JP2018024863A - 中性子線・γ線弁別測定用の熱蛍光体及び中性子線・γ線弁別測定法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、ガンマ線と中性子の混在場において、ガンマ線のエネルギー分析と中性子のエネルギー分析を広範囲にわたって単一の装置で分析可能な中性子数分析装置および放射線計測装置として、外部からCdTe半導体検出器に入射するガンマ線と、CdTe半導体検出器を構成するCdやTeと中性子との反応によって発生するガンマ線(2次ガンマ線)とを同時に検出する、中性子数分析装置が提案されている。
理論上検出が安定的で、簡便な装置で低コストに中性子とガンマ線とを弁別測定できる手法として、熱蛍光体(以下 TLDという場合もある)を用いた中性子線・γ線弁別測定 法が提案されており、中性子吸収断面積の差が大きい2種のTLDの熱蛍光量差を利用する手法がある。しかし、BNCTの線量域に対応したTLDは未だ提案されておらず、 市販されておらず、実際には行われていない。
BNCTの線量域に対応したTLDの開発が要望されているのが現状である。
1.Al2O3を主成分とし、添加成分として熱蛍光成分を含有する中性子線・γ線弁別測定用の熱蛍光体。
2.上記熱蛍光成分が、Cr2O3である1記載の熱蛍光体。
3.1記載の熱蛍光体を用いた中性子線・γ線弁別測定法であって、
1記載の熱蛍光体と、BeOを主成分とする対象熱蛍光体とを用意し、
両者に中性子線及びγ線が混在した放射線を、照射時間を変えて複数時間照射し、
上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の熱蛍光特性を測定して、上記熱蛍光体の中性子 及びγ線両方の積算蛍光量を算出し、
更に上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の 熱蛍光特性を下記式に代入して上記熱 蛍光体のγ線熱蛍光量を算出し、γ線の線量を把握すると共に、上記積算蛍光量から上記 γ線熱蛍光量を減じることにより中性子線の線量を把握する 、
中性子線・γ線弁別測定法。
また、本発明の中性子線・γ線弁別測定法 によれば、簡便且つ低コストに中性子とガンマ線とを弁別測定できる。詳細には、一般的に用いられている高価な中性子捕獲材を用いることなく、極めて安価に中性子検出を 行うことができ、また、二次元の中性子検出も可能である。
本発明の熱蛍光体は、中性子線・γ線弁別測定用の熱蛍光体であって、Al2O3 を主成分とし、添加成分として熱蛍光成分を含有することを特徴とする。
以下、詳細に説明する。
上記主成分はAl2O3であり、通常市販されているアルミナを特に制限なく用いることができる。
(熱蛍光成分)
上記熱蛍光成分としては、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有する化合物を挙げることができ、Cr2O3等を好ましく挙げることができる。
(量比)
上記熱蛍光成分は上記主成分100重量部に対して、1〜10重量部とするのが好ましい。
(第3成分)
本発明の熱蛍光体には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で通常熱蛍光体に含有される種々成分(化合物)を適宜添加することができる。たとえば、10B、6Li等の中性子捕縛材を,
(製造方法)
本発明の熱蛍光体は、上記主成分に上記熱蛍光成分を混合し、所定温度で所定時間焼成する等して得ることができる。
本発明の中性子線・γ線弁別測定法は、上記の本発明の熱蛍光体を用いた中性子線・γ線弁別測定法であって、
上記熱蛍光体と、BeOを主成分とする対象熱蛍光体とを用意し、両者に中性子線及びγ線が混在した放射線を、照射時間を変えて複数時間照射し、上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の熱蛍光特性を測定して、上記熱蛍光体の中性子及びγ線両方の積算蛍光量を算出し、更に上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の熱蛍光特性を下記数式に示す式に代入して上記熱蛍光体のγ線熱蛍光量を算出してγ線の線量を把握すると共に、上記積算蛍光量から上記γ線熱蛍光量を減じることにより中性子線の線量を把握する 、ことにより実施できる。
以下、詳述する。
上記対象熱蛍光体としては、BeO石英ガラス管封入TLD(商品名「UD―170LS」 、松下電器社製)等を用いることができる。
中性子線及びγ線が混在した放射線としては、ホウ素中性子捕捉療法において照射される放射線等を挙げることができる。
照射時間は特に制限されないが、7,17,24,30時間とすることができる。また、熱蛍光特性を測定する際にグロー曲線を計測するための昇温速度は0.05〜0.2℃/secondとするのが好ましい。
上記熱蛍光体の中性子及びγ線両方の積算蛍光量の算出は、上記熱蛍光体を所定温度で加熱しつつ各温度における上記熱蛍光体の蛍光を測定して、その発光強度から蛍光量を算出する方法により算出することができる。なお、この際算出される積算蛍光量は中性子及びγ線両方の発光量の合計である。
別に、上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の熱蛍光特性を下記数式に代入して上記熱蛍光体のγ線熱蛍光量を算出する。
TLAl2O3,γ :上記熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量
TLBeO,γ:対象熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量
(μen/ρ)Al2O3,BeO: 質量エネルギー吸収係数比
ηAl2O3,BeO:上記熱蛍光体と対象熱蛍光体との蛍光効率比
即ち、上記式により、上記熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量を得ることができる。
そして、得られた上記熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量を、上記積算蛍光量から減じること、すなわち、上記積算蛍光量−上記熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量を行うことにより中性子線の線量を算出することができる。
〔実施例1〕
Al2O3100重量部にCr2O3を0.05重量部混合し、焼成して セラミックTLスラブ(本発明の熱蛍光体)を得た。
ついで、得られた熱蛍光体及びBeO石英ガラス管封入TLD (商品名「UD―170LS」、松下電器社製)にPu−Be中性子源(1Ci)を 7,17,24,30時間それぞれ照射し後、昇温速度0.13℃/sでTLグロー曲線の測定を行った。照射体系のγ線エネルギースペクトルは、 LaBr3(Ce)シンチレーション検出器により測定した。 その結果を図1に示す。図1において、(a)は本発明の熱蛍光体の照射時間と積算熱蛍光量の関係である。ここに示すように照射時間に対し高い直線性が得られた。ここで、本発明 の 熱蛍光体とBeO石英ガラス管封入 TLDの蛍光効率比を 上記 数式 に代入して求めた本発明の熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量は(b)となる。
なお、本発明の熱蛍光体とBeO石英ガラス管封入TLDの質量エネルギー吸収係数は、それぞれの化合物における元素の質量比から算出し、γ線エネルギースペクトルで加重平均した値を使用した。
図1の(a)及び(b)より、本発明の熱蛍光体を用いることにより、中性子量をガンマ線量と弁別して 、安定的に測定できることが分かった 。
また、別に直径25.4cmのボナーボール中心に本発明の熱蛍光体とBeO石英ガラス 管封入TLDを設置し、中性子発生用加速器システムNASBEEを用いて中性子線照射を行った。その後、昇温速度0.13℃/sにてTLグロー曲線の測定を行った。ボナーボール中心におけるγ線エネルギースペクトルは、モンテカルロシミュレーションコード PHITSを用いて、空気中でのGe半導体検出器による測定結果から計算した。 その結果を図2に示す。図2(a)は本発明の熱蛍光体の照射時間と積算熱蛍光量の関係であり、(b)は、上記数式により求めた本発明の熱蛍光体のγ線に対する熱蛍光量である。 図2(a)及び(b)より、本発明の熱蛍光体の全熱蛍光に対して55%が中性子に起因する成分であり、 本体系における中性子・γ線弁別測定に十分な感度を有していることがわかる。
Claims (3)
- Al2O3 を主成分とし、添加成分として熱蛍光成分を含有する中性子線・γ線弁別測定用の熱蛍光体。
- 上記熱蛍光成分が、Cr2O3である請求項1記載の熱蛍光体。
- 請求項1記載の熱蛍光体を用いた中性子線・γ線弁別測定法であって、
請求項1記載の熱蛍光体と、BeOを主成分とする対象熱蛍光体とを用意し、
両者に中性子線及びγ線が混在した放射線を、照射時間を変えて複数時間照射し、
上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の熱蛍光特性を測定して、上記熱蛍光体の中性子 及びγ線両方の積算蛍光量を算出し 、
更に上記熱蛍光体及び上記対象熱蛍光体の 熱蛍光特性を下記式に代入して上記熱 蛍光体のγ線熱蛍光量を算出し、γ線の線量を把握すると共に、上記積算蛍光量から上記 γ線熱蛍光量を減じることにより中性子線の線量を把握する 、
中性子線・γ線弁別測定法。
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