JP2022542383A - プラスチック波長シフトファイバおよびその作製方法 - Google Patents

Abstract

波長シフトファイバおよびその作製方法が開示されている。波長シフトファイバは、プラスチックコアおよびプラスチックコアを囲むコーティングを含むことができる。波長シフトファイバの開口数は、少なくとも約０．５３であることができる。波長シフトファイバを作製する方法は、プラスチックコア前駆体を加熱および延伸してプラスチックコアを形成することと、プラスチックコアを液体コーティングでコーティングすることと、プラスチックコアの周りの液体コーティングを硬化させて波長シフトファイバを形成することと、を含み得る。

Description

本開示は、シンチレーション物品およびそれを形成する方法、より具体的には、光導波路を備えたプラスチック波長シフトファイバに関する。

放射線検出装置は、様々な用途で使用されている。例えば、シンチレータは、医療画像、ならびに環境モニタリング、セキュリティ用途のために石油およびガス業界の検層にも使用することができ、核物理学の分析および用途のために使用できる。波長シフトファイバの製造は、従来、使用される材料の特性によって制限されていたため、非常に困難な場合がある。波長シフトファイバの製造のさらなる改善が望まれる。

実施形態は、例として示されており、添付の図に限定されない。
一実施形態によるプラスチック波長シフトファイバの断面図の例示を示す。 一実施形態による波長シフトファイバの製造の方法を示す。 さらに別の実施形態による本体および波長シフトファイバを含む物品の端面図の例示を含む。

当業者は、図中の要素が単純化および明瞭化のために示されており、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことを理解している。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を改善するのを助けるために、他の要素に対して誇張されている場合がある。

図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示を理解するのを助けるために提供される。以下の考察は、本教示の具体的な実装および実施形態に焦点を合わせるであろう。この焦点は、本教示を説明するのを助けるために提供されており、本教示の範囲または適用性に対する限定として解釈されるべきではない。

本明細書で使用されているように、元素の周期表内の列に対応するグループ番号は、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第８１版（２０００－２００１）に見られる「新しい表記法」の規則を使用している。

波長シフトファイバの光減衰長は、ファイバの端で検出可能な光の量を特徴付け、その量に直接関係する。光減衰長は、波長シフトファイバを保持および支持する光学台で測定される。光学台には、レールが含まれ、レール上には、（１）ＵＶ－Ｖｉｓ（紫外可視）フォトダイオード、（２）励起キャビティ、および（３）ファイバの後端を支持するための機械的ホルダが取り付けられている。波長シフトファイバの前端は、ＵＶ－Ｖｉｓフォトダイオードに取り付けられている。励起キャビティは、等間隔に離間した３９０ｎｍＬＥＤおよびフォトトランジスタを使用して、励起光の強度を測定する。キャビティは、光学レール上を移動するキャリッジに取り付けられている。キャリッジの位置は、光学台レールに取り付けられた目盛りで±５ｍｍより良い精度で読み取ることができる。光学台のセットアップおよび操作の詳細は、「Ａ ｓｅｔ－ｕｐ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ」と題され、２０１５年５月１２日に公開されたＣＥＲＮ（欧州原子核研究機構）の出版物ＬＨＣｂ－ＰＵＢ－２０１５－０１１に記載されている。

本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはこれらの任意の他の変形語は、非排他的な包含を含むことを意図している。例えば、特徴のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの特徴だけに限定されず、明示的に列記されていない、またはそのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有でない他の特徴を含み得る。さらに、そうではないと明示的に述べられていない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的な「または」を指し、排他的な「または」を指さない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれか１つによって満たされる：Ａは真（または存在する）かつＢは偽（または存在しない）、Ａは偽（または存在しない）かつＢは真（または存在する）、およびＡとＢの両方が真（または存在する）である。

「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用は、本明細書に記載の要素および構成要素を説明するために使用される。これは、単に便宜上および本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われている。この説明は、他を意味することが明確でない限り、１つまたは少なくとも１つおよび複数も含む単数形、またはその逆を含むように読む必要がある。

他に定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する当技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。材料、方法、および例は、例示的なものにすぎず、限定的であることを意図しない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料および処理行為に関する多くの詳細は従来とおりであり、シンチレーション技術、放射線検出技術内の教科書およびその他の情報源に見られ得る。

波長シフトファイバは、プラスチックコアおよびプラスチックコアを囲む、ファイバに沿った光の透過を改善するためのコーティングを含み、波長シフトファイバを含む放射線検出器に到達できる光の量を最終的に増やすことができる。

一実施形態では、波長シフトファイバは、重合された固体プラスチックシンチレーションコアと、コアを囲むクラッドとを含み、波長シフトファイバの開口数は、少なくとも０．５３であり得る。開口数が大きいほど、検出器でより多くの光を検出できる。コア内により多くの光を含むことにより、波長シフトファイバは、より多くの光が最終的に検出器に到達することを可能にし、出力を向上させる。高い開口数を得るのは難しい。さらに、コアおよびクラッドのために選択される材料は、コアおよびクラッドの両方を同時に延伸するために同様の融点および熱特性を有する必要があるため、これまで制限され、それによって波長シフトファイバの開口数が制限されてきた。特定のクラッドの選択は、望まれる特定のシンチレーション特性に依存し得る。さらに、潤滑剤またはダスト粒子などの汚染物質は、ファイバの長さに沿った光子の透過を妨害し、さらに光の損失を増やす。本明細書で使用されるように、クラッドは、２つ以上の異なる要素または層を含むことができる。

以下に説明する波長シフトファイバのいずれも、様々な用途で使用することができる。例示的な用途には、ガンマ線分光法、同位体同定、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）または陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）分析、Ｘ線画像化、油井検層検出器、医療画像化デバイス、ネットワーク通信デバイス、高エネルギー物理学、小型検出器、ネットワーク通信、放送受信機、無線伝送、拡張現実デバイス、放送ネットワーク、および放射能の存在の検出が含まれる。波長シフトファイバは他の用途に使用できるため、このリストは単なる例示であり、限定的なものではない。以下に、いくつかの特定の用途について説明する。

以下に説明され、例示される実施形態は、本明細書に規定される概念を理解するのを助けるために提供される。実施形態は、単に例示的なものであり、添付の特許請求の範囲に規定されているように、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。

図１は、一実施形態によるプラスチック波長シフトファイバ１００の例示を示す。プラスチック波長シフトファイバ１００は、コア１０２およびクラッド１０４を含むことができる。一実施形態では、クラッド１０４は、コーティングによって形成することができ、それによって、コーティングと称され得る。一実施形態では、コア１０２は、プラスチックコアとすることができる。コア１０２は、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルトルエン（ＰＶＴ）、およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含むことができる。一実施形態では、コア１０２は、蛍光ドーパントと含むことができる。コア１０２は、円形、正方形、三角形、多角形、または六角形などの様々な幾何学的形状であり得る。コア１０２は、０．０１ｍｍから５ｍｍの直径を有し得る。一実施形態では、コア１０２は、少なくとも０．０１ｍｍの直径、例えば、０．１ｍｍの直径、または０．２ｍｍの直径、または０．５ｍｍの直径、または１ｍｍの直径、または２ｍｍの直径を有し得る。一実施形態では、コア１０２は、最大で５ｍｍ、例えば、最大で４．５ｍｍ、または最大で４ｍｍ、または最大で３．５ｍｍの直径を有し得る。

コーティング１０４は、コア１０２を囲み得る。一実施形態では、コーティング１０４は、コア１０２全体を囲み得る。一実施形態では、コーティング１０４は、コア１０２と直接接触することができる。一実施形態では、コーティング１０４は、間に介在する材料、例えば、潤滑剤なしで、コア１０２と直接接触することができる。一実施形態では、コーティング１０４は、単一層を含むことができる。別の実施形態では、コーティング１０４は、少なくとも２つの層を含むことができる。一実施形態では、コーティング１０４の少なくとも２つの層は、異なる組成の材料を有することができる。別の実施形態では、コーティング１０４の少なくとも２つの層は、同じ材料であり得る。さらに別の実施形態では、コーティング１０４の少なくとも２つの層は、異なる材料であり得る。コーティング１０４は、有機材料を含み得る。一実施形態では、コーティング１０４は、グリセロールエーテルアクリレート、メタクリレート化ポリマー、フルオロアクリレート、多官能アクリレート、またはそれらの組み合わせから選択される材料を含むことができる。別の実施形態では、コーティング１０４は、ドーパントを含むことができる。別の実施形態では、コーティング１０４は、コーティング１０４をより反射性にするための添加剤を含むことができる。

一実施形態では、コーティング１０４は、コア１０２と同じ形状を有することができる。別の実施形態では、コーティング１０４は、コア１０２と異なる形状を有することができる。例えば、一実施形態では、コア１０２は円形であり得、コーティング１０４は正方形であり得る。別の実施形態では、コーティング１０４は、放射線硬化され得る液体コーティングとすることができる。一実施形態では、コーティング１０４は、放射線硬化コーティングとすることができる。一実施形態では、コーティング１０４は、紫外線硬化コーティングとすることができる。一実施形態では、コーティング１０４は、熱硬化コーティングとすることができる。一実施形態では、コーティング１０４は、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有することができる。一実施形態では、コーティング１０４は、少なくとも３μｍ、例えば２５μｍ、または例えば５０μｍ、または例えば７５μｍ、または例えば１００μｍ、または例えば５００μｍなどの厚さを有することができる。一実施形態では、コーティング１０４は、最大で６００μｍの厚さ、例えば７００μｍ、または例えば８００μｍ、または例えば１ｍｍなどの厚さを有することができる。プラスチックファイバ１００は、少なくとも０．５３の開口数、例えば少なくとも０．６の開口数、または少なくとも０．７の開口数などを有することができる。一実施形態では、プラスチックファイバ１００は、波長シフトファイバとすることができる。

図２は、一実施形態による、波長シフトファイバ１００を製造する方法２００を示す。一実施形態では、波長シフトファイバ１００は、シンチレーションファイバであり得る。一実施形態では、液体モノマーおよびシンチレーション添加剤を含むことができる混合物を重合して、コア前駆体を形成する。一実施形態では、コア前駆体は、プラスチックコア前駆体であり得る。一実施形態では、コア前駆体は、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルトルエン（ＰＶＴ）、およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含むことができる。一実施形態では、コア前駆体は、蛍光ドーパントを含むことができる。一実施形態では、重合は、幾何学的成形管内で行うことができる。例えば、一実施形態では、重合は、円筒形の管内で行われて、丸いシンチレーションコアを形成することができる。一実施形態では、コア前駆体は、１．６０未満の屈折率、例えば、１．５９未満の屈折率、または１．５７未満の屈折率、または１．５５未満の屈折率、または１．５０未満の屈折率を有することができる。一実施形態では、コア前駆体は、０．２を超える屈折率を有することができる。

動作２１０で、コア前駆体を加熱および延伸してコアを形成することができる。一実施形態では、コアは、プラスチックコアとすることができる。一実施形態では、プラスチックコアは、上記のコア１０２と同様であり得る。一実施形態では、プラスチックコアは、８ｍｍを超える直径、例えば１０ｍｍを超えるか、または１２ｍｍを超える直径などを有することができる。一実施形態では、プラスチックコア前駆体は、プラスチックコアよりも大きな直径を有することができる。一実施形態では、コア前駆体は、２４０℃を超える温度、例えば、２６０℃を超えるか、または２７０℃を超えるか、または３００℃を超える温度などに加熱することができる。

動作２２０で、プラスチックコアは、液体コーティングでコーティングすることができる。一実施形態では、液体コーティングは、グリセロールエーテルアクリレート、メタクリレート化ポリマー、フルオロアクリレート、多官能アクリレート、またはそれらの組み合わせから選択される材料を含むことができる。別の実施形態では、液体コーティングは、ドーパントを含むことができる。別の実施形態では、液体コーティングは、液体コーティングの反射率を高めるための添加剤を含むことができる。一実施形態では、液体コーティングは、コア前駆体とは異なる融点を有することができる。一実施形態では、液体コーティングは、コア前駆体の融点よりも少なくとも８０℃高い融点、例えば、コア前駆体の融点よりも少なくとも１００℃高い融点、または少なくとも１５０℃高い融点などを有することができる。一実施形態では、液体コーティングは、２５０℃を超える融点、例えば、３００℃を超える、または３５０℃を超える、または４００℃を超える、または５００℃を超える融点などを有することができる。一実施形態では、液体コーティングは、１．５０未満の屈折率、例えば、１．４８未満の屈折率、または１．４５未満の屈折率、または１．４２未満の屈折率、または１．４０未満の屈折率、または１．３５未満の屈折率などを有することができる。

動作２３０で、プラスチックコアを囲む液体コーティングを硬化させて、波長シフトファイバを形成することができる。一実施形態では、プラスチックコアをその最終的な長さに成形した後、プラスチックコアを囲む液体コーティングを硬化させて保護クラッドを形成することができる。一実施形態では、液体コーティングは、熱を加えることなくプラスチックコアに塗布することができる。一実施形態では、液体コーティングは、液体コーティングとプラスチックコアとの間に介在物質がないように、プラスチックコアに直接塗布することができる。一実施形態では、液体コーティングは、放射線を使用して硬化させることができる。一実施形態では、液体コーティングは、紫外線放射を使用して硬化させることができる。別の実施形態では、液体コーティングは、熱放射を使用して硬化させることができる。液体コーティングは、３０秒を超えない期間、例えば、５秒未満、または３秒未満、または１秒未満、または０．５秒未満の期間、硬化され得る。一実施形態では、第１の液体コーティングが硬化された後、第２の液体コーティングを第１の液体コーティングに塗布してもよい。複数の液体コーティングが塗布される場合、各コーティングは別々に硬化されてもよい。一実施形態では、第１の液体コーティングは、第２の液体コーティングよりも短い期間で硬化されてもよい。一実施形態では、複数の液体コーティングをプラスチックコアに塗布してもよい。例えば、３つ以上の液体コーティングがプラスチックコアに塗布されてもよい。一実施形態では、第１の液体コーティングは、第２の液体コーティングとは異なってもよい。別の実施形態では、第１の液体コーティングは、第２の液体コーティングよりも薄くてもよい。さらに別の実施形態では、第１の液体コーティングは、第２の液体コーティングよりも厚くてもよい。別の実施形態では、第１の液体コーティングは、第２の液体コーティングと同じ厚さを有してもよい。さらに別の実施形態では、第１の液体コーティングは、第２の液体コーティングとは異なる種類の放射線を使用して硬化させてもよい。一実施形態では、プラスチックコアが加熱されてその最終的な長さに延伸された後、複数の液体コーティングを塗布してもよい。プラスチックコアに液体コーティングを塗布することで、従来のコアとクラッド方法との間に蓄積する可能性のあるダストの蓄積を直接排除する。従来のコアおよびクラッドのインタフェースに閉じ込められたダストまたは汚染は、ファイバに沿った光の透過を低下させる可能性がある。しかしながら、液体コーティングをプラスチックコアに直接塗布して硬化させることにより、波長シフトファイバのファイバに沿った光の透過効率が向上する。

波長シフトファイバが形成された後、波長シフトファイバは、少なくとも０．５３の開口数を有することができる。一実施形態では、波長シフトファイバは、少なくとも０．６、例えば少なくとも０．７などの開口数を有してもよい。開口数は、

で定義され、式中、ｎｃｏｒｅは、プラスチックコアの屈折率、ｎｃｌａｄは、波長５８９ｎｍの２５℃で測定されたコーティングの屈折率である。開口数が大きいほど、検出器でより多くの光を検出できる。コア内により多くの光を含むことにより、波長シフトファイバは、より多くの光が最終的に検出器に到達することを可能にし、出力を向上させる。一実施形態では、波長シフトファイバは、少なくとも３メートル、例えば、少なくとも４メートル、または少なくとも５メートルの光減衰長を有することができる。一実施形態では、波長シフトファイバは、１０メートル未満、例えば、９メートル未満、または８メートル未満、または７メートル未満の光減衰長を有することができる。

図３は、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）またはステップスルーＸ線装置などのガンマ線分析に使用することができる放射線検出装置３００の実施形態を例示している。図３に示されるように、本明細書に説明される実施形態によれば、放射線検出装置３００は、フォトセンサ３０１、光インタフェース３０３、およびシンチレーションデバイス３０５を含み得る。フォトセンサ３０１、光インタフェース３０３、およびシンチレーションデバイス３０５が、互いに分離しているように図３に例示されているが、特定の実施形態によれば、フォトセンサ３０１およびシンチレーションデバイス３０５は、光インタフェース３０３がフォトセンサ３０１とシンチレーションデバイス３０５との間に配置された状態で、光インタフェース３０３に結合され得ることが理解されよう。さらに他の実施形態によれば、シンチレーションデバイス３００およびフォトセンサ３０１は、光学ゲルまたは結合剤の使用などの他の既知の結合方法を用いて、または光学的に結合された元素の分子付着を介して直接、光インタフェース３０３に光学的に結合され得る。

さらに他の実施形態によれば、フォトセンサ３０１は、光電子増倍管（ＰＭＴ）、半導体ベースの光電子増倍管、ハイブリッド光センサ、アバランシェフォトダイオード、またはそれらの組み合わせであり得る。本明細書で使用される場合、半導体ベースの光電子増倍管は、各フォトダイオードが１ｍｍ未満のセルサイズを有し、ガイガーモードで動作する複数のフォトダイオードを含む光電子増倍管を意味することを意図している。実際には、半導体ベースの光電子増倍管は、１０００を超えるフォトダイオードを含むことができ、各フォトダイオードは、１０ミクロンから１００ミクロンの範囲のセルサイズと固定ゲインを有する。半導体ベースの光電子増倍管の出力は、すべてのガイガーモードフォトダイオードの合計信号である。半導体ベースの光電子増倍管には、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）または別の半導体材料に基づく光電子増倍管を含めることができる。より高温（例えば、１２５℃より高い）用途の場合、他の半導体材料は、シリコンよりも広いバンドギャップエネルギーを有することができる。例示的な材料は、ＳｉＣ、Ｇａ族Ｖ化合物（例えば、ＧａＮ、ＧａＰ、Ｇａ２Ｏ３、またはＧａＡｓ）などを含むことができる。アバランシェフォトダイオードは、少なくとも１ｍｍ２の受光面積など、より大きなサイズを有し、比例モードで動作する。

フォトセンサ３０１は、入力ウィンドウ３１６を介して、シンチレーションデバイス３０５によって放出された光子を受信し、受信した光子の数に基づいて電気パルスを生成することができる。フォトセンサ３０１は、電子モジュール３３０に電気的に結合されている。電気パルスは、電子モジュール３３０によって成形、デジタル化、分析、またはそれらの任意の組み合わせを行うことができ、フォトセンサ３０１で受信された光子または他の情報のカウントを提供することができる。電子モジュール３３０は、アンプ、プリアンプ、弁別器、アナログ－デジタル信号変換器、光子カウンタ、パルス波形分析器もしくは弁別器、別の電子部品、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。フォトセンサ３０１は、金属、金属合金、他の材料、またはそれらの任意の組み合わせなどの、フォトセンサ３０１、電子モジュール３３０、またはそれらの組み合わせを保護することができる材料で作られた管または筐体内に収容することができる。

シンチレーションデバイス３０５は、波長シフトファイバ１００などの、前述のような波長シフトファイバを含み得る。シンチレーションデバイス３０５は、ガンマ線分光デバイス、同位体識別デバイス、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）デバイス、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）分析デバイス、Ｘ線画像化デバイス、油井検層検出器、医療画像化デバイス、ネットワーク通信デバイス、小型検出器、ネットワーク通信デバイス、放送受信機、無線伝送デバイス、拡張現実デバイス、および放送ネットワークシステムなどのより大きなシステムに含めることができる。波長シフトファイバ１００は、ケーシング３１３によって実質的に囲まれ得る。シンチレーションデバイス３０５は、波長シフトファイバ１００と、光インタフェース３０３、ケーシング３１３、またはそれらの任意の組み合わせなどの放射線検出装置３００の他の要素との間の相対運動を低減するように適合された少なくとも１つの安定化機構を含み得る。

光インタフェース３０３は、フォトセンサ３０１とシンチレーションデバイス３０５との間に結合されるように適合され得る。光インタフェース３０３はまた、フォトセンサ３０１とシンチレーション装置３０５との間の光結合を容易にするように適合され得る。光インタフェース３０３は、波長シフトファイバ１００および入力ウィンドウ３１６の屈折率を整合させるために偏光されたシリコーンゴムなどのポリマーを含むことができる。他の実施形態では、光インタフェース３０３は、ポリマーおよび追加の要素を含むゲルまたはコロイドを含むことができる。

本明細書で説明されている概念は、前述の特定の用途に限定されない。放射線検出器は、別の種類の放射線用に構成することができる。多くの異なる態様および実施形態が可能である。それらの態様および実施形態のいくつかが本明細書に記載される。実施形態は、以下にリスト化される実施形態のうちのいずれか１つ以上に従い得る。
実施形態１。波長シフトファイバは、プラスチックコアおよびプラスチックコアを囲むコーティングを含むことができる。波長シフトファイバの開口数は、少なくとも約０．５３にすることができる。
実施形態２。開口数は、

で定義され、式中、ｎｃｏｒｅは、プラスチックコアの屈折率であり、ｎｃｌａｄは、コーティングの屈折率である、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態３。波長シフトファイバの開口数は、少なくとも約０．６であり得る、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態４。波長シフトファイバの開口数は、少なくとも約０．７であり得る、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態５。コーティングが少なくとも３μｍの厚さ、例えば２５μｍ、または例えば５０μｍ、または例えば７５μｍ、または例えば１００μｍ、または例えば５００μｍなどの厚さを有する、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態６。プラスチックコアを囲むコーティングが、放射線硬化コーティングである、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態７。放射線硬化コーティングが、ＵＶ硬化コーティングであり得る、実施形態６の波長シフトファイバ。
実施形態８。プラスチックコアが、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルトルエン（ＰＶＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含むことができる、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態９。プラスチックコアが、蛍光ドーパントを含むことができる、実施形態８の波長シフトファイバ。
実施形態１０。コーティングが、有機材料を含むことができる、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態１１。プラスチックコアが、少なくとも約０．０１ｍｍ、かつ約５ｍｍ以下の直径を有することができる、実施形態１の波長シフトファイバ。
実施形態１２。コーティングが、グリセロールエーテルアクリレート、メタクリレート化ポリマー、フルオロアクリレート、多官能アクリレート、またはそれらの組み合わせを含むことができる、実施形態１０の波長シフトファイバ。
実施形態１３。波長シフトファイバを作製する方法は、プラスチックコア前駆体を加熱および延伸してプラスチックコアを形成し、プラスチックコアを液体コーティングでコーティングし、プラスチックコアの周りの液体コーティングを硬化させて波長シフトファイバを形成することを含み得る。
実施形態１４。プラスチックコアの周りの液体コーティングが紫外線（ＵＶ）放射を使用して硬化され得る、実施形態１３の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態１５。プラスチックコアの周りの液体コーティングを３０秒未満、例えば５秒未満、または３秒未満、または０．５秒未満で硬化させることができる、実施形態１３の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態１６。波長シフトファイバが、少なくとも約０．５３の開口数を含むことができ、開口数が、

で定義され、式中、ｎｃｏｒｅが、プラスチックコアの屈折率であり、ｎｃｌａｄが、コーティングの屈折率である、実施形態１３の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態１７。波長シフトファイバの開口数が、少なくとも約０．６であり得る、実施形態１６の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態１８。波長シフトファイバの開口数が、少なくとも約０．７であり得る、実施形態１６の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態１９。プラスチックコアが、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルトルエン（ＰＶＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含むことができる、実施形態１３の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態２０。プラスチックコア前駆体を２４０℃を超えて加熱することができる、実施形態１３の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態２１。方法は、液体コーティングが硬化した後に液体コーティング上に第２の液体コーティングを塗布し、第２の液体コーティングを硬化させることをさらに含むことができる、実施形態１３の波長シフトファイバを作製する方法。
実施形態２２。波長シフトファイバを作製する方法であって、少なくとも液体モノマーとシンチレーション添加剤の混合物を重合してプラスチックコア前駆体を形成することと、プラスチックコア前駆体を加熱および延伸してプラスチックコアを形成することと、液体コーティングをプラスチックコアの周りに塗布し、プラスチックコアの周りの液体コーティングを硬化させて波長シフトファイバを形成することとを含むことができる、方法。
実施形態２３。プラスチックコアおよびプラスチックコアを囲むコーティングを含む波長シフトファイバであって、波長シフトファイバの開口数が少なくとも約０．５３であり、波長シフトファイバの光減衰長が、少なくとも３メートル、例えば少なくとも４メートル、または少なくとも５メートルなどである、波長シフトファイバ。
実施形態２４。波長シフトファイバの光減衰長が、１０メートルを超えない、実施形態２３の波長シフトファイバ。

ドープされたポリスチレン前駆体ロッドを、３ｍｍ／分の速度で２４０℃の延伸オーブンに供給し、１ｍｍのファイバ径に延伸させた。ファイバ径は、市販の多軸レーザ径コントローラを使用して制御した。コーティングプロセスは、直径公差＋／－０．０１０ｍｍに達した直後に開始させた。コーティングダイは、３５℃に予熱された市販のＤｅＳｏｌｉｔｅＵＶアクリル樹脂で満たした。コーティングプロセスの直後に、コーティングされたファイバを市販の１００Ｗ／ｃｍのＵＶ硬化オーブンで硬化させ、直径２４インチのスプールにスプールして波長シフトファイバを形成した。波長シフトファイバは、開口数（ＮＡ）が０．５３であると測定された。

本明細書に説明されている実施形態は、貨物、車両、または他の大きな物体の検査、ならびに高エネルギー物理学、医療画像化、小型検出器、ネットワーク通信、放送受信機、無線伝送、拡張現実デバイス、および放送ネットワークに関する研究に使用できる比較的大きな放射線検出器を可能にすることができる。上記の一般的な説明または例で説明した機能のすべてが必要なわけではなく、特定の機能の一部は必要でない場合があり、説明した機能に加えて１つ以上の機能を実施することができることに留意されたい。さらにまた、機能が記載される順序は、必ずしも実施される順序ではない。

利益、他の利点、および問題に対する解決策は、特定の実施形態に関して上記で説明されている。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および任意の利益、利点、もしくは解決策が発生またはより顕著になる可能性のある任意の特徴は、いずれかまたはすべての特許請求の範囲の重要な、必須の、または本質的な特徴として解釈されるべきではない。

本明細書に記載された実施形態の明細書および例示は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。明細書および例示は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置およびシステムのすべての要素および特徴の網羅的かつ包括的な説明として役立つことを意図するものではない。別個の実施形態はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよく、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴もまた、別個にまたは任意のサブコンビネーションで提供されてもよい。さらに、範囲に記載されている値への言及は、言及された終了範囲の値を含む、その範囲内のすべての値を含む。本明細書を読んだ後であれば、他の多くの実施形態が当業者にとって明らかであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、または別の変更を行うことができるように、本開示から他の実施形態が使用され、かつ導出され得る。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的とみなされるべきである。

Claims (15)

1. 波長シフトファイバであって、
   プラスチックコアと、
   前記プラスチックコアを囲むクラッドと、を備え、前記波長シフトファイバの開口数が少なくとも約０．５３である、波長シフトファイバ。
2. 波長シフトファイバであって、
   プラスチックコアと、
   前記プラスチックコアを囲むクラッドと、を備え、前記波長シフトファイバの開口数が少なくとも約０．５３であり、前記波長シフトファイバの光減衰長が少なくとも３メートルである、波長シフトファイバ。
3. 前記開口数が
   

   

   
   で定義され、式中、ｎ_ｃｏｒｅが、前記プラスチックコアの屈折率であり、ｎ_ｃｌａｄが、前記クラッドの屈折率である、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
4. 前記波長シフトファイバの前記開口数が、少なくとも約０．６である、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
5. 前記波長シフトファイバの前記開口数が、少なくとも約０．７である、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
6. 前記クラッドが、少なくとも３μｍの厚さを有する、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
7. 前記プラスチックコアを囲む前記クラッドが、ＵＶ硬化クラッドである、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
8. 前記クラッドが、間に介在する物質なしに前記コアと直接接触している、請求項７に記載の波長シフトファイバ。
9. 前記プラスチックコアが、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルトルエン（ＰＶＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
10. 前記プラスチックコアが、蛍光ドーパントを含む、請求項９に記載の波長シフトファイバ。
11. 前記コーティングが、有機材料を含む、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
12. 前記プラスチックコアが、少なくとも約０．０１ｍｍ、かつ約５ｍｍ以下の直径を有する、請求項１または請求項２に記載の波長シフトファイバ。
13. 前記クラッドが、グリセロールエーテルアクリレート、メタクリレート化ポリマー、フルオロアクリレート、多官能アクリレート、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１２に記載の波長シフトファイバ。
14. 波長シフトファイバを作製する方法であって、前記方法が、
    プラスチックコア前駆体を加熱および延伸して、プラスチックコアを形成することと、
    液体コーティングで前記プラスチックコアをコーティングすることと、
    前記プラスチックコアの周りの前記液体コーティングを硬化させて、波長シフトファイバを形成することと、を含む、方法。
15. 請求項１３に記載の波長シフトファイバを作製する方法であって、前記波長シフトファイバが、少なくとも約０．５３の開口数を含み、前記開口数が、
    

    

    
    で定義され、式中、ｎ_ｃｏｒｅが、前記プラスチックコアの屈折率であり、ｎ_ｃｌａｄが、前記コーティングの屈折率である、方法。

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