む熱蛍光体であることが確認された。   Therefore, samples c2, c3, c4, d2, and d4 contain thermo-fluorescence containing lithium heptaborate as the main constituent with the highest content and containing one or both of lithium tetraborate and lithium triborate. It was confirmed to be a body.

そして、図9に係る試料c3、図11に係る試料d2、及び図12に係る試料d4では、特に七ホウ酸リチウムのピークが四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムと比して高い回折強度を示していることから、熱蛍光体を構成する七ホウ酸リチウムの含有量が多いことがわかった。   In the sample c3 according to FIG. 9, the sample d2 according to FIG. 11, and the sample d4 according to FIG. 12, in particular, the peak of lithium heptaborate has higher diffraction intensity than lithium tetraborate and lithium triborate. From this, it was found that the content of lithium heptaborate constituting the thermoluminescent material is large.

図4(A)及び(B)、図5(A)及び(B)、図6(A)及び(B)、図7(A)及び(B)、図8、図9、図10、図11、及び図12の結果から、第1の実施の形態では、試料c2、c3、c4、d2、d3、d4に係る条件、すなわち第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1、6:1、または2:1のいずれかのモル比で混合し、第2工程において、800〜850℃の範囲内の温度で熱処理を行うことによって、七ホウ酸リチウムを構成物質に含む熱蛍光体を形成できることが確認された。   4 (A) and (B), FIG. 5 (A) and (B), FIG. 6 (A) and (B), FIG. 7 (A) and (B), FIG. 8, FIG. 9, FIG. 11 and FIG. 12, in the first embodiment, the conditions relating to the samples c2, c3, c4, d2, d3, and d4, that is, lithium tetraborate and boron oxide in the first step are changed to tetraboric acid. By mixing at a molar ratio of either lithium: boron oxide = 3: 1, 6: 1, or 2: 1 and performing heat treatment at a temperature in the range of 800 to 850 ° C. in the second step, It was confirmed that a thermophosphor containing lithium acid as a constituent material can be formed.

さらに、試料c3、d2、d3、d4、特に試料d3において七ホウ酸リチウムの収率が高くなることから、第1の実施の形態では、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合し、第2工程において、850℃の温度で熱処理を行うことによって、七ホウ酸リチウムの収率を向上できることが確認された。   Furthermore, since the yield of lithium heptaborate in samples c3, d2, d3, and d4, particularly sample d3, is high, in the first embodiment, in the first step, lithium tetraborate and boron oxide are mixed in four. It was confirmed that the yield of lithium heptaborate can be improved by mixing at a molar ratio of lithium borate: boron oxide = 3: 1 and performing heat treatment at a temperature of 850 ° C. in the second step.

また、既に説明したように、試料c2、c3、c4、d2、d3、及びd4、特に試料d3の熱蛍光体に係る熱蛍光の発光強度が高い値を示すことから(図3(A)及び(B)参照)、熱蛍光体の構成物質として七ホウ酸リチウムの含有率を大きく調製することで、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムの含有率が大きい場合と比して熱蛍光の発光強度を向上させられることが確認された。   In addition, as already described, the samples c2, c3, c4, d2, d3, and d4, particularly the thermoluminescence emission intensity related to the thermophosphor of the sample d3, show a high value (FIG. 3A and FIG. 3). (Refer to (B)), and by preparing a large content of lithium heptaborate as a constituent of the thermophosphor, emission of thermofluorescence compared to the case where the content of lithium tetraborate and lithium triborate is large It was confirmed that the strength could be improved.

特に、四ホウ酸リチウムを主な構成物質とする試料a1及びe2、または三ホウ酸リチウムを主な構成物質とする試料b5と、七ホウ酸リチウムを主な構成物質とするd3との各発光強度を比較した場合、上述した図3(A)及び(B)から試料d3が高い発光強度を示していることが明らかである。   In particular, light emission of samples a1 and e2 having lithium tetraborate as a main constituent, or sample b5 having lithium triborate as a main constituent, and d3 having lithium heptaborate as a main constituent. When the intensities are compared, it is clear from the above-described FIGS. 3A and 3B that the sample d3 exhibits a high emission intensity.

従って、七ホウ酸リチウムを母体として熱蛍光体を構成することは、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムを母体とする場合と比して有利である。   Therefore, it is advantageous to construct a thermophosphor using lithium heptaborate as a base compared with the case where lithium tetraborate and lithium triborate are used as a base.

また、発明者らは、上述した第1工程において混合体を形成する際に、材料として混合する酸化銅(II)の好適な添加量を確認するための実験を行った。   In addition, the inventors conducted an experiment for confirming a suitable addition amount of copper (II) oxide to be mixed as a material when forming the mixture in the first step described above.

以下、この実験につき図13を参照して説明する。   Hereinafter, this experiment will be described with reference to FIG.

この実験では、第1工程において、混合物に対して互いに異なる割合となるように酸化銅(II)を混合して形成した複数の熱蛍光体を試料として用意した。   In this experiment, in the first step, a plurality of thermoluminescent materials formed by mixing copper (II) oxide so as to have different ratios to the mixture were prepared as samples.

具体的には、試料f1は、第1工程において酸化銅(II)を添加せずに混合体を形成した。また、試料f2は混合体に対して0.01wt%の割合で、試料f3は混合体に対して0.03wt%の割合で、試料f4は混合体に対して0.05wt%の割合で、試料f5は混合体に対して0.07wt%の割合で、試料f6は混合体に対して0.10wt%の割合で、試料f7は試料f6と同様に混合体に対して0.10wt%の割合で、試料f8は混合体に対して0.35wt%の割合で、試料f9は混合体に対して0.70wt%の割合で、試料f10は混合体に対して1.00wt%の割合で、試料f11は混合体に対して2.00wt%の割合で、及び試料f12は混合体に対して5.00wt%の割合で、各々酸化銅(II)を添加して混合体を形成した。   Specifically, sample f1 formed a mixture without adding copper (II) oxide in the first step. Sample f2 is 0.01 wt% with respect to the mixture, sample f3 is 0.03 wt% with respect to the mixture, and sample f4 is 0.05 wt% with respect to the mixture. Sample f5 is 0.07 wt% with respect to the mixture, sample f6 is 0.10 wt% with respect to the mixture, and sample f7 is 0.10 wt% with respect to the mixture, similar to sample f6. In proportion, the sample f8 is 0.35 wt% with respect to the mixture, the sample f9 is 0.70 wt% with respect to the mixture, and the sample f10 is 1.00 wt% with respect to the mixture. Sample f11 was added at a ratio of 2.00 wt% with respect to the mixture, and sample f12 was added at a ratio of 5.00 wt% with respect to the mixture to form a mixture by adding copper (II) oxide, respectively.

また、これら各試料は、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合し、第2工程において混合体に対して850℃の熱処理を行って作成した。   Each of these samples was prepared by mixing lithium tetraborate and boron oxide at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1 in the first step, and 850 ° C. with respect to the mixture in the second step. Prepared by heat treatment.

そして、これら各試料に対してX線管電圧を6MVとした照射装置を用いて1GyのX線を照射した。その後、暗箱中に収容し、CCDカメラの露光を開始してから、20秒で135℃まで加熱し、135℃の温度を保った状態で280秒間それぞれの発光強度を観測した。   Each of these samples was irradiated with 1 Gy of X-rays using an irradiation apparatus having an X-ray tube voltage of 6 MV. Then, after storing in a dark box and starting exposure of the CCD camera, the sample was heated to 135 ° C. in 20 seconds, and the emission intensity was observed for 280 seconds while maintaining the temperature of 135 ° C.

なお、この実験では、試料f1〜f6を一つの金属板上に並べて載置して、上述したX線の照射、加熱、及び熱蛍光の観測を各試料に対して同時に行った。同様に、試料f7〜f12を一つの金属板(例えばアルミ製)上に並べて載置して、X線の照射、加熱、及び熱蛍光の観測を各試料に対して同時に行った。   In this experiment, the samples f1 to f6 were placed side by side on one metal plate, and the above-described X-ray irradiation, heating, and observation of thermofluorescence were simultaneously performed on each sample. Similarly, samples f7 to f12 were placed side by side on one metal plate (for example, made of aluminum), and X-ray irradiation, heating, and observation of thermofluorescence were simultaneously performed on each sample.

図13(A)及び(B)は、この実験の結果を示す図である。   13A and 13B are diagrams showing the results of this experiment.

図13(A)は、上述した各試料の熱蛍光による発光の様子を撮影した画像である。なお、これら画像を撮影するために冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用いた。   FIG. 13A is an image obtained by photographing the state of light emission by thermofluorescence of each sample described above. A cooled CCD camera (ATK-314L manufactured by ATIK Instruments) was used to capture these images.

なお、図13(A)にf1〜f12の各符号を付して示した各発光は、上述した各試料f1〜f12の発光に各々対応している。すなわち、この実験を行うに当たり金属板に載置した各試料の配置関係は、図13(A)に示す各符号の配置に対応している。   In addition, each light emission shown by attaching | subjecting each code | symbol of f1-f12 in FIG. 13 (A) respond | corresponds to light emission of each sample f1-f12 mentioned above, respectively. That is, in performing this experiment, the arrangement relationship of each sample placed on the metal plate corresponds to the arrangement of each symbol shown in FIG.

また、図13(B)は、各試料の熱蛍光による発光強度を比較する図であり、この図13(B)において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は図13(A)に各々符号を付して示してある各試料の配列方向の距離に対応している。すなわち、図13(B)の上図に示す強度分布線111は試料f1〜f6の発光強度に係る強度分布を、また、図13(B)の下図に示す強度分布線113は試料f7〜f12の発光強度に係る強度分布をそれぞれ示している。これらの発光強度は、上述した冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用いて撮影した熱蛍光を、周知の画像ソフトであるImageJ(登録商標)を用いて画像解析することによって得た。   FIG. 13B is a diagram for comparing the emission intensity of each sample by thermofluorescence. In FIG. 13B, the vertical axis indicates the relative value of the emission intensity, and the horizontal axis indicates FIG. This corresponds to the distance in the arrangement direction of each sample indicated by a reference numeral (A). That is, the intensity distribution line 111 shown in the upper part of FIG. 13B shows the intensity distribution related to the emission intensity of the samples f1 to f6, and the intensity distribution line 113 shown in the lower part of FIG. 13B shows the samples f7 to f12. Intensity distributions related to the emission intensity are shown. These emission intensities are obtained by analyzing the image of thermofluorescence captured using the above-described cooled CCD camera (ATK-314L manufactured by ATIK Instruments) using ImageJ (registered trademark), which is a well-known image software. It was.

なお、既に説明したように、試料f6及び試料f7は、第1工程及び第2工程ともに同一条件において作成されている。従って、試料f6の発光強度を示すピーク115と試料f7の発光強度を示すピーク117とは、実質的に同程度の発光強度である。   As already described, the sample f6 and the sample f7 are created under the same conditions in both the first step and the second step. Therefore, the peak 115 indicating the emission intensity of the sample f6 and the peak 117 indicating the emission intensity of the sample f7 have substantially the same emission intensity.

図13(A)の結果から明らかなように、試料f6、f7、及びf8は、他の試料と比して高い発光強度で発光していることが確認できる。   As is apparent from the result of FIG. 13A, it can be confirmed that the samples f6, f7, and f8 emit light with higher emission intensity than the other samples.

また、図13(B)の各強度分布線から明らかなように、試料f6の発光強度を示すピーク115、試料f7の発光強度を示すピーク117、及び試料f8の発光強度を示すピーク119は、他の試料と比して高い発光強度を示している。この結果から、第1の実施の形態では、第1工程において、混合体に対して0.10〜0.35wt%の範囲内の割合で酸化銅(II)を添加することによって、形成する熱蛍光体の熱蛍光の発光強度を高めることができることが確認された。   As is clear from the intensity distribution lines in FIG. 13B, a peak 115 indicating the emission intensity of the sample f6, a peak 117 indicating the emission intensity of the sample f7, and a peak 119 indicating the emission intensity of the sample f8 are: The emission intensity is higher than that of other samples. From this result, in the first embodiment, in the first step, the heat to be formed by adding copper (II) oxide at a ratio in the range of 0.10 to 0.35 wt% with respect to the mixture. It was confirmed that the emission intensity of the thermofluorescence of the phosphor can be increased.

次に、発明者らは、この第1の実施の形態の第2工程において形成される熱蛍光体の熱蛍光の発光強度分布の温度特性及び波長特性を確認する実験を行った。   Next, the inventors conducted an experiment to confirm the temperature characteristics and wavelength characteristics of the emission intensity distribution of the thermofluorescence of the thermophosphor formed in the second step of the first embodiment.

以下、この実験につき図14及び図15を参照して説明する。   Hereinafter, this experiment will be described with reference to FIGS.

この実験では、第1工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で、かつ混合体に対する酸化銅(II)を0.35wt%の割合で、それぞれ混合し、第2工程において混合体に対して850℃の熱処理を行って作成した熱蛍光体を試料として用いた。そして、温度に対する熱蛍光の発光強度を確認するために、熱蛍光体に対して、RIGAKU社製のRINT2000型X線分析装置によって20GyのX線を照射した後、0.5℃/secで加熱しながら熱蛍光の発光強度を測定した。また、蛍光の発光の波長を確認するために、熱蛍光体に対して、RIGAKU社製のSZX型X線分析装置によって20GyのX線を照射した後、1℃/secで加熱しながら、浜松ホトニクス社PMA−11型マルチチャンネル検出器を用いて熱蛍光の発光の波長を測定した。   In this experiment, in the first step, lithium tetraborate and boron oxide are in a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1, and copper (II) oxide with respect to the mixture is in a ratio of 0.35 wt%. These were mixed, and a thermoluminescent material prepared by performing heat treatment at 850 ° C. on the mixture in the second step was used as a sample. In order to confirm the emission intensity of the thermofluorescence with respect to the temperature, the thermophosphor was irradiated with 20 Gy of X-rays using a RINT2000 X-ray analyzer manufactured by RIGaku, and then heated at 0.5 ° C./sec. The emission intensity of thermofluorescence was measured. Further, in order to confirm the wavelength of the fluorescence emission, the thermoluminescent material was irradiated with 20 Gy of X-rays by an SZX type X-ray analyzer manufactured by RIGAKU, and then heated at 1 ° C./sec. The wavelength of thermoluminescent emission was measured using a photonics PMA-11 type multichannel detector.

図14は、この実験の結果を説明するための図であり、第1の実施の形態において製造される熱蛍光体の発光強度分布の温度特性を示す図である。図14において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は熱蛍光体の温度を℃単位で目盛ってある。   FIG. 14 is a diagram for explaining the results of this experiment, and is a diagram showing the temperature characteristics of the emission intensity distribution of the thermoluminescent material manufactured in the first embodiment. In FIG. 14, the vertical axis indicates the relative value of the emission intensity, and the horizontal axis indicates the temperature of the thermophosphor in units of ° C.

また、図15(A)及び(B)は、この実験の結果を説明するための図であり、第1の実施の形態において形成される熱蛍光体と、従来技術による熱蛍光体、すなわち上述した特許文献1に開示されているマンガン含有四ホウ酸リチウムによって構成された熱蛍光体とについての、発光強度分布の波長特性及び温度特性をそれぞれ比較する図である。そして、図15(A)は第1の実施の形態による熱蛍光体の発光強度分布の波長特性及び温度特性を、また、図15(B)は特許文献1による熱蛍光体の発光強度分布の波長特性及び温度特性をそれぞれ示している。図15(A)及び(B)において、x軸は熱蛍光の波長をnm単位で、また、y軸は熱蛍光体の温度を℃単位で目盛ってある。そして、z軸は発光強度の相対値を示している。   FIGS. 15A and 15B are diagrams for explaining the results of this experiment. The thermophosphor formed in the first embodiment and the thermophosphor according to the prior art, that is, the above-described ones. It is a figure which compares the wavelength characteristic and temperature characteristic of light emission intensity distribution about the thermoluminescent material comprised by the manganese containing lithium tetraborate currently disclosed by the patent document 1 which were made. 15A shows the wavelength characteristics and temperature characteristics of the emission intensity distribution of the thermoluminescent material according to the first embodiment, and FIG. 15B shows the emission intensity distribution of the thermoluminescent material according to Patent Document 1. Wavelength characteristics and temperature characteristics are shown. In FIGS. 15A and 15B, the x-axis shows the wavelength of thermofluorescence in nm units, and the y-axis shows the temperature of the thermoluminescent material in ° C units. The z axis represents the relative value of the emission intensity.

なお、図15(B)に係るマンガン含有四ホウ酸リチウムは、特許文献1に開示されている通り、発光強度を向上する目的でアルミニウム(III)が添加されている。   Note that, as disclosed in Patent Document 1, aluminum (III) is added to the manganese-containing lithium tetraborate according to FIG. 15B for the purpose of improving the emission intensity.

図14及び図15(A)から明らかなように、第1の実施の形態による熱蛍光体の熱蛍光の発光強度は、45〜130℃の温度範囲内に唯一のかつ単峰型の発光強度分布を有しているのみであり、かつ98℃付近にピークが存在することが確認された。なお、これらの測定には浜松ホトニクス社PMA−11型マルチチャンネル検出器を用いた。   As is apparent from FIGS. 14 and 15A, the thermoluminescent emission intensity of the thermoluminescent material according to the first embodiment is the only single-peak emission intensity within a temperature range of 45 to 130 ° C. It was confirmed that there was only a distribution and there was a peak in the vicinity of 98 ° C. For these measurements, a PMA-11 type multi-channel detector manufactured by Hamamatsu Photonics was used.

そして、この温度に関する発光強度分布が存在する45〜130℃の温度範囲は、この第1の実施の形態による熱蛍光板状体105において、バインダとして機能するエポキシ樹脂(例えばブレニー技研のGM−9005)が機械的に耐熱可能な、すなわち形状が崩壊しない温度範囲であって、かつ光学的に耐熱可能な、すなわち変色しない温度範囲に存在する。   The temperature range of 45 to 130 ° C. where the emission intensity distribution relating to this temperature exists is an epoxy resin that functions as a binder in the thermoluminescent plate 105 according to the first embodiment (for example, GM-9005 of Brennie Giken). Is in a temperature range that can be mechanically heat-resistant, i.e., in a temperature range where the shape does not collapse, and optically heat-resistant, i.e., in a temperature range that does not change color.

そのため、第1の実施の形態による熱蛍光板状体105では、熱蛍光の測定時において、熱蛍光体を発光させるための加熱中に形状が崩壊する恐れがなく、また、エポキシ樹脂によって熱蛍光の発光が吸収される恐れがない。   Therefore, in the thermoluminescent plate 105 according to the first embodiment, there is no possibility of the shape being collapsed during heating for causing the thermophosphor to emit light during the measurement of thermofluorescence, and the thermofluorescence of the thermoluminescent phosphor is caused by the epoxy resin. There is no risk of luminescence being absorbed.

また、この熱蛍光体は、熱蛍光の発光強度分布は単峰型であるのでピークが一つである。   In addition, this thermophosphor has a single peak since the emission intensity distribution of thermofluorescence is unimodal.

そのため、被曝線量と熱蛍光の発光強度との関係が単純であり、その結果、測定された熱蛍光の発光強度から被曝線量を算出する際に複雑な補正を行う必要がない。なお、この詳細は図16を参照して後述する。   Therefore, the relationship between the exposure dose and the emission intensity of thermofluorescence is simple, and as a result, it is not necessary to perform complicated correction when calculating the exposure dose from the measured emission intensity of thermofluorescence. The details will be described later with reference to FIG.

また、図15(A)から、第1の実施の形態において形成される熱蛍光体の熱蛍光の発光強度では、熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、可視領域において唯一かつ単峰型の分布であり、しかも、その分布が600nmよりも短波長の領域内、より具体的には、400〜550nmの範囲内の波長領域に存在することが確認された。   Further, from FIG. 15A, in the thermoluminescence emission intensity of the thermoluminescent material formed in the first embodiment, the emission intensity distribution with respect to the wavelength of thermofluorescence is the only single-peak distribution in the visible region. Moreover, it was confirmed that the distribution exists in a wavelength region shorter than 600 nm, more specifically, in a wavelength region in the range of 400 to 550 nm.

これに対して、図15(B)から、特許文献1による熱蛍光体では、熱蛍光の発光強度分布が550〜750nmの範囲内の波長領域に存在することが確認された。   On the other hand, from FIG. 15B, it was confirmed that in the thermoluminescent material according to Patent Document 1, the emission intensity distribution of thermofluorescence exists in the wavelength region within the range of 550 to 750 nm.

既に説明したように、加熱に起因するマンガン含有四ホウ酸リチウム自体の発光強度分布は、短波長側のボトムが600nm付近の波長領域に存在する。従って、特許文献1による熱蛍光体では、加熱に起因する発光が生じる温度まで温度を上昇させた場合、例えば近赤外線カットフィルタを用いて熱蛍光による発光と加熱に起因する発光とを分離する必要がある。   As already explained, the emission intensity distribution of manganese-containing lithium tetraborate itself due to heating exists in the wavelength region where the bottom on the short wavelength side is around 600 nm. Therefore, in the thermoluminescent material according to Patent Document 1, when the temperature is increased to a temperature at which light emission due to heating occurs, for example, it is necessary to separate light emission due to thermofluorescence and light emission due to heating using a near infrared cut filter, for example. There is.

これに対して、第1の実施の形態による熱蛍光体では、熱蛍光の発光強度分布が600nmよりも短波長である可視の波長領域に存在するため、上述した加熱に起因する発光を考慮する必要がなく、そのため例えば近赤外線カットフィルタを用いる必要がない。   On the other hand, in the thermoluminescent material according to the first embodiment, the emission intensity distribution of thermofluorescence exists in the visible wavelength region shorter than 600 nm. There is no need to use a near infrared cut filter, for example.

また、第1の実施の形態による熱蛍光体では、熱蛍光の発光強度分布が可視領域の範囲内の波長領域に存在する。そのため、熱蛍光板状体105において、バインダとしてエポキシ樹脂を用いても、熱蛍光体から発せする熱蛍光がエポキシ樹脂に吸収されることなく、従って、熱蛍光の発光強度が低下することがない。   In the thermoluminescent material according to the first embodiment, the emission intensity distribution of thermofluorescence exists in the wavelength region within the visible region. Therefore, even if an epoxy resin is used as the binder in the thermoluminescent plate 105, the thermofluorescence emitted from the thermophosphor is not absorbed by the epoxy resin, and therefore the emission intensity of thermofluorescence does not decrease.

次に、発明者らは、この第1の実施の形態の第2工程において形成される熱蛍光体における、熱蛍光の発光強度と被曝線量との関係を確認するための実験を行った。   Next, the inventors conducted an experiment for confirming the relationship between the emission intensity of the thermofluorescence and the exposure dose in the thermophosphor formed in the second step of the first embodiment.

この実験では、上述した図14と図15(A)に係るのと同様の熱蛍光体に対して、X線管電圧を6MVとした照射装置を用いて異なる線量のX線(0.25Gy、0.5Gy、1Gy、2Gy)を照射し、各々の被曝線量に対応する熱蛍光の発光強度を観測した。なお、発光強度を観測するに当たり、X線照射後の熱蛍光体を暗箱中において0.5℃/secで135℃まで加熱した。   In this experiment, different doses of X-rays (0.25 Gy, 0.25 Gy, etc.) were applied to the same thermophosphor as in FIGS. 14 and 15A described above using an irradiation apparatus having an X-ray tube voltage of 6 MV. 0.5 Gy, 1 Gy, and 2 Gy) were irradiated, and the emission intensity of thermofluorescence corresponding to each exposure dose was observed. In observing the emission intensity, the thermoluminescent material after X-ray irradiation was heated to 135 ° C. at 0.5 ° C./sec in a dark box.

図16は、この実験の結果を示す図であり、第1の実施の形態において形成される熱蛍光体における、熱蛍光の発光強度と被曝線量との関係を示す図である。図16において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は照射したX線の線量、すなわち熱蛍光体の被曝線量をGy単位で目盛ってある。なお、この実験では、X線照射装置としてElekta社製のSYNERGY型リニアックを、また、発光強度の測定には冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用いた。   FIG. 16 is a diagram showing the results of this experiment, and is a diagram showing the relationship between the emission intensity of thermofluorescence and the exposure dose in the thermoluminescent material formed in the first embodiment. In FIG. 16, the vertical axis indicates the relative value of the emission intensity, and the horizontal axis indicates the dose of irradiated X-rays, that is, the exposure dose of the thermophosphor in Gy units. In this experiment, a SYNERGY type linac manufactured by Elekta was used as an X-ray irradiation apparatus, and a cooled CCD camera (ATK Instruments 314L manufactured by ATIK Instruments) was used for measuring the emission intensity.

図16から、第1の実施の形態による熱蛍光体では、被曝線量が0.25Gyのとき相対値7、被曝線量が0.50Gyのとき相対値15、被曝線量が1.0Gyのとき相対値30、及び被曝線量が2.0Gyのとき相対値60であるので、被曝線量の増加に対して、直線的に熱蛍光の発光強度が増大することが確認できる。   From FIG. 16, in the thermoluminescent material according to the first embodiment, the relative value is 7 when the exposure dose is 0.25 Gy, the relative value 15 when the exposure dose is 0.50 Gy, and the relative value when the exposure dose is 1.0 Gy. 30 and a relative value of 60 when the exposure dose is 2.0 Gy, it can be confirmed that the emission intensity of thermofluorescence increases linearly as the exposure dose increases.

従って、この結果から、第1の実施の形態による熱蛍光板状体105では、測定された熱蛍光の発光強度を用いて複雑な補正を行うことなく被曝線量を算出できることが確認された。   Therefore, from this result, it was confirmed that in the thermoluminescent plate 105 according to the first embodiment, the exposure dose can be calculated without performing complicated correction using the measured emission intensity of thermofluorescence.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、熱蛍光板状体を利用した線量計であって、かつ放射線の3次元線量分布を取得することができる線量計として、上述した第1の実施の形態による熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている熱蛍光積層体、及びその製造方法について説明する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, as a dosimeter using a thermoluminescent plate and capable of acquiring a three-dimensional dose distribution of radiation, the thermoluminescent plate according to the above-described first embodiment is used. A thermoluminescent laminate in which a plurality of bodies are laminated and a method for manufacturing the same will be described.

第2の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法は、第1工程及び第2工程を含んでいる。以下、図17(A)及び(B)を参照して、第1工程から順に各工程につき説明する。   The manufacturing method of the thermoluminescent layered product by a 2nd embodiment includes the 1st process and the 2nd process. Hereinafter, with reference to FIG. 17 (A) and (B), it demonstrates per process in order from a 1st process.

図17(A)及び(B)は、第2の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法を説明する工程図である。これらの各図は、それぞれ、各製造段階で得られた構造体を概略的な斜視図で示してある。   FIGS. 17A and 17B are process diagrams illustrating a method of manufacturing a thermoluminescent layered product according to the second embodiment. Each of these drawings is a schematic perspective view showing the structure obtained in each manufacturing stage.

まず、第1工程では、図17(A)に示すように、上述した第1の実施の形態による熱蛍光板状体105を複数枚用意する。   First, in the first step, as shown in FIG. 17A, a plurality of thermoluminescent plates 105 according to the first embodiment described above are prepared.

これら各熱蛍光板状体105は、上述したように実効原子番号及び密度が、人体に近似な値に調整されている。   As described above, the effective atomic number and density of each thermoluminescent plate 105 are adjusted to values approximate to the human body.

また、この第1工程において用意する熱蛍光板状体105の数、及び積層方向に沿った平面形状、すなわち熱蛍光板状体105の表面105a及び裏面105bの平面形状を、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて適宜設定しておく。熱蛍光板状体105は、例えばスライサ等によって裁断することが可能であるため、予め各々の平面形状を、測定する放射線に応じて適宜成型しておく。なお、図17(A)では、一例として、10枚の熱蛍光板状体105を用意した場合の構成例であって、各熱蛍光板状体105の平面形状を略正方形とした場合の構成例を示している。   In addition, the number of thermoluminescent plates 105 prepared in the first step and the planar shape along the stacking direction, that is, the planar shapes of the front surface 105a and the back surface 105b of the thermoluminescent plate 105 are measured, for example, by radiation lines. Set appropriately according to quality, alignment, or application. Since the thermoluminescent plate 105 can be cut with, for example, a slicer or the like, each planar shape is appropriately formed in advance according to the radiation to be measured. In FIG. 17A, as an example, a configuration example in the case where ten thermoluminescent plate-like bodies 105 are prepared, and a configuration example in which the planar shape of each thermoluminescent plate-like body 105 is a substantially square shape. Show.

次に、第2工程では、第1工程において用意した複数枚の熱蛍光板状体105を積層することによって図17(B)に示すような構造体、すなわち熱蛍光積層体107を形成する。   Next, in the second step, a plurality of thermoluminescent plates 105 prepared in the first step are stacked to form a structure as shown in FIG.

このとき、複数の熱蛍光板状体105を、接着剤を用いることなく、各熱蛍光板状体105の各表面105aと裏面105bとを順次重ね合わせて積層する。その結果、熱蛍光板状体105が複数枚積層されて形成された熱蛍光積層体107が得られる。   At this time, the plurality of thermoluminescent plates 105 are laminated by sequentially superposing the front surfaces 105a and the back surfaces 105b of the thermoluminescent plates 105 without using an adhesive. As a result, a thermoluminescent laminate 107 formed by laminating a plurality of thermoluminescent plates 105 is obtained.

なお、図17(B)では、一例として、10枚の熱蛍光板状体105を積層して熱蛍光積層体107を形成した場合の構成例を示している。   In FIG. 17B, as an example, a configuration example in the case where the thermoluminescent laminate 107 is formed by laminating ten thermoluminescent plates 105 is shown.

この第2の実施の形態による熱蛍光積層体107を構成する各熱蛍光板状体105は既に説明したように、実効原子番号及び密度が人体に近似な値に設定されている。従って、第2の実施の形態による熱蛍光積層体107を線量計として用いた場合には、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。なお、第2の実施の形態による熱蛍光積層体107を用いて取得されたデータは、これを構成する熱蛍光板状体105と近似な実効原子番号を有する物質であれば、人体以外の物質に対する被曝線量に関するデータとして利用することもできる。   As described above, each thermoluminescent plate 105 constituting the thermoluminescent laminate 107 according to the second embodiment has an effective atomic number and density set to values approximate to the human body. Therefore, when the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment is used as a dosimeter, the data regarding the radiation exposure dose to the human body with the obtained measurement values without performing various corrections. Can be obtained. In addition, if the data acquired using the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment is a substance having an effective atomic number approximate to that of the thermoluminescent plate 105 constituting this, the data for substances other than the human body is used. It can also be used as data on exposure dose.

また、この第2の実施の形態による熱蛍光積層体107を構成する各熱蛍光板状体105は、既に説明したように、放射線を照射することによって、その被照射面に沿った放射線の平面的な線量分布、すなわち2次元線量分布を測定することができる。従って、このような熱蛍光板状体105を重ね合わせて構成されている熱蛍光積層体107に対して放射線を照射することによって、各熱蛍光板状体105からそれぞれ放射線の2次元線量分布を測定することができる。このとき、各熱蛍光板状体105からは、これら各熱蛍光板状体105の被曝位置、及びこれら被曝位置における放射線の強度及び線形に対応した熱蛍光の光強度分布を以って、2次元線量分布がそれぞれ測定される。従って、各熱蛍光板状体105から得られた各2次元線量分布を重ね合わせることによって、熱蛍光積層体107に照射された放射線の立体的な、すなわち3次元線量分布を測定することができる。   In addition, as described above, each thermoluminescent plate 105 constituting the thermoluminescent laminate 107 according to the second embodiment is irradiated with radiation so that the plane of the radiation along the irradiated surface is flat. Simple dose distribution, that is, a two-dimensional dose distribution can be measured. Therefore, the two-dimensional dose distribution of the radiation is measured from each thermoluminescent plate 105 by irradiating the thermoluminescent laminate 107 formed by superimposing such thermoluminescent plates 105 with each other. be able to. At this time, the two-dimensional dose is obtained from each thermoluminescent plate 105 by the exposure position of each thermoluminescent plate 105 and the light intensity distribution of thermofluorescence corresponding to the radiation intensity and linearity at these exposure positions. Each distribution is measured. Therefore, by superimposing the respective two-dimensional dose distributions obtained from the respective thermoluminescent plate-like bodies 105, the three-dimensional, that is, the three-dimensional dose distribution of the radiation applied to the thermoluminescent laminate 107 can be measured.

以下、図18(A)及び(B)を参照して、第2の実施の形態による熱蛍光積層体107を利用した3次元線量分布の測定方法について説明する。   Hereinafter, a method for measuring a three-dimensional dose distribution using the thermoluminescent laminate 107 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 18 (A) and 18 (B).

図18(A)及び(B)は、この3次元線量分布の測定方法を説明する過程図であり、これらの各図は、それぞれ各過程における熱蛍光積層体107を概略的な斜視図で示してある。   FIGS. 18A and 18B are process diagrams for explaining the method of measuring the three-dimensional dose distribution. Each of these figures is a schematic perspective view showing the thermoluminescent laminate 107 in each process. It is.

熱蛍光積層体107を用いて放射線の3次元線量分布を測定する際には、まず、測定すべき放射線110を、熱蛍光積層体107に対して照射することによって、熱蛍光積層体107を被曝させる(図18(A)参照)。なお、図18(A)では、一例として、放射線110を、熱蛍光積層体107の表面107a、すなわち熱蛍光板状体105を積層した積層方向109に直交する表面107aに対して照射した場合の構成例を示している。   When measuring the three-dimensional dose distribution of radiation using the thermoluminescent laminate 107, first, the thermoluminescent laminate 107 is exposed by irradiating the thermoluminescent laminate 107 with the radiation 110 to be measured. (See FIG. 18A). In FIG. 18A, as an example, a configuration in which the radiation 110 is applied to the surface 107a of the thermoluminescent laminate 107, that is, the surface 107a orthogonal to the stacking direction 109 in which the thermoluminescent plate 105 is laminated. An example is shown.

次に、熱蛍光積層体107を、これを構成するそれぞれの熱蛍光板状体105にバラす(図18(B)参照)。   Next, the thermoluminescent layered product 107 is separated into each thermoluminescent plate 105 constituting the thermoluminescent layered product 107 (see FIG. 18B).

そして、これら熱蛍光板状体105の各々から加熱により発生する熱蛍光を、熱蛍光板状体105の表面105aに正対する方向からそれぞれ撮影することによって、熱蛍光板状体105の表面105aに沿った平面的な光強度分布情報、すなわち2次元光強度分布情報を各々取得する。   A plane along the surface 105 a of the thermoluminescent plate 105 is obtained by photographing the thermofluorescence generated by heating from each of the thermoluminescent plates 105 from the direction facing the surface 105 a of the thermoluminescent plate 105. Light intensity distribution information, that is, two-dimensional light intensity distribution information is acquired.

ここで、熱蛍光を撮影する際には、熱蛍光積層体107からバラした熱蛍光板状体105を各々暗箱中に収容して加熱することによって、発する熱蛍光を例えばCCDカメラを用いて撮影する。   Here, when photographing the thermofluorescence, the thermofluorescent plate-like body 105 separated from the thermofluorescent laminate 107 is housed in a dark box and heated, and the emitted thermofluorescence is photographed using, for example, a CCD camera. .

既に説明したように、この熱蛍光板状体105を構成する熱蛍光体は、熱蛍光のピークトップが98℃付近に存在する。そこで、熱蛍光板状体105から熱蛍光を撮影するに当たり、暗箱中に収容した熱蛍光板状体105を加熱する。そして、この加熱の開始の時点からCCDカメラの露光を開始し、熱蛍光板状体105を例えば20秒で135℃まで加熱し、135℃の温度を保った状態で例えば280秒間熱蛍光を撮影する。   As already explained, in the thermoluminescent material constituting the thermoluminescent plate 105, the peak top of the thermoluminescent light is present at around 98 ° C. Therefore, in photographing thermofluorescence from the thermoluminescent plate 105, the thermoluminescent plate 105 accommodated in the dark box is heated. Then, exposure of the CCD camera is started from the start of the heating, and the thermoluminescent plate 105 is heated to 135 ° C. in 20 seconds, for example, and the thermofluorescence is photographed for 280 seconds in a state where the temperature of 135 ° C. is maintained. .

また、この撮影して得られた光強度分布情報を、可視化された光強度分布に関する情報として得るためには、例えば周知のソフトであるimageJ(商標名)、OpenDX(商標名)、及びPhotoshop(商標名)を利用し、コンピュータによって画像の処理を行うのが好ましい。その結果、熱蛍光板状体105の表面105aに沿った被曝箇所の線量分布が、線量に応じた光強度の熱蛍光として画像化される。   In addition, in order to obtain the light intensity distribution information obtained by photographing as information on the visualized light intensity distribution, for example, imageJ (trade name), OpenDX (trade name), and Photoshop (which are well-known software) It is preferable that the image is processed by a computer using a trademark name). As a result, the dose distribution of the exposed portion along the surface 105a of the thermoluminescent plate 105 is imaged as thermofluorescence having light intensity corresponding to the dose.

次に、画像化された光強度分布情報としての線量分布情報を、熱蛍光積層体107を被曝させたときの積層順に積層方向109(図18(A)参照)に沿って順次重ね合わせることによって、立体的なすなわち3次元線量分布に関する画像を取得する。   Next, the dose distribution information as the imaged light intensity distribution information is sequentially overlapped in the stacking direction 109 (see FIG. 18A) in the stacking order when the thermoluminescent stack 107 is exposed. Acquire an image relating to a three-dimensional dose distribution.

そのために、例えばVisualFortran(商標名)及びOpenDX(商標名)を利用し、コンピュータによって画像処理するのが好ましい。   For this purpose, for example, VisualFortran (trade name) and OpenDX (trade name) are preferably used to perform image processing by a computer.

そして、各熱蛍光板状体105から得られた各画像を重ね合わせることによって、各熱蛍光板状体105の各表面105aに沿った各被曝箇所に対応する2次元光強度分布情報の画像が立体的に積層される。その結果、積層された各画像を、熱蛍光積層体107の立体的な被曝箇所、実質的に、照射された放射線の3次元線量分布とみなすことができる。   Then, by superimposing the images obtained from each thermoluminescent plate 105, the image of the two-dimensional light intensity distribution information corresponding to each exposed location along each surface 105a of each thermoluminescent plate 105 is three-dimensional. Is laminated. As a result, each of the stacked images can be regarded as a three-dimensional exposure location of the thermoluminescent layered product 107, substantially a three-dimensional dose distribution of the irradiated radiation.

なお、ここでは、図18(A)を参照して、一例として、放射線110を、熱蛍光積層体107の表面107aに対して照射した場合の3次元線量分布の測定方法を説明したが、例えば、放射線110を、熱蛍光積層体107の積層方向109に沿った各側面107bに対して照射した場合においても、上述したのと同様の方法によって放射線の3次元線量分布を取得することができる。   Here, with reference to FIG. 18 (A), as an example, the measurement method of the three-dimensional dose distribution when the radiation 110 is applied to the surface 107a of the thermoluminescent laminate 107 has been described. Even when the radiation 110 is applied to each side surface 107b along the stacking direction 109 of the thermoluminescent layered body 107, the three-dimensional dose distribution of the radiation can be acquired by the same method as described above.

ここで、発明者らは、この第2の実施の形態による熱蛍光積層体107における測定精度を確認するための実験を行った。   Here, the inventors conducted an experiment to confirm the measurement accuracy in the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment.

以下、この実験につき図19及び図20を参照して説明する。   Hereinafter, this experiment will be described with reference to FIGS. 19 and 20.

この実験では、第2の実施の形態による熱蛍光積層体107と、従来周知の線量計である電離箱(Scanditronix Wellhofer社製のCC19型)とで、同一条件の照射装置から照射される同一線量のX線に対する測定結果を比較した。なお、この実験では、照射装置としてVarian社製のCLINAC−21EX型直線加速器リニアックを用いた。   In this experiment, the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment and an ionization chamber (CC19 manufactured by Scandronix Wellhofer), which is a well-known dosimeter, are irradiated with the same dose from an irradiation device under the same conditions. The X-ray measurement results were compared. In this experiment, a CLINAC-21EX linear accelerator linac manufactured by Varian was used as the irradiation device.

熱蛍光積層体107を利用した測定では、熱蛍光積層体107の表面107aに対して、積層方向109に沿ったX線を照射した(図18(A)参照)。そして、冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用いて熱蛍光積層体107の熱蛍光を撮影し発光強度を測定した。また、この実験においては、熱蛍光積層体107を、厚みを2.5mm、及び平面形状を一辺が86mmの略正方形とした熱蛍光板状体105を64枚積層させて構成した。   In the measurement using the thermoluminescent laminate 107, the surface 107a of the thermoluminescent laminate 107 was irradiated with X-rays along the lamination direction 109 (see FIG. 18A). Then, using a cooled CCD camera (ATK-314L manufactured by ATIK Instruments), the thermoluminescence of the thermoluminescent laminate 107 was photographed and the emission intensity was measured. In this experiment, the thermoluminescent layered body 107 was constituted by stacking 64 thermoluminescent plate-like bodies 105 having a thickness of 2.5 mm and a planar shape of approximately square with a side of 86 mm.

また、電離箱を利用した測定では、ファントムとして機能する水で満たした水槽内に電離箱を収容し、この水槽の外側からX線を照射した。そして、X線の照射位置を固定した状態で、電離箱を水槽内で任意の位置に移動させることによって、水槽内の各位置における電離箱の電離度を測定した。   Moreover, in the measurement using an ionization chamber, the ionization chamber was accommodated in the water tank filled with the water which functions as a phantom, and X-rays were irradiated from the outside of this water tank. And the ionization degree of the ionization chamber in each position in a water tank was measured by moving an ionization chamber to arbitrary positions in a water tank in the state which fixed the irradiation position of X-ray | X_line.

また、この実験では、照射装置のX線管電圧を4MVに、また、照射野を40×40mmに設定し、熱蛍光積層体107及び電離箱を利用したそれぞれの測定において、2GyのX線を照射した。   In this experiment, the X-ray tube voltage of the irradiation apparatus was set to 4 MV, the irradiation field was set to 40 × 40 mm, and 2 Gy X-rays were emitted in each measurement using the thermoluminescent laminate 107 and the ionization chamber. Irradiated.

図19(A)及び(B)は、この実験の結果を示す図であり、X線の照射方向に直交する面内における、照射中心位置からの離間距離と、その各距離における発光強度または電離度との関係を示す図である。   FIGS. 19A and 19B are diagrams showing the results of this experiment. In the plane perpendicular to the X-ray irradiation direction, the distance from the irradiation center position, and the emission intensity or ionization at each distance. It is a figure which shows the relationship with a degree.

そして、図19(A)は、熱蛍光積層体107における、X線の照射方向に直交する面内の直線に沿った、照射中心位置からの離間距離と、各距離における熱蛍光の発光強度との関係を示す図である。図19(A)において、縦軸は熱蛍光の発光強度の相対値を示し、また、横軸は照射中心位置からの離間距離をmm単位で示している。そして、この横軸における0mmの点は照射中心位置を意味している。なお、図19(A)は、熱蛍光積層体107の表面107a、すなわち被照射面から80mmの深さにおける測定結果を示している。   FIG. 19A shows the distance from the irradiation center position along the straight line in the plane perpendicular to the X-ray irradiation direction in the thermoluminescent layered product 107, and the emission intensity of thermofluorescence at each distance. It is a figure which shows the relationship. In FIG. 19A, the vertical axis represents the relative value of the emission intensity of thermofluorescence, and the horizontal axis represents the distance from the irradiation center position in mm. And the point of 0 mm on this horizontal axis means the irradiation center position. FIG. 19A shows a measurement result at a depth of 80 mm from the surface 107a of the thermoluminescent layered product 107, that is, the irradiated surface.

また、図19(B)は、電離箱を収容した水槽内における、X線の照射方向に直交する面内の直線に沿った、照射中心位置からの離間距離と、各距離において測定した電離箱の電離度との関係を示す図である。図19(B)において、縦軸は電離度の相対値を示し、また、横軸は照射中心位置からの離間距離をmm単位で示している。そして、この横軸における0mmの点は照射中心位置を意味している。なお、図19(B)は、電離箱を収容した水槽のX線を照射した壁面、すなわち被照射面から80mmの距離における測定結果を示している。   FIG. 19B shows the separation distance from the irradiation center position along the straight line in the plane orthogonal to the X-ray irradiation direction in the water tank containing the ionization chamber, and the ionization chamber measured at each distance. It is a figure which shows the relationship with the ionization degree of. In FIG. 19B, the vertical axis represents the relative value of the degree of ionization, and the horizontal axis represents the distance from the irradiation center position in mm. And the point of 0 mm on this horizontal axis means the irradiation center position. FIG. 19B shows a measurement result at a distance of 80 mm from the wall surface irradiated with X-rays of the water tank containing the ionization chamber, that is, the irradiated surface.

図19(A)の結果から、熱蛍光積層体107を利用した測定では、照射中心位置から両側に25mm離間した範囲内において、発光強度の相対値が100程度で最大(すなわち被曝線量が最大)となり、この範囲から外れた位置において極端に発光強度が低くなることが分かる。   From the result of FIG. 19A, in the measurement using the thermoluminescent layered product 107, the relative value of the emission intensity is about 100 and maximum (that is, the exposure dose is maximum) within a range 25 mm away from the irradiation center position on both sides. Thus, it can be seen that the emission intensity is extremely low at positions outside this range.

また、図19(B)の結果から、電離箱を利用した測定では、熱蛍光積層体107を利用した測定と同様に、照射中心位置から両側に25mm離間した範囲内において、電離度の相対値が100程度で最大(すなわち被曝線量が最大)となり、この範囲から外れた位置において極端に電離度が低くなることが分かる。   Further, from the result of FIG. 19B, in the measurement using the ionization chamber, as in the measurement using the thermoluminescent laminate 107, the relative value of the ionization degree is within a range 25 mm away from the irradiation center position on both sides. Is about 100 (ie, the exposure dose is maximum), and the ionization degree becomes extremely low at a position outside this range.

これらの結果から、熱蛍光積層体107を利用した測定と電離箱を利用した測定とでは、X線の照射方向に直交する面内における、照射中心位置からの離間距離と、その各距離において測定される線量との関係が、実験的に一致することが明らかである。   From these results, the measurement using the thermoluminescent layered product 107 and the measurement using the ionization chamber are measured at a distance from the irradiation center position and each distance in a plane orthogonal to the X-ray irradiation direction. It is clear that the relationship with the applied dose is experimentally consistent.

また、図20(A)及び(B)は、この実験の結果を示す図であり、X線の照射方向に沿った距離と、その各距離における発光強度または電離度との関係を示す図である。   20A and 20B are diagrams showing the results of this experiment, showing the relationship between the distance along the X-ray irradiation direction and the emission intensity or ionization degree at each distance. is there.

そして、図20(A)は、熱蛍光積層体107の照射中心位置における、X線の照射方向に沿った、被照射面(すなわち熱蛍光積層体107の表面107a)からの離間距離と、各距離における熱蛍光の発光強度との関係を示す図である。図20(A)において、縦軸は熱蛍光の発光強度の相対値を示し、また、横軸は被照射面からの離間距離をmm単位で示している。   20A shows the distance from the irradiated surface (that is, the surface 107a of the thermoluminescent layered body 107) along the X-ray irradiation direction at the irradiation center position of the thermoluminescent layered body 107, and It is a figure which shows the relationship with the emitted light intensity of the thermofluorescence in distance. In FIG. 20A, the vertical axis represents the relative value of the emission intensity of thermofluorescence, and the horizontal axis represents the distance from the irradiated surface in mm.

また、図20(B)は、電離箱を収容した水槽内の照射中心位置における、X線の照射方向に沿った、被照射面(すなわち電離箱を収容した水槽のX線を照射した壁面)からの離間距離と、各距離において測定した電離箱の電離度との関係を示す図である。図20(B)において、縦軸は電離度の相対値を示し、また、横軸は被照射面からの離間距離をmm単位で示している。   FIG. 20B shows an irradiated surface along the X-ray irradiation direction at the irradiation center position in the water tank containing the ionization chamber (that is, the wall surface irradiated with X-rays from the water tank containing the ionization chamber). It is a figure which shows the relationship between the separation distance from and the ionization degree of the ionization chamber measured in each distance. In FIG. 20B, the vertical axis represents the relative value of the degree of ionization, and the horizontal axis represents the distance from the irradiated surface in mm.

図20(A)の結果から、熱蛍光積層体107を利用した測定では、被照射面から10mm程度離間した位置において、発光強度の相対値が100程度で最大(すなわち被曝線量が最大)となり、10mmよりも大きく離間した位置では、被照射面から離間するに従って緩やかに発光強度が低くなっていくことが分かる。   From the result of FIG. 20A, in the measurement using the thermoluminescent layered product 107, the relative value of the emission intensity is about 100 and maximum (that is, the exposure dose is maximum) at a position separated by about 10 mm from the irradiated surface. It can be seen that the emission intensity gradually decreases as the distance from the surface to be irradiated increases at a position separated by more than 10 mm.

また、図20(B)の結果から、電離箱を利用した測定では、熱蛍光積層体107を利用した測定と同様に、被照射面から10mm程度離間した位置において、電離度の相対値が100程度で最大(すなわち被曝線量が最大)となり、10mmよりも大きく離間した位置では、被照射面から離間するに従って緩やかに電離度が低くなっていくことが分かる。   Further, from the result of FIG. 20B, in the measurement using the ionization chamber, the relative value of the degree of ionization is 100 at a position about 10 mm away from the irradiated surface, similarly to the measurement using the thermoluminescent laminate 107. It can be seen that the degree of ionization becomes maximum (that is, the exposure dose is maximum), and the ionization degree gradually decreases as the distance from the surface to be irradiated increases at a position separated by more than 10 mm.

これらの結果から、熱蛍光積層体107を利用した測定と電離箱を利用した測定とでは、X線の照射方向に沿った距離と、その各距離において測定される線量との関係が、実験的に一致することが明らかである。   From these results, in the measurement using the thermoluminescent laminate 107 and the measurement using the ionization chamber, the relationship between the distance along the X-ray irradiation direction and the dose measured at each distance is experimental. It is clear that

なお、図20(A)及び(B)の結果を比較すると、被照射面から0mm離間した位置、すなわち被照射面の表面において、電離箱の電離度の相対値が、熱蛍光積層体107の発光強度の相対値と比して大きくなっている。これは、電離箱を利用した測定では、この実験において電離箱を収容した水槽の壁面の厚み、及び電離箱自体の外壁の厚みによって、厳密に被照射面から0mm離間した位置による電離度が測定できないことによる誤差であると考えられる。   20A and 20B, the relative value of the ionization degree of the ionization chamber at the position 0 mm away from the irradiated surface, that is, the surface of the irradiated surface is It is larger than the relative value of the emission intensity. This is because in the measurement using an ionization chamber, the degree of ionization at a position exactly 0 mm away from the irradiated surface is measured by the thickness of the wall of the water tank containing the ionization chamber and the thickness of the outer wall of the ionization chamber itself in this experiment. It is thought that this is an error due to what cannot be done.

以上に説明したように、図19(A)及び(B)、図20(A)及び(B)の結果から明らかなように、同一条件のX線の線量を測定する場合において、第2の実施の形態による熱蛍光積層体107は、周知の線量計である電離箱と同様の精度で利用可能であることが確認された。   As described above, as is clear from the results of FIGS. 19A and 19B and FIGS. 20A and 20B, the second X-ray dose is measured in the same condition. It was confirmed that the thermoluminescent laminate 107 according to the embodiment can be used with the same accuracy as an ionization chamber which is a well-known dosimeter.

また、発明者らは、この第2の実施の形態による熱蛍光積層体107について、表面107a(図18(A)参照)に対して照射した放射線を測定する場合と、側面107b(図18(A)参照)に対して放射線を測定する場合との測定精度を確認するための実験を行った。   In addition, the inventors measured the radiation applied to the surface 107a (see FIG. 18A) and the side surface 107b (FIG. 18 (FIG. 18 (A)) of the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment. An experiment for confirming measurement accuracy with respect to the case of measuring radiation with respect to A) was conducted.

以下、この実験につき図21を参照して説明する。   Hereinafter, this experiment will be described with reference to FIG.

この実験では、第2の実施の形態による熱蛍光積層体107を用いて、同一条件の照射装置から照射される同一線量のX線を、この熱蛍光積層体107の表面107aに対して照射して測定した場合と、側面107bに対して照射して測定した場合との測定結果を比較した。なお、この実験では、照射装置としてVarian社製のCLINAC−21EX型直線加速器リニアックを用いた。   In this experiment, using the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment, the surface 107a of the thermoluminescent layered product 107 is irradiated with the same dose of X-rays irradiated from the irradiation device under the same conditions. The measurement results were compared with the measurement results obtained by irradiating the side surface 107b. In this experiment, a CLINAC-21EX linear accelerator linac manufactured by Varian was used as the irradiation device.

なお、この実験では、冷却CCDカメラ(ATIK Instruments社製のATK−314L)を用いて熱蛍光積層体107の熱蛍光を撮影し発光強度を測定した。また、表面107aに対して照射する場合、及び側面107bに対して照射する場合ともに、厚みを2.5mm、及び平面形状を一辺が86mmの略正方形とした熱蛍光板状体105を64枚積層させて構成した熱蛍光積層体107を用いた。   In this experiment, the fluorescence of the thermoluminescent laminate 107 was photographed using a cooled CCD camera (ATK-314L manufactured by ATIK Instruments), and the emission intensity was measured. In addition, in the case of irradiating the surface 107a and the side surface 107b, 64 thermoluminescent plate-like bodies 105 having a thickness of 2.5 mm and a planar shape of 86 mm on a side are laminated. The thermoluminescent layered product 107 configured as described above was used.

また、図21は、この実験の結果を示す図であり、X線の照射方向に沿った被照射面からの離間距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。   FIG. 21 is a diagram showing the results of this experiment, and is a diagram showing the relationship between the distance from the irradiated surface along the X-ray irradiation direction and the emission intensity at each distance.

図21において、縦軸は熱蛍光の発光強度の相対値を示し、また、横軸は被照射面からの離間距離をmm単位で示している。   In FIG. 21, the vertical axis represents the relative value of the emission intensity of thermofluorescence, and the horizontal axis represents the distance from the irradiated surface in mm.

そして、図21に示した黒三角形のドットは、熱蛍光積層体107の表面107a(図18(A)参照)に対して照射した場合の結果を示している。従って、黒三角形のドットに対しては、横軸は、被照射面である表面107aからの離間距離を意味する。   And the black triangular dot shown in FIG. 21 has shown the result at the time of irradiating with respect to the surface 107a (refer FIG. 18 (A)) of the thermoluminescent laminated body 107. FIG. Therefore, for a black triangular dot, the horizontal axis means the distance from the surface 107a that is the irradiated surface.

また、図21に示した黒菱形のドットは、熱蛍光積層体107の側面107bに対して照射した場合の結果を示している。従って、黒菱形のドットに対しては、横軸は、被照射面である側面107bからの離間距離を意味する。   Moreover, the black rhombus dots shown in FIG. 21 indicate the results when the side surface 107b of the thermoluminescent laminate 107 is irradiated. Therefore, for the black rhombus dots, the horizontal axis means the distance from the side surface 107b that is the irradiated surface.

図21に示す結果から、熱蛍光積層体107の表面107aに対して照射して測定した場合と、側面107bに対して照射して測定した場合とでは、X線の照射方向に直交する面内における、照射中心位置からの離間距離と、その各距離において測定される線量との関係が、実験的に一致することが明らかである。   From the results shown in FIG. 21, in the case where the measurement is performed by irradiating the surface 107a of the thermoluminescent laminate 107 and the case where the measurement is performed by irradiating the side surface 107b, the in-plane orthogonal to the X-ray irradiation direction is obtained. It is clear that the relationship between the distance from the irradiation center position and the dose measured at each distance is experimentally consistent.

従って、この第2の実施の形態による熱蛍光積層体107では、放射線を表面107aに対して照射した場合と、側面107bに対して照射した場合との双方において、同等の精度を以って放射線の線量を測定できることが確認された。   Therefore, in the thermoluminescent layered product 107 according to the second embodiment, the radiation is irradiated with the same accuracy both when the surface 107a is irradiated with radiation and when the side surface 107b is irradiated. It was confirmed that the dose can be measured.

105:熱蛍光板状体
107:熱蛍光積層体
105: Thermoluminescent plate 107: Thermoluminescent laminate

Claims (13)

熱蛍光体とエポキシ樹脂とを含んで構成されており、
該熱蛍光体は、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含んでおり、及び熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、唯一かつ単峰型であり、かつ600nmよりも短波長の可視領域内に存在する
ことを特徴とする熱蛍光板状体。
It is composed of thermophosphor and epoxy resin,
The thermoluminescent material contains lithium heptaborate as a base material and copper as an emission center existing in the base material, and the emission intensity distribution with respect to the wavelength of the thermofluorescence is the only and single peak type. And a thermoluminescent plate characterized by being in a visible region having a wavelength shorter than 600 nm.
請求項1に記載の熱蛍光板状体であって、
前記波長に対する発光強度分布が400〜550nmの範囲内の波長領域に存在する
ことを特徴とする熱蛍光板状体。
The thermoluminescent plate according to claim 1, wherein
The thermoluminescent plate, wherein the emission intensity distribution with respect to the wavelength exists in a wavelength region within a range of 400 to 550 nm.
請求項1または2に記載の熱蛍光板状体であって、
前記熱蛍光体の熱蛍光の温度に対する発光強度分布が、45〜130℃の温度範囲内において唯一かつ単峰型である
ことを特徴とする熱蛍光板状体。
The thermoluminescent plate according to claim 1 or 2,
The thermoluminescent plate, wherein the emission intensity distribution of the thermoluminescent material with respect to the temperature of the thermoluminescent material is unique and unimodal within a temperature range of 45 to 130 ° C.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体であって、
セルロース及び酸化ケイ素を追加して含む
ことを特徴とする熱蛍光板状体。
The thermoluminescent plate according to any one of claims 1 to 3,
A thermoluminescent plate characterized by additionally containing cellulose and silicon oxide.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されていることを特徴とする熱蛍光積層体。   A thermoluminescent laminate, wherein a plurality of thermoluminescent plates according to any one of claims 1 to 4 are laminated. 四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を混合することによって第1混合体を形成する第1工程と、
該第1混合体を熱処理することによって、該第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える第2工程と、
該熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する第3工程と、
該第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する第4工程と
を含み、
前記第1工程において、前記四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=3:1のモル比で混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
A first step of forming a first mixture by mixing lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide;
A second step of heat-treating the first mixture into a thermophosphor containing lithium heptaborate as a base and copper as a luminescent center present in the base; ,
A third step of forming a second mixture by mixing the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin;
A fourth step of forming a thermoluminescent plate by heat-treating the second mixture,
In the first step, the lithium tetraborate and the boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 3: 1.
四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を混合することによって第1混合体を形成する第1工程と、
該第1混合体を熱処理することによって、該第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える第2工程と、
該熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する第3工程と、
該第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する第4工程と
を含み、
前記第1工程において、前記四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=6:1のモル比で混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
A first step of forming a first mixture by mixing lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide;
A second step of heat-treating the first mixture into a thermophosphor containing lithium heptaborate as a base and copper as a luminescent center present in the base; ,
A third step of forming a second mixture by mixing the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin;
A fourth step of forming a thermoluminescent plate by heat-treating the second mixture,
In the first step, the lithium tetraborate and the boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 6: 1.
四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅(II)を混合することによって第1混合体を形成する第1工程と、
該第1混合体を熱処理することによって、該第1混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える第2工程と、
該熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第2混合体を形成する第3工程と、
該第2混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する第4工程と
を含み、
前記第1工程において、前記四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム:酸化ホウ素=2:1のモル比で混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
A first step of forming a first mixture by mixing lithium tetraborate, boron oxide, and copper (II) oxide;
A second step of heat-treating the first mixture into a thermophosphor containing lithium heptaborate as a base and copper as a luminescent center present in the base; ,
A third step of forming a second mixture by mixing the thermophosphor, cellulose, silicon oxide, and epoxy resin;
A fourth step of forming a thermoluminescent plate by heat-treating the second mixture,
In the first step, the lithium tetraborate and the boron oxide are mixed at a molar ratio of lithium tetraborate: boron oxide = 2: 1.
請求項6〜8のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第2工程において、前記熱処理を800〜850℃の範囲内の温度で行う
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
It is a manufacturing method of the thermoluminescent plate-like object according to any one of claims 6-8,
In the second step, the heat treatment is performed at a temperature in the range of 800 to 850 ° C.
請求項9に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第2工程において、前記熱処理を850℃の温度で行う
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
It is a manufacturing method of the thermoluminescent plate-like object according to claim 9,
In the second step, the heat treatment is performed at a temperature of 850 ° C.
請求項6〜10のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記第1工程において、前記酸化銅(II)を前記混合体に対して0.1〜0.35wt%の範囲内の割合で混合する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
A method for producing a thermoluminescent plate according to any one of claims 6 to 10,
In the first step, the copper oxide (II) is mixed at a ratio in the range of 0.1 to 0.35 wt% with respect to the mixture.
請求項6〜11のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
前記熱蛍光体、前記セルロース、前記酸化ケイ素、及び前記エポキシ樹脂の各重量を調整することによって、当該熱蛍光板状体の実効原子番号及び密度を調整する
ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
It is a manufacturing method of the thermoluminescent plate-like object according to any one of claims 6-11,
The production of a thermoluminescent plate, wherein the effective atomic number and density of the thermoluminescent plate are adjusted by adjusting the weights of the thermophosphor, the cellulose, the silicon oxide, and the epoxy resin. Method.
請求項6〜12のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法により得られた熱蛍光板状体を複数枚用意する第1工程と、
該複数枚の熱蛍光板状体を積層することによって熱蛍光積層体を形成する第2工程と
を含むことを特徴とする熱蛍光積層体の製造方法。
A first step of preparing a plurality of thermoluminescent plates obtained by the method for producing a thermoluminescent plate according to any one of claims 6 to 12,
And a second step of forming the thermoluminescent laminate by laminating the plurality of thermoluminescent plate-like bodies.
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