JP5594380B2 - シンチレータ、放射線検出器、放射線検査装置、α線検出器、及びシンチレータの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態に係るシンチレータ1は、図1に示すように、基板11の両主面111,112(表側の一主面111と裏側の他主面112)上に、放射線の入射により発光する発光層12を有している。
本実施の形態に係るシンチレータ1は、放射線の入射により発光することから、図2に示すような、放射線検出器10のシンチレータ1として用いることができる。特に、本実施の形態に係るシンチレータ1は、γ線や中性子線に比べて、α線の入射により発光し易いことから、α線を選択的に検出する放射線検出器10、即ち、α線検出器のシンチレータとしての使用に適している。このような放射線検出器10の構成例としては、光検出部101(例えば、光電子倍増管)の受光面102の外側にシンチレータ1を備え、放射線の入射によりシンチレータ1が発した光を、光検出部101で電気信号に変えて検出する構成を挙げることができる。このような放射線検出器10は、公知の放射線検査装置に組み込んで使用することができる。例えば、放射線検査装置30の構成例としては、図3に示すような、放射線検出器10と、この放射線検出器10から出力された電気信号を処理する制御部20とを有する構成を挙げることができる。
上記した本実施の形態に係るシンチレータ1は、図4に示す結晶育成炉(以下、単に育成炉2と呼ぶ)の育成容器35(本発明でいう密閉容器)に、種結晶基板8と、酸化亜鉛を含む育成用原料7と、鉱化剤を含む育成用溶液とを収容し、内部空間を密閉した育成容器35内にて、水熱合成法により、種結晶基板8の上に、M面を発光面とする酸化亜鉛の結晶を育成すること(育成工程)により、製造することができる。このような本実施の形態に係るシンチレータ1の製造方法について、以下に詳述する。
育成炉2は、図4に示すように、炉本体3の外周囲に、炉本体3を加熱及び加圧する電気炉4が配設された構成とされている。
育成用原料7には、酸化亜鉛を含む焼結体(多結晶)を使用する。酸化亜鉛を含む焼結体としては、例えば、直径1〜10μmの酸化亜鉛を含む粉末を加圧プレス機によって成型し、1000〜1300℃の酸素雰囲気あるいは大気雰囲気で焼成した焼結体を使用することができる。
種結晶基板8は、シンチレータ1において基板11となるものであり、種結晶基板8としては、M面を発光面とする酸化亜鉛の結晶(即ち、発光層12を構成する結晶)が結晶成長し得るもの、例えば、酸化亜鉛の単結晶からなる基板、サファイアからなる基板、又は酸化亜鉛とサファイアとからなる基板等を使用する。
また、育成用溶液には、鉱化剤を含む水溶液を使用する。鉱化剤の具体例としては、水酸化カリウム、及び水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、並びに、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩を挙げることができる。
本実施の形態に係るシンチレータ1の製造では、上述した育成用溶液に、硫黄又は硫黄の化合物を添加する。育成用溶液に添加できる硫黄の化合物の具体例としては、硫化亜鉛、並びに、チオ硫酸及びチオ尿素等のチオ化合物等を挙げることができる。
次に、上記した育成用原料7、種結晶基板8、及び育成用溶液を用い、育成炉2(図4参照)により、種結晶基板8の上に、硫黄元素がドーピングされた酸化亜鉛の結晶を育成する方法について、以下に説明する。
11 基板
111 一主面
112 他主面
12 発光層
2 育成炉
3 炉本体
31 上端開口部
32 蓋体
33 圧力計
34 対流制御板
35 育成容器
351 容器本体
352 蓋体
4 電気炉
5 内部空間
51 原料室
52 育成室
6 空間
7 育成用原料
8 種結晶基板
81 育成棚
10 放射線検出器
101 光検出部
102 受光面
20 制御部
30 放射線検査装置
Claims (9)
- 基板の少なくとも一主面上に、放射線の入射により発光する発光層を有するシンチレータであって、
前記発光層が、M面を発光面とする酸化亜鉛の単結晶を含み、
前記発光層を構成する酸化亜鉛の単結晶中に、硫黄元素がドーピングされ且つリチウム元素が含まれてないことを特徴とするシンチレータ。 - 請求項1に記載のシンチレータであって、
前記発光層が、放射線の入射により、可視光及び紫外光の両方を発することを特徴とするシンチレータ。 - 請求項1又は2に記載のシンチレータであって、
前記発光層を構成する酸化亜鉛の単結晶中に含まれる硫黄元素の濃度が、0超〜0.1atom%であることを特徴とするシンチレータ。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載のシンチレータであって、
前記基板の少なくとも表面が、酸化亜鉛からなることを特徴とするシンチレータ。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載のシンチレータであって、
前記基板が、サファイアを含むことを特徴とするシンチレータ。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載のシンチレータを備えることを特徴とする放射線検出器。
- 請求項6に記載の放射線検出器を備えることを特徴とする放射線検査装置。
- 請求項1〜5のいずれか1つに記載のシンチレータを備えることを特徴とするα線検出器。
- シンチレータの製造方法であって、
酸化亜鉛を含む育成用原料と、鉱化剤を含む育成用溶液と、種結晶基板とを収容した密閉容器内で、水熱合成法により、前記種結晶基板の少なくとも一主面上に、M面を発光面とする酸化亜鉛の結晶を育成する育成工程を含み、
前記育成工程では、前記育成用原料及び前記育成用溶液の少なくとも一方に、硫黄又は硫黄の化合物を含ませて、硫黄元素がドーピングされ且つリチウム元素が含まれてない前記M面を発光面とする酸化亜鉛の結晶を結晶成長させる
ことを特徴とするシンチレータの製造方法。
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