JP2022119660A - Scintillator material and radiation detection device - Google Patents
Scintillator material and radiation detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022119660A JP2022119660A JP2021016935A JP2021016935A JP2022119660A JP 2022119660 A JP2022119660 A JP 2022119660A JP 2021016935 A JP2021016935 A JP 2021016935A JP 2021016935 A JP2021016935 A JP 2021016935A JP 2022119660 A JP2022119660 A JP 2022119660A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scintillator material
- scintillator
- radiation
- phosphor
- general formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シンチレータ材および放射線検出装置に関する。 The present invention relates to a scintillator material and a radiation detection device.
従来から放射線検出装置には、放射線によって励起され可視光を発光するシンチレータ材として、NaI:TlやCaI:Tlなどのヨウ化物が用いられていた。ヨウ化物系のシンチレータ材は、空気中の水分を取り込んで水溶液化してしまう潮解性を有しており、気密性の高い容器に封入して用いる必要がある。そこで従来の放射線検出装置では、ヨウ化物系のシンチレータ材と光検出部をアルミニウム製の缶である容器に封緘して、光取り出し口にガラス製の窓部材を接着し、容器内に配置した光検出部で可視光を検出していた。 Iodides such as NaI:Tl and CaI:Tl have been conventionally used in radiation detectors as scintillator materials that emit visible light when excited by radiation. The iodide-based scintillator material has deliquescent properties such that it takes in moisture in the air and turns into an aqueous solution, and must be sealed in a highly airtight container before use. Therefore, in a conventional radiation detection device, an iodide-based scintillator material and a light detection unit are sealed in a container, which is an aluminum can, and a glass window member is adhered to the light extraction port, and light is placed in the container. Visible light was detected by the detector.
しかし、外気中の水蒸気が微量ずつ容器と窓部材の接着部分から容器内に侵入するため、ヨウ化物系シンチレータが加水分解によって劣化し、長期間にわたって使用するためには放射線検出装置の管理とメンテナンスを適切に行う必要があった。また、容器内への水分の侵入を抑制するためには、気密性の高い封止をする必要があり、製造工程において工数が増加し作業性が低下するという問題があった。 However, since a small amount of water vapor in the outside air enters the container through the bonding portion between the container and the window member, the iodide-based scintillator deteriorates due to hydrolysis. had to be done properly. In addition, in order to suppress the intrusion of moisture into the container, it is necessary to seal the container with a high degree of airtightness.
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、耐湿性に優れ、放射線によって良好に可視光を発光するシンチレータ材および放射線検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a scintillator material and a radiation detecting device which are excellent in moisture resistance and can emit visible light under radiation.
上記課題を解決するために、本発明のシンチレータ材は、放射線により励起されて可視光を発光するシンチレータ材であって、一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+ b(ここで、Mは2価の金属元素、Xはハロゲン元素を示し、0≦a≦1、0≦b≦1を満たす範囲)で表される蛍光体材料を含有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the scintillator material of the present invention is a scintillator material that emits visible light when excited by radiation, and has the general formula (M 1-a Sra ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2 : characterized by containing a phosphor material represented by Eu 2+ b (here, M is a divalent metal element, X is a halogen element, and satisfies 0≦a≦1 and 0≦b≦1) and
このような本発明のシンチレータ材では、上記一般式で表される蛍光体材料(クルムス蛍光体)を用いることで耐湿性に優れ、放射線によって良好に可視光を発光することができる。 Such a scintillator material of the present invention is excellent in moisture resistance by using the phosphor material (Culms phosphor) represented by the above general formula, and can satisfactorily emit visible light by radiation.
また、本発明の一態様では、前記一般式におけるMは、CaまたはBaを含む2価の金属元素で構成される。 In one aspect of the present invention, M in the general formula is composed of a divalent metal element containing Ca or Ba.
また、本発明の一態様では、前記一般式におけるXは、少なくともClまたはClより原子量の大きな1種のハロゲン元素を含む。 In one aspect of the present invention, X in the general formula includes at least Cl or one halogen element having an atomic weight larger than Cl.
また、本発明の一態様では、前記一般式におけるXは、Brを含み、(M1-aSra)7(SiO3)6X2―cBrc:Eu2+ b で表される。 In one aspect of the present invention, X in the general formula contains Br and is represented by (M 1-a Sr a ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2-c Br c :Eu 2+ b .
また、本発明の一態様では、前記Brの組成比は、0.2≦c≦2.0の範囲である。 In one aspect of the present invention, the composition ratio of Br is in the range of 0.2≦c≦2.0.
また、本発明の一態様では、前記蛍光体材料を単結晶または多結晶で含む。 In one aspect of the present invention, the phosphor material is a single crystal or a polycrystal.
また、本発明の一態様では、前記蛍光体材料の粉末をバインダーに含有させる。 In one aspect of the present invention, the powder of the phosphor material is contained in a binder.
また、本発明の放射線検出装置は、上記何れか一つに記載のシンチレータ材と、530nm以上560nm以下の波長を検出する光検知部を備えることを特徴とする。 A radiation detection apparatus according to the present invention includes any one of the scintillator materials described above and a photodetector that detects a wavelength of 530 nm or more and 560 nm or less.
本発明では、耐湿性に優れ、放射線によって良好に可視光を発光するシンチレータ材および放射線検出装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a scintillator material and a radiation detection device which are excellent in moisture resistance and can emit visible light favorably when exposed to radiation.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図1は、本実施形態に係るシンチレータ材を用いた放射線検出装置10の構造を示す模式図である。図1に示すように放射線検出装置10は、容器11と、窓部材12と、シンチレータ材13と、光電子増倍管14(PMT:PhotoMultiplier Tube)と、ブリーダ回路15を備えている。
(First embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplication of description will be omitted as appropriate. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a
容器11は、開口部を有する略円筒形状の部材であり、内部にシンチレータ材13、光電子増倍管14、ブリーダ回路15を収容する。開口部には窓部材12が接着剤等で気密に固定されている。容器11を構成する材料は限定されないが、一例としてはアルミニウムを用いることができる。また、容器11の形状は円筒形状に限定されず、内部に収容する各部材の形状や大きさに合わせて適宜設計することができる。また容器11には、図示しない配線孔が形成されており、外部から配線孔を介してブリーダ回路15に配線が接続されている。
The
窓部材12は、放射線を透過する材料で構成された板状の部材であり、容器11の開口部に配置されて容器11の内部を気密に封止している。窓部材12を構成する材料は限定されず、公知のガラス材料を用いることができる。窓部材12の外周と容器11の開口部の間は接着剤等が塗布されており、隙間からの水蒸気の侵入を抑制するために気密風刺されている。
The
シンチレータ材13は、窓部材12と光電子増倍管14の間に配置され、放射線が照射されることで可視光を発光する蛍光材料を含有する部材である。本実施形態では、蛍光材料として一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+
b(ここで、Mは2価の金属元素、Xはハロゲン元素を示し、0≦a≦1、0≦b≦1を満たす範囲)で表される蛍光体材料(以下、クルムス蛍光体ともいう)を用いている。この蛍光体材料は、放射線が照射されることで励起され、530nm以上560nm以下の波長範囲で発光する。シンチレータ材13は、蛍光体材料の単結晶または多結晶を粉末状に加工し、シリコーン樹脂に分散した構造を有している。シンチレータ材13に含まれる蛍光体材料の比率は限定されないが、例えば5~50重量%の範囲とすることが好ましい。蛍光体材料が5重量%未満の場合には放射線を十分に吸収して発光することができず、50重量%より大きいと蛍光体材料での発光が蛍光体材料で遮蔽される割合が高くなり好ましくない。また、シンチレータ材13に含まれる蛍光体材料の粒径は、中心粒径が70μm以下の範囲とすることが好ましい。蛍光体材料の中心粒径が70μmより大きいと、シリコーン樹脂中に蛍光体材料を良好に分散させることが困難になる。
The
光電子増倍管14は、微量の光子を検出して電気信号を出力する部材である。光電子増倍管14の構造は公知のものを用いることができ、一例としては、高真空のガラス容器中に光電陰極、複数の二次電子増倍電極(ダイノード)、陽極、およびその他の電極を封入した構造を有するものを用いることができる。光電子増倍管14の入射窓側にはシンチレータ材13が配置されており、出力側にはブリーダ回路15が接続されている。
The
ブリーダ回路15は、高電圧電源からの電圧を複数の分割抵抗を介して光電子増倍管14に供給するとともに、光電子増倍管14からの電流を出力する部材である。高電圧電源からの複数の電圧は、光電子増倍管14の各ダイノードに供給されている。ブリーダ回路15の出力は、図示しない配線を介して検出信号として外部の信号処理部に伝達される。
The
図1に示した放射線検出装置10では、ガンマ線などの放射線が窓部材12を介してシンチレータ材13に入射すると、シンチレータ材13中の蛍光体材料が励起され、波長範囲が530nm以上560nm以下の黄色光で発光する。シンチレータ材13で発光した黄色光の光子は、光電子増倍管14の入射窓から光電陰極に到達し、光電陰極で電子に変換される。光電陰極で生じた電子がダイノードに衝突すると、ダイノードに印加されている電圧によって多数の電子が放出され、複数のダイノードの間で電子放出が連鎖的に生じることで、1つの光子で生じた電子が雪崩のように増幅される。光電子増倍管14で増幅された電子による電流は、検出信号としてブリーダ回路を介して外部の信号処理部に伝達され、信号処理部が光子と電流と検出信号の関係から光子数を算出する。また、信号処理部では、算出された光子数から放射線の強度を算出する。
In the
次に、本実施形態のシンチレータ材13に用いる蛍光体材料(クルムス蛍光体)についてさらに詳細に説明する。上述した蛍光体材料の一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+
bにおいて、組成Mは、CaまたはBaを含む2価の金属元素で構成されることが好ましい。組成MにCa以上の原子量を有する2価の金属元素を含むことで、シンチレータ材13に含まれる蛍光体材料の比重を大きくして、より多くの放射線を吸収して可視光の発光量を大きくすることができる。
Next, the phosphor material (Culms phosphor) used for the
また、上記一般式における組成Xは、少なくともClまたはClより原子量の大きな1種のハロゲン元素を含むことが好ましい。組成XにCl以上の原子量を有するハロゲン元素を含むことで、シンチレータ材13に含まれる蛍光体材料の比重を大きくして、より多くの放射線を吸収して可視光の発光量を大きくすることができる。
Moreover, the composition X in the above general formula preferably contains at least Cl or one halogen element having an atomic weight larger than Cl. By including a halogen element having an atomic weight equal to or greater than Cl in the composition X, the specific gravity of the phosphor material contained in the
また、組成Xのハロゲン元素にはBrを含み、上記一般式が(M1-aSra)7(SiO3)6X2―cBrc:Eu2+ b であることが好ましい。また、Brの組成比は、0.2≦c≦2.0の範囲であることが好ましい。ハロゲン元素にBrを含むことで、ガンマ線等の放射線吸収量を増加させて、可視光の発光量を大きくすることができる。 Further, it is preferable that the halogen element of the composition X includes Br, and the general formula is (M 1-a Sra ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2-c Br c :Eu 2+ b . Also, the composition ratio of Br is preferably in the range of 0.2≦c≦2.0. By including Br in the halogen element, the absorption of radiation such as gamma rays can be increased, and the amount of visible light emission can be increased.
上述したように、本実施形態の放射線検出装置10では、シンチレータ材13に一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+
bで表される蛍光体材料を用いることで、耐湿性に優れ放射線によって発光した可視光を検出し、放射線の検出感度を高めることができる。
As described above, in the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図2を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図2は、本実施形態に係るシンチレータ材を用いた放射線検出装置20の構造を示す模式図である。図1に示すように放射線検出装置20は、受光素子21と、シンチレータ材23を備えている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. The description of the content that overlaps with the first embodiment is omitted. FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a
受光素子21は、半導体材料で構成されて、光を受光することで電子が生じる部材である。受光素子21は公知のものを用いることができ材料や構造は限定されないが、例えばシリコンやIII-V族化合物系半導体材料を材料としたフォトダイオード(PD:Photo Diode)やアバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photo Diode)を用いることができる。受光素子21には、図示しない電極に配線が接続されており、配線を介して光の強度に応じた電圧または電流が出力される。
The
シンチレータ材23は、受光素子21の受光面側に配置され、放射線が照射されることで可視光を発光する蛍光材料を含有する部材である。第1実施形態と同様に本実施形態でも、蛍光材料として一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+
bで表される蛍光体材料を用いている。
The
図2に示した放射線検出装置20では、ガンマ線などの放射線がシンチレータ材23に入射すると、シンチレータ材23中の蛍光体材料が励起され、波長範囲が530nm以上560nm以下の黄色光で発光する。シンチレータ材23で発光した黄色光の光子は、受光素子21の受光面に到達し、光の強度に応じたて電流または電圧が検出信号として外部の信号処理部に伝達される。信号処理部では、検出信号から光子数と放射線の強度を算出する。
In the
本実施形態の放射線検出装置20でも、シンチレータ材13に一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+
bで表される蛍光体材料を用いることで、耐湿性に優れ放射線によって発光した可視光を検出し、放射線の検出感度を高めることができる。
(ガンマ線照射による発光量の測定)
図1に示した放射線検出装置のシンチレータ材13として、以下に示す比較例1、実施例1~6の材料を用いてガンマ線による発光量を測定した。本実施形態では、ガンマ線源には137Csの662keVを用いている。実施例1~6では、得られた蛍光体材料を中心粒径12μm程度の粉末に加工し、シリコーン樹脂中に30重量%の蛍光体材料を分散させて、直径50mm、厚さ3mmの円盤状に整形したものをシンチレータ材13とした。
In the
(Measurement of luminescence amount by gamma ray irradiation)
As the
(比較例1)
市販されているBGO(Bi4Ge3O12)をシンチレータ材13として用いた。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、15,000[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Comparative example 1)
A commercially available BGO (Bi 4 Ge 3 O 12 ) was used as the
(実施例1)
(Ca0.4,Sr0.58,Eu0.02)7(SiO3)6Cl2で表される蛍光体材料。
原料として、SiO2,Eu2O3,Ca(OH)2,SrCl2・6H2Oを用意し、これらのモル比が6.0:0.07:2.8:4.06となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ、約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H2/N2)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、実施例1の蛍光体材料を得た。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、25,000[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Example 1)
A phosphor material represented by ( Ca0.4 , Sr0.58 , Eu0.02 ) 7 ( SiO3) 6Cl2 .
SiO 2 , Eu 2 O 3 , Ca(OH) 2 and SrCl 2 .6H 2 O were prepared as raw materials, and the molar ratio of these was 6.0:0.07:2.8:4.06. Each raw material was weighed and placed in an alumina mortar, and pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was placed in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere in an atmosphere (H 2 /N 2 ) of (5/95) at 1030° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain a phosphor material of Example 1. When luminescence due to gamma ray irradiation was measured with the radiation detection apparatus of FIG. 1, a luminescence amount of 25,000 [photons/Mev] was obtained.
(実施例2)
(Ca0.4,Sr0.45,Ba0.05,Eu0.1)7(SiO3)6(Cl0.9,I0.1)2で表される蛍光体材料。
原料として、SiO2,Eu2O3,Ca(OH)2,SrCl2・6H2O,BaCO3,CaI2を用意し、これらのモル比が6.0:0.35:2.6:3.15:0.35:0.2となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ、約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H2/N2)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、実施例2の蛍光体材料を得た。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、24,500[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Example 2)
A phosphor material represented by ( Ca0.4 , Sr0.45 , Ba0.05 , Eu0.1 ) 7 ( SiO3 ) 6 ( Cl0.9 , I0.1 ) 2 .
SiO 2 , Eu 2 O 3 , Ca(OH) 2 , SrCl 2 .6H 2 O, BaCO 3 and CaI 2 were prepared as raw materials, and their molar ratios were 6.0:0.35:2.6: The raw materials were weighed so that 3.15:0.35:0.2, and the weighed raw materials were placed in an alumina mortar and pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was placed in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere in an atmosphere (H 2 /N 2 ) of (5/95) at 1030° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain a phosphor material of Example 2. When luminescence due to gamma ray irradiation was measured with the radiation detection apparatus of FIG. 1, a luminescence amount of 24,500 [photons/Mev] was obtained.
(実施例3)
(Ca0.4,Sr0.45,Ba0.05,Eu0.1)7(SiO3)6(Cl0.8,Br0.1,I0.1)2で表される蛍光体材料。
原料として、SiO2,Eu2O3,Ca(OH)2,SrCl2・6H2O,BaCO3,SrBr2,CaI2を用意し、これらのモル比が6.0:0.35:2.6:3.05:0.35:0.1:0.2となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ、約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H2/N2)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、実施例3の蛍光体材料を得た。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、24,200[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Example 3)
Phosphor represented by ( Ca0.4 , Sr0.45 , Ba0.05 , Eu0.1 ) 7 (SiO3) 6 ( Cl0.8 , Br0.1 , I0.1 ) 2 material.
SiO 2 , Eu 2 O 3 , Ca(OH) 2 , SrCl 2 .6H 2 O, BaCO 3 , SrBr 2 and CaI 2 were prepared as raw materials, and their molar ratio was 6.0:0.35:2. .6: 3.05: 0.35: 0.1: 0.2, each weighed raw material was placed in an alumina mortar and pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was placed in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere in an atmosphere (H 2 /N 2 ) of (5/95) at 1030° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain a phosphor material of Example 3. When luminescence due to gamma ray irradiation was measured with the radiation detection apparatus of FIG. 1, a luminescence amount of 24,200 [photons/Mev] was obtained.
(実施例4)
(Ca0.35,Sr0.45,Ba0.05,Eu0.15)7(SiO3)6Cl1.6,Br0.2,I0.2で表される蛍光体材料。
原料として、SiO2,Eu2O3,Ca(OH)2,SrCO3,BaCO3,SrCl2・6H2O,SrBr2,CaI2を用意し、これらのモル比が6.0:0.525:2.35:2.25:0.35:0.8:0.1:0.1となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ、約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H2/N2)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、実施例4の蛍光体材料を得た。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、26,100[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Example 4)
A phosphor material represented by ( Ca0.35 , Sr0.45 , Ba0.05 , Eu0.15 ) 7 ( SiO3 ) 6Cl1.6 , Br0.2 , I0.2 .
SiO 2 , Eu 2 O 3 , Ca(OH) 2 , SrCO 3 , BaCO 3 , SrCl 2 .6H 2 O, SrBr 2 and CaI 2 were prepared as raw materials, and their molar ratio was 6.0:0. 525: 2.35: 2.25: 0.35: 0.8: 0.1: 0.1, put each weighed raw material in an alumina mortar, pulverize and mix for about 30 minutes, and obtain a raw material mixture got This raw material mixture was placed in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere in an atmosphere (H 2 /N 2 ) of (5/95) at 1030° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain a phosphor material of Example 4. When luminescence due to gamma ray irradiation was measured with the radiation detection apparatus of FIG. 1, a luminescence amount of 26,100 [photons/Mev] was obtained.
(実施例5)
(Ca0.4,Sr0.58,Eu0.02)7(SiO3)6Cl0.5,Br1.5で表される蛍光体材料。
原料として、SiO2,Eu2O3,Ca(OH)2,SrCO3,BaCO3,SrCl2・6H2O,SrBr2を用意し、これらのモル比が6.0:0.07:2.8:3.06:0.25:0.75となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ、約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H2/N2)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、実施例5の蛍光体材料を得た。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、28,500[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Example 5)
A phosphor material represented by ( Ca0.4 , Sr0.58 , Eu0.02 ) 7 ( SiO3 ) 6Cl0.5 , Br1.5 .
SiO 2 , Eu 2 O 3 , Ca(OH) 2 , SrCO 3 , BaCO 3 , SrCl 2.6H 2 O, and SrBr 2 were prepared as raw materials, and their molar ratio was 6.0:0.07:2. .8:3.06:0.25:0.75, and the weighed raw materials were placed in an alumina mortar and pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was placed in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere in an atmosphere (H 2 /N 2 ) of (5/95) at 1030° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain a phosphor material of Example 5. When luminescence due to gamma ray irradiation was measured with the radiation detection apparatus of FIG. 1, a luminescence amount of 28,500 [photons/Mev] was obtained.
(実施例6)
(Ca0.4,Sr0.45,Ba0.05,Eu0.1)7(SiO3)6Cl0.1,Br1.9で表される蛍光体材料。
原料として、SiO2,Eu2O3,Ca(OH)2,SrCO3,BaCO3,SrCl2・6H2O,CaBr2を用意し、これらのモル比が6.0:0.35:1.85:3.1:0.35:0.05:0.05となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ、約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H2/N2)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、実施例6の蛍光体材料を得た。図1の放射線検出装置でガンマ線照射による発光を測定したところ、27,300[photons/Mev]の発光量が得られた。
(Example 6)
A phosphor material represented by ( Ca0.4 , Sr0.45 , Ba0.05 , Eu0.1 ) 7 ( SiO3 ) 6Cl0.1 , Br1.9 .
SiO 2 , Eu 2 O 3 , Ca(OH) 2 , SrCO 3 , BaCO 3 , SrCl 2.6H 2 O and CaBr 2 were prepared as raw materials, and the molar ratio of these was 6.0:0.35:1. .85:3.1:0.35:0.05:0.05, and the weighed raw materials were placed in an alumina mortar and pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was placed in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere in an atmosphere (H 2 /N 2 ) of (5/95) at 1030° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain a phosphor material of Example 6. When luminescence due to gamma ray irradiation was measured with the radiation detection apparatus of FIG. 1, a luminescence amount of 27,300 [photons/Mev] was obtained.
表1に、比較例1、実施例1~6でのガンマ線照射による発光量の測定結果を示す。表1に示したように、一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+ b(ここで、Mは2価の金属元素、Xはハロゲン元素を示し、0≦a≦1、0≦b≦1を満たす範囲)で表される蛍光体材料(クルムス蛍光体)を含有するシンチレータ材を用いることで、放射線による発光を測定できることがわかる。また、上記一般式で表される蛍光体材料(クルムス蛍光体)を用いることで、従来から用いられているBGOよりも大きな発光量を得ることができ、放射線の検出感度を向上できる。 Table 1 shows the measurement results of the amount of light emitted by gamma ray irradiation in Comparative Example 1 and Examples 1 to 6. As shown in Table 1, the general formula (M 1-a Sr a ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2 :Eu 2+ b (here, M is a divalent metal element, X is a halogen element, 0 ≤ a ≤ 1 and 0 ≤ b ≤ 1). Further, by using the phosphor material (Culms phosphor) represented by the above general formula, it is possible to obtain a larger amount of light emission than BGO, which has been conventionally used, and to improve radiation detection sensitivity.
また、一般式における組成Mに、CaまたはBaを含む2価の金属元素が含まれており、組成Xは少なくともClまたはClより原子量の大きな1種のハロゲン元素を含んでいる。特に、組成XにBrを含む場合には、蛍光体材料を一般式(M1-aSra)7(SiO3)6X2―cBrc:Eu2+ b で表すことができる。このとき、Brの組成比が、0.2≦c≦2.0の範囲である場合に光子の検出量が大きく、放射線の検出感度が向上している。 Composition M in the general formula contains a divalent metal element containing Ca or Ba, and composition X contains at least Cl or one halogen element having an atomic weight larger than Cl. In particular, when the composition X contains Br, the phosphor material can be represented by the general formula (M 1-a Sra ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2-c Br c :Eu 2+ b . At this time, when the composition ratio of Br is in the range of 0.2≦c≦2.0, the detected amount of photons is large, and the radiation detection sensitivity is improved.
(シンチレータ材でのガンマ線吸収の測定)
次に、上述した実施例1,4~6で作成したシンチレータ材によるガンマ線吸収率を測定した。図3は、シンチレータ材のガンマ線吸収率の測定装置30を示す模式図である。図3に示すように、ガンマ線吸収率の測定装置30は、光電子増倍管31と、検出用シンチレータ32と、評価サンプル33と、遮光シート34と、放射線源35を備えている。
(Measurement of gamma ray absorption in scintillator material)
Next, the gamma ray absorbance of the scintillator materials produced in Examples 1 and 4 to 6 was measured. FIG. 3 is a schematic diagram showing an
光電子増倍管31は、微量の光子を検出して電気信号を出力する部材である。検出用シンチレータ32は、光電子増倍管31の入射窓に配置され、BGOを含有した部材であり、放射線源35から照射される放射線によって励起されて可視光を発光する。評価サンプル33は、上述した実施例1,4~6で作成した蛍光体材料を含有するシンチレータ材であり、光電子増倍管31と検出用シンチレータ32との間に配置されている。遮光シート34は、可視光を遮り放射線を透過する材料で構成されたシート状の部材であり、光電子増倍管31の入射窓と検出用シンチレータ32を覆って配置されている。また、遮光シート34は検出用シンチレータ32と評価サンプル33の間に挟まれている。放射線源35は、放射線を照射するための装置であり、本実施形態では241Amの60keVを用いている。
The
図3に示した測定装置30では、放射線源35から照射されたガンマ線は、評価サンプル33および遮光シート34を透過して検出用シンチレータ32に到達する。検出用シンチレータ32では、ガンマ線によってBGOが励起され可視光を発光する。検出用シンチレータ32で発光した光子は、光電子増倍管14に到達して検出信号として信号処理部に出力される。信号処理部では、検出信号に基づいて光子数を算出する。
In the
このとき、評価サンプル33に入射したガンマ線によって、蛍光体材料も励起されて可視光を発光するが、遮光シート34で光が遮られるために、光電子増倍管31に入射する光子は検出用シンチレータ32で発光したものだけとなる。したがって、光電子増倍管31で検出された光子数を比較することで、評価サンプル33によって吸収されたガンマ線の量を測定することができる。
At this time, the phosphor material is also excited by the gamma rays incident on the
(比較例2)
図3に示した測定装置30において、評価サンプル33を取り除いた状態で光電子増倍管31により検出用シンチレータ32の発光量を測定したものを比較例2とする。また測定装置30において、評価サンプル33として実施例1,4~6を置いた状態で光電子増倍管31により検出用シンチレータ32の発光量を測定し、比較例2との比較でガンマ線吸収率を算出した。ここでガンマ線吸収率RAは、比較例2での検出光子数(NA)を100%として、評価サンプル33を置いた状態での検出光子数(NB)の比率R(NB/NA)を求め、RA=(100-R)%として算出している。
(Comparative example 2)
Comparative Example 2 is obtained by measuring the light emission amount of the
表2に示したように、実施例1,4~6では蛍光体材料(クルムス蛍光体)を含有した評価サンプル33のシンチレータ材でガンマ線が30%以上吸収されており、放射線で蛍光体材料(クルムス蛍光体)を高効率に励起して可視光を発光できていることがわかる。
As shown in Table 2, in Examples 1 and 4 to 6, the scintillator material of
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.
10,20…放射線検出装置
30…測定装置
11…容器
12…窓部材
13,23…シンチレータ材
14,31…光電子増倍管
15…ブリーダ回路
21…受光素子
32…検出用シンチレータ
33…評価サンプル
34…遮光シート
35…放射線源
Claims (8)
一般式 (M1-aSra)7(SiO3)6X2:Eu2+ b
(ここで、Mは2価の金属元素、Xはハロゲン元素を示し、0≦a≦1、0≦b≦1を満たす範囲)
で表される蛍光体材料を含有することを特徴とするシンチレータ材。 A scintillator material that emits visible light when excited by radiation,
General formula (M 1-a Sr a ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2 : Eu 2+ b
(Here, M is a divalent metal element, X is a halogen element, and the range satisfies 0 ≤ a ≤ 1 and 0 ≤ b ≤ 1)
A scintillator material containing a phosphor material represented by:
前記一般式におけるMは、CaまたはBaを含む2価の金属元素で構成されることを特徴とするシンチレータ材。 The scintillator material according to claim 1,
A scintillator material, wherein M in the general formula is composed of a divalent metal element containing Ca or Ba.
前記一般式におけるXは、少なくともClまたはClより原子量の大きな1種のハロゲン元素を含むことを特徴とするシンチレータ材。 The scintillator material according to claim 1 or 2,
A scintillator material, wherein X in the general formula contains at least Cl or one halogen element having an atomic weight larger than Cl.
前記一般式におけるXは、Brを含み、
(M1-aSra)7(SiO3)6X2―cBrc:Eu2+ b で表されることを特徴とするシンチレータ材。 The scintillator material according to claim 3,
X in the general formula contains Br,
(M 1-a Sr a ) 7 (SiO 3 ) 6 X 2-c Br c : A scintillator material characterized by being represented by Eu 2+ b .
前記Brの組成比は、0.2≦c≦2.0の範囲であることを特徴とするシンチレータ材。 The scintillator material according to claim 4,
The scintillator material, wherein the composition ratio of Br is in the range of 0.2≦c≦2.0.
前記蛍光体材料を単結晶または多結晶で含むことを特徴とするシンチレータ材。 The scintillator material according to any one of claims 1 to 5,
A scintillator material comprising the phosphor material in the form of a single crystal or a polycrystal.
前記蛍光体材料の粉末をバインダーに含有させたことを特徴とするシンチレータ材。 The scintillator material according to any one of claims 1 to 6,
A scintillator material comprising a powder of the phosphor material contained in a binder.
530nm以上560nm以下の波長を検出する光検知部を備えることを特徴とする放射線検出装置。
a scintillator material according to any one of claims 1 to 7;
1. A radiation detection apparatus comprising a photodetector that detects a wavelength of 530 nm or more and 560 nm or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021016935A JP2022119660A (en) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | Scintillator material and radiation detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021016935A JP2022119660A (en) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | Scintillator material and radiation detection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022119660A true JP2022119660A (en) | 2022-08-17 |
Family
ID=82848280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021016935A Pending JP2022119660A (en) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | Scintillator material and radiation detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022119660A (en) |
-
2021
- 2021-02-04 JP JP2021016935A patent/JP2022119660A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3617743A (en) | X-ray image convertors utilizing lanthanum and gadolinium oxyhalide luminescent materials activated with terbium | |
WO2017041221A1 (en) | Methods for making an x-ray detector | |
WO2017091989A1 (en) | Packaging methods of semiconductor x-ray detectors | |
Michail et al. | On the response of GdAlO3: Ce powder scintillators | |
JP2010181373A (en) | Apparatus and method of detecting radiation | |
CA2771063A1 (en) | Multi-element x-ray detector, its rear-earth luminescent materials, production of multi-element scintillator and detector in general | |
US10620324B2 (en) | Radiation detection apparatus and related method | |
US20110204244A1 (en) | Neutron Detector | |
JP5937287B1 (en) | Mixed oxide material | |
Hell et al. | The evolution of scintillating medical detectors | |
WO1997048781A1 (en) | Rare earth sulfate phosphor and x-ray detector using the same | |
JP2022119660A (en) | Scintillator material and radiation detection device | |
JP6456946B2 (en) | Ce3 + activated luminescent composition for application in imaging systems | |
Fiserova et al. | Scintillation powders for the detection of neutrons | |
WO2022190991A1 (en) | Scintillator material, radiation detector, and method for producing scintillator material | |
JP2014198831A (en) | Scintillator crystal | |
US11493648B2 (en) | Radiation monitor and method for measuring radiation | |
US4195226A (en) | Luminescent material and preparation and use thereof | |
JP2006234773A (en) | Vitrified imaging plate | |
JP2022140222A (en) | Scintillator material, radiation detection device, and method of manufacturing scintillator material | |
US20210139773A1 (en) | Large area scintillator panels with doping | |
CN214750856U (en) | Passive self-indicating device for radioactive source | |
US20120313013A1 (en) | Scintillator plate | |
US4039839A (en) | Thorium tetrabromide scintillators and radiation detection and measurement therewith | |
JPH04290985A (en) | Neutron detector |