JP5634285B2 - コルキライト型結晶、中性子検出用シンチレーター及び中性子線検出器 - Google Patents
コルキライト型結晶、中性子検出用シンチレーター及び中性子線検出器 Download PDFInfo
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Description
有効原子番号=(ΣWiZi 4)1/4
式中、Wi及びZiは、それぞれシンチレーターを構成する元素のうちのi番目の元素の質量分率及び原子番号である。
アルカリ金属元素の含有量は、後述するように、コルキライト型結晶の製造において、混合原料に添加するアルカリ金属元素のハロゲン化物の混合比によって適宜調整できる。
本発明の中性子検出用シンチレーターの形状は特に制限されないが、後述する光検出器に対向する光出射面を有し、当該光出射面は光学研磨が施されていることが好ましい。かかる光出射面を有することによって、シンチレーターで生じた光を効率よく光検出器に入射できる。
なお、前記光出射面の形状は限定されず、一辺の長さが数mm〜数百mm角の四角形、或いは直径が数mm〜数百mmの円など、用途に応じた形状を適宜選択して用いることができる。
また、シンチレーターの中性子線入射方向に対する厚さは、検出対象とする中性子線のエネルギーによって異なるが、一般に数百μm〜数百mmである。
また、光検出器に対向しない面に、アルミニウム或いはテフロン(登録商標)等からなる光反射膜を施すことにより、シンチレーターで生じた光の散逸を防止することができ、好ましい。
また、前記光反射膜が施されたシンチレーターを多数配列し、光検出器として位置敏感型光検出器を用いることにより、中性子検出器に位置分解能を付与することができる。
(中性子検出用シンチレーターの製造)
図1に示すチョクラルスキー法による結晶製造装置を用いて、前記コルキライト型結晶を製造した。原料としては、純度が99.99%以上のLiF、CaF2、AlF3およびNaFの高純度フッ化物粉末を用いた。また、LiFとしては、6Liの同位体比が95%の市販品を用いた。坩堝1、ヒーター2、及び断熱材3は、高純度カーボン製のものを使用した。
当該単結晶の一部を粉砕し、得られた粉末についてX線回折測定を行った結果、当該単結晶はコルキライト型結晶の一種であるLiCaAlF6単結晶であることが分かった。
次いで、当該単結晶の一部を用いて、厚さが1mmで両面が光学研磨されたディスク状の試料を作製した。当該試料についてSEM−EDSによる測定を行った結果、Naが検出された。
これらより、本実施例で製造された単結晶は、化学式LiCaAlF6で表わされ、アルカリ金属元素としてNaを含有し、且つ6Liの同位体比が95%のコルキライト型結晶である。
(中性子線検出器の製作)
まず、前記中性子検出用シンチレーターの10×10mm2の面を光出射面とし、当該光出射面以外の面にテープ状のテフロン(登録商標)を巻いて光反射膜とした。次いで、光検出器として光電子増倍管(浜松ホトニクス社製 R7600U)を用意し、当該光電子増倍管の光検出面に、前記シンチレーターの光出射面を光学グリースで接着した。
(中性子検出器の特性評価)
中性子線検出器を遮光用のブラックシートで覆った後に、約1MBqの放射能の252Cf密封線源からの中性子線を、40mmの厚みのポリエチレンブロックで減速して照射した。
次に、252Cf密封線源を取り除き、中性子線を照射しない以外は、前記と同様にして波高分布スペクトルを作成した。
図2より、中性子線非照射下(点線)に対して中性子線照射下(実線)では波高値の増大が確認でき、中性子線検出器として動作していることが分かる。
2 ヒーター
3 断熱材
4 可動ステージ
5 種結晶
6 自動直径制御装置
7 チャンバー
8 高周波コイル
Claims (3)
- 化学式LiM1M2X6(ただし、M1はMg、Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属元素であり、M2はAl、Ga及びScから選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、XはF、Cl、BrおよびIから選ばれる少なくとも1種のハロゲン元素である)で表わされるコルキライト型結晶であって、Na、K、Rb及びCsから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を含有し、且つ6Liの同位体比が20%以上であり、ランタノイド元素を含まないことを特徴とするコルキライト型結晶。
- 請求項1記載のコルキライト型結晶からなることを特徴とする中性子検出用シンチレーター。
- 請求項2記載の中性子検出用シンチレーターと光検出器を具備することを特徴とする中性子線検出器。
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