JP5756950B2 - 熱蛍光板状体、熱蛍光積層体、熱蛍光板状体の製造方法、及び熱蛍光積層体の製造方法 - Google Patents

熱蛍光板状体、熱蛍光積層体、熱蛍光板状体の製造方法、及び熱蛍光積層体の製造方法 Download PDF

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この発明は、放射線の３次元線量分布を取得するために利用される熱蛍光板状体、熱蛍光積層体、及びこれらの製造方法に関する。
周知の通り、近年の放射線治療では、放射線として例えば硬Ｘ線、電子線、または加速粒子線等を、照射する放射線の形状及び線量の大小を適宜設定して照射する３次元原体照射（３Ｄ−ＣＲＴ）や強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）などの、高度な定位放射線照射が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。これらの治療方法では、例えば治療計画装置を利用して放射線の照射位置や範囲、または出力等の種々のパラメータを設定して、放射線の照射を行う。これによって、例えば、病巣に近接する重要な臓器を避けて、病巣のみに高線量で放射線を照射する等の、精密な治療を実現させる努力がなされている。従って、このような放射線治療では、上述した各種パラメータを好適な値に決定することが重要である。そして、照射装置自体の機械的精度、装置が具える各種フィルタや線幅拡大器等の管理には、高い精度が求められる。
そこで、このような放射線治療では、実施に際して、治療に用いる放射線の線量測定を行うことによって、上述した各種パラメータ値の決定や精度の検証を行う必要がある。特に、放射線を照射すべき病巣近傍における、放射線の立体的な線量分布に関しては、多くの経験的なデータを得る必要がある。
ここで、放射線の立体的な線量分布、すなわち３次元線量分布を測定するための線量計として、熱蛍光板状体が立体的に複数枚積層されて構成された熱蛍光積層体が周知である（例えば特許文献１参照）。
特許文献１によれば、熱蛍光積層体を構成する熱蛍光板状体は、平板状の板状体であり、かつ熱蛍光物質、すなわち四ホウ酸リチウム等を母体とし、この母体に発光中心としてのマンガンが添加された熱蛍光物質を材料として形成されている。そして、この熱蛍光板状体によって構成された熱蛍光積層体に放射線照射を行えば、放射線の３次元線量分布を得ることができる。
より詳細には、熱蛍光積層体に対する放射線照射後に、それぞれの熱蛍光板状体にバラしてから、各熱蛍光板状体を加熱する。そして、各熱蛍光板状体から、この加熱により発生する熱蛍光の光強度分布を取得する。周知の通り熱蛍光の光強度と被曝線量とには一定の対応関係があるため、取得された光強度分布情報から、放射線が照射された面に沿った放射線の平面的な被曝線量分布（以下、単に線量分布とも称する）、すなわち２次元線量分布の情報を得ることができる。そして、これら得られた各線量分布情報を、元の熱蛍光積層体に照射した放射線の線量分布情報として復元すれば、立体的な、すなわち３次元線量分布を取得できる。
また、特許文献１によれば、熱蛍光積層体を構成する熱蛍光板状体は、人体を構成する生体組織（例えば筋肉組織）と組織等価な、すなわち実効原子番号が同程度に調整されている。
そのため、特許文献１による熱蛍光積層体では、放射線が照射された場合に、例えば光電作用、コンプトン効果、電子対生成作用等の作用が、人体と同程度に生じる。従って、このような熱蛍光積層体を線量計として用いる場合には、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。
ここで、上述した特許文献１に開示されているマンガン含有の四ホウ酸リチウムの他に、線量計の材料として使用することが可能な熱蛍光物質として、例えば以下の熱蛍光物質が周知である（例えば、非特許文献２、非特許文献３、及び非特許文献４参照）。
すなわち、非特許文献２及び非特許文献３によれば、銅を含有した三ホウ酸リチウム（ＬｉＢ３Ｏ５）が熱蛍光を示す熱蛍光物質であることが開示されている。
また、非特許文献４には、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）の熱反応合成物として熱蛍光物質が得られることが開示されている。そして、この非特許文献４では、これら四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）の混合比を変更することによって、この混合比に応じた様々な特性を有する熱蛍光物質を形成することが開示されている。
なお、これら非特許文献２、非特許文献３、または非特許文献４に係る熱蛍光物質を材料として３次元線量分布を測定するための線量計を作成するためには、まず、例えば特許文献２に開示されているように、樹脂をバインダとして用いて熱蛍光物質を平板状の板状体に成型する。そして、この板状体を上述した特許文献１に開示されている熱蛍光板状体と同様に、複数枚積層することによって、熱蛍光積層体を作成できると考えられる。
特開２０１０−１２７９３０号公報 特開昭６１−２６９１００号公報
日本放射線技術学会雑誌 第５８巻 第６号 ＩＭＲＴ（強度変調放射線治療）における線量検証 ２００２年 ６月 ｐ．７６１〜７７２ Ｚｅｙｎｅｐ Ｏｚｄｅｍｉｒ Ｊｅｍｉｒ， Ｇｕｌｈａｎ Ｏｚｂａｙｏｇｌｕ， ａｎｄ Ａｙｓｅｎ Ｙｉｌｍａｚ， Ｊ．Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ（２００７）４２：８５０１−８５０８ ＣＤＰＳ−ＩＣＣＤ Ｃａｒｄ Ｎｏ．３２−５４９ Ｖ．Ｗ．Ｈｏｌｏｖｅｙ， Ｖ．Ｉ．Ｌｙａｍａｙｅｖ， Ａ．Ｍ．Ｓｏｌｏｍｏｎ， Ｎ．Ｎ．Ｂｉｒｏｖ， Ｐ．Ｐ．Ｐｕｇａ， ａｎｄ Ｖ．Ｔ．Ｍａｓｌｙｕｋ， Ｎｅｏｒｇａｎｉｃｈｅｓｋｉｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｙ（Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ），２００６，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１１，ｐｐ１３８４−１３９２：Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００６，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１１，ｐｐ１２６５−１２７２
特許文献１に開示のマンガン含有の四ホウ酸リチウムにより構成された熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体は、熱蛍光の発光強度分布が５５０〜７５０ｎｍの波長領域に存在する。
ここで、一般に熱蛍光特性を有する物体を加熱し高温状態とした際には、周知の通りこの加熱に起因してその物体自体が発光する。この物体をマンガン含有の四ホウ酸リチウムとする場合は、加熱に起因するマンガン含有四ホウ酸リチウム自体の発光の強度分布は、短波長側のボトムが６００ｎｍ付近の波長領域に存在する。従って、加熱に起因する発光強度分布の波長領域と熱蛍光による発光強度分布の波長領域とが部分的に重複する。
そして、特許文献１による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体は、熱蛍光を発生させるために、上述した加熱に起因する発光が発生しうる温度まで加熱を行う必要がある。
そのため、熱蛍光による発光強度を正確に測定するために、例えば近赤外線カットフィルタを用いて熱蛍光による発光と加熱に起因する発光とを分離する必要がある。
また、非特許文献２及び非特許文献３による銅含有の三ホウ酸リチウムでは、熱蛍光の発光強度が低いという問題がある。
また、非特許文献４による熱蛍光物質は、波長に係る熱蛍光の発光強度分布が紫外領域に存在する。
既に説明したように、非特許文献４による熱蛍光物質を利用して３次元線量分布を測定するための線量計を作成するためには、樹脂をバインダとして用いて熱蛍光物質を板状体に成型する必要がある。特に、人体と組織等価な線量計を作成するためには、実効原子番号が人体と同程度の樹脂、すなわち例えばエポキシ樹脂をバインダとして板状体を形成することが好ましい。より具体的には、バインダとして用いるに当たり、好適な実効原子番号が人体と同程度のエポキシ樹脂として、例えばブレニー技研のＧＭ−９００５（商標名）が周知である。
しかしながら、このようなバインダとして用いるエポキシ樹脂は紫外光を吸収する性質を有する。そのため、非特許文献４による熱蛍光物質では、３次元線量分布測定を目的とした線量計の材料として利用する場合には、熱蛍光が樹脂に吸収され、その結果、熱蛍光の発光強度が低くなるという問題がある。
また、非特許文献４では、上述した紫外領域に熱蛍光の発光強度分布が存在する熱蛍光物質とは別に、４１０ｎｍ付近の波長領域に熱蛍光の発光強度分布が存在する熱蛍光物質（以下、非特許文献４による第２の熱蛍光物質とも称する）も開示されている。
この非特許文献４による第２の熱蛍光物質は、温度に係る熱蛍光の発光強度分布が低温部すなわち９４〜１２４℃程度の温度範囲内と高温部すなわち１７２〜１８６℃程度の温度範囲内とにそれぞれ存在する。
ここで、温度に係る熱蛍光の発光強度分布が複数存在することは、放射線の照射を受けた際にその熱蛍光物質がエネルギーを蓄積する準安定状態が異なる温度に複数存在することを意味する。そして、このような熱蛍光物質では、熱蛍光を観測するための加熱を行った際に、各準安定状態間においてエネルギーの移動が起こる。その結果、ある準安定状態で熱蛍光物質に蓄積されたエネルギーが、複数の温度領域における異なる熱蛍光の発光強度分布に関与することとなる。そのため、被曝線量と熱蛍光の発光強度との関係が複雑化し、その結果、測定された熱蛍光の発光強度から被曝線量を算出する際に種々の補正を行う必要がある。
また、このような温度に係る熱蛍光の発光強度分布が複数存在する熱蛍光物質を繰り返し線量計として使用する場合には、先の測定における放射線照射によって蓄積されたエネルギーを放出させるために、次の測定を行う前に少なくとも高温部の熱蛍光の発光強度分布が存在する温度範囲よりも高い温度まで熱蛍光物質を加熱する必要がある。
しかしながら、上述したエポキシ樹脂すなわち例えばＧＭ−９００５は１８０℃以上の温度における光学的な耐熱性を有していない。すなわち、ＧＭ−９００５は、１８０℃以上に加熱することによって変色する。そのため、ＧＭ−９００５は、１８０℃以上の温度下において熱蛍光による発光を吸収してしまう。従って、この非特許文献４による第２の熱蛍光物質を材料として３次元線量分布測定を目的とした線量計を作成する場合、高温部の熱蛍光の発光強度分布を十分な発光強度で測定することができないという問題がある。
従って、非特許文献２、非特許文献３、または非特許文献４に係る熱蛍光物質を材料として熱蛍光板状体または熱蛍光積層体を作成した場合、これら熱蛍光板状体または熱蛍光積層体では、いずれも上述したような波長特性または温度特性に関する問題があるため、３次元線量分布測定に供する線量計として不利である。
この出願に係る発明者らは、研究を重ねた結果、銅含有の七ホウ酸リチウム（Ｌｉ３Ｂ７Ｏ１２）を熱蛍光物質として含む熱蛍光体が、可視領域でありかつ６００ｎｍよりも短波長である範囲内の波長領域に熱蛍光の発光強度分布を有し、さらにこの発光強度分布が１３０℃以下の温度範囲内に一つ存在することを見出した。
また、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を材料として、これらの混合比、及びこれら各材料を混合して形成した混合体を熱処理する温度を調整することによって、銅含有の七ホウ酸リチウムを含む熱蛍光体を形成できることを見出した。
そして、この銅含有の七ホウ酸リチウムを熱蛍光物質として含む熱蛍光体では、エポキシ樹脂をバインダとして成形することによって、人体と組織等価な熱蛍光板状体を作成できることに想到した。
さらに、この熱蛍光板状体を複数枚積層することによって、３次元線量分布を取得することが可能な熱蛍光積層体を形成できることに想到した。
この発明は、上述した従来の諸問題の解決を図るためになされたものである。
従って、この発明の第１の目的は、熱蛍光の発光強度分布が上述した加熱に起因する発光強度分布と重複しない可視領域に唯一存在しかつ単峰型であり、かつ上述した銅含有の三ホウ酸リチウムを材料とした場合と比して熱蛍光の発光強度が高い熱蛍光板状体及びその製造方法を提供することにある。
また、この発明の第２の目的は、上述した第１の目的を達成し、かつ熱蛍光の発光強度分布が、当該熱蛍光板状体の形状が崩壊せず、かつ上述した光学的な耐熱性を有する、すなわち変色しない温度範囲内において、唯一かつ単峰型で存在する熱蛍光板状体及びその製造方法を提供することにある。
また、この発明の第３の目的は、上述した第１及び第２の目的を達成し、かつ人体と組織等価な熱蛍光板状体及びその製造方法を提供することにある。
また、この発明の第４の目的は、上述の第１〜３の目的に係る熱蛍光板状体を利用して、３次元線量分布を測定することが可能な熱蛍光積層体及びその製造方法を提供することにある。
そこで、上述の目的を達成するために、この発明による熱蛍光板状体は、以下の特徴を有している。
すなわち、この発明による熱蛍光板状体は、熱蛍光体とエポキシ樹脂とを含んで構成されている。
そして、熱蛍光体は、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含んでおり、及び熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、唯一かつ単峰型であり、かつ６００ｎｍよりも短波長の可視領域内に存在する。
また、この発明による熱蛍光板状体において、熱蛍光体の熱蛍光の温度に対する発光強度分布が、４５〜１３０℃の温度範囲内において唯一かつ単峰型であるのが好ましい。
また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法は、以下の第１工程から第４工程までを含んでいる。
すなわち、まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を混合することによって第１混合体を形成する。
この第１工程では、四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合する。
次に、第２工程では、第１混合体を８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理することによって、第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える。
次に、第３工程では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する。
次に、第４工程では、第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する。
また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法は、以下の第１工程から第４工程までを含んでいる。
すなわち、まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を混合することによって第１混合体を形成する。
この第１工程では、四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝６：１のモル比で混合する。
次に、第２工程では、第１混合体を８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理することによって、第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える。
次に、第３工程では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する。
次に、第４工程では、第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する。
また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法は、以下の第１工程から第４工程までを含んでいる。
すなわち、まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を混合することによって第１混合体を形成する。
この第１工程では、四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１のモル比で混合する。
次に、第２工程では、第１混合体を８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理することによって、第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える。
次に、第３工程では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する。
次に、第４工程では、第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する。
また、この発明による熱蛍光板状体の製造方法では、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の各重量を調整することによって、当該熱蛍光板状体の実効原子番号及び密度を調整するのが好ましい。
また、この発明による熱蛍光積層体は、以下の特徴を有している。
すなわち、この発明による熱蛍光積層体は、上述した熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている。
また、この発明による熱蛍光積層体の製造方法は、以下の第１工程及び第２工程を含んでいる。
すなわち、まず、第１工程では、上述した熱蛍光板状体の製造方法によって製造された熱蛍光板状体を複数枚用意する。
次に、第２工程では、これら複数枚の熱蛍光板状体を積層することによって熱蛍光積層体を形成する。
この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体では、熱蛍光体の熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、唯一かつ単峰型であり、かつ６００ｎｍよりも短波長の可視領域内に存在する。そのため、熱蛍光の測定時において、上述した加熱に起因する発光を考慮する必要がなく、そのため例えば近赤外線カットフィルタを用いる必要がない。
また、熱蛍光体の熱蛍光の温度に対する発光強度分布を４５〜１３０℃の温度範囲内において唯一かつ単峰型とした場合には、熱蛍光の発光強度分布が、熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体に含まれるエポキシ樹脂が機械的に耐熱可能な、すなわち形状が崩壊しない温度範囲であって、かつ光学的に耐熱可能な、すなわち変色しない温度範囲に存在する。
そのため、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体では、熱蛍光の測定時において形状が崩壊することなく、かつ熱蛍光による発光がエポキシ樹脂に吸収されることなく熱蛍光を測定することができる。
また、熱蛍光の発光強度分布が唯一かつ単峰型であるため、熱蛍光の発光強度分布が複数存在する熱蛍光体と比して、被曝線量と熱蛍光の発光強度との関係が単純となる。その結果、測定された熱蛍光の発光強度から被曝線量を算出する際に複雑な補正を行う必要がない。
また、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体を構成する熱蛍光体では、七ホウ酸リチウムを母体として熱蛍光体を構成することによって、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムを母体とする場合と比して高い発光強度で熱蛍光を示す。
また、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体の製造方法では、これら熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体を構成する熱蛍光体を形成するに当たり、上述したように、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１、６：１、または２：１のいずれかのモル比で混合する。
その結果、形成される熱蛍光体に、母体としての七ホウ酸リチウムを含有させることができる。
さらに、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体の製造方法では、上述した熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の各重量を調整することによって、人体と組織等価な、すなわち実効原子番号が同程度の熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体を製造することができる（熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の好適な重量については後述する）。
従って、この発明による熱蛍光板状体及び熱蛍光積層体の製造方法では、人体と組織等価な熱蛍光板状体、及びこの熱蛍光板状体を利用して、３次元線量分布を測定することが可能な線量計としての熱蛍光積層体を製造することができる。
第１の実施の形態による熱蛍板状体の製造方法を示すフローチャートある。 この第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法を説明する工程図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体における熱蛍光の発光強度を比較する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体における熱蛍光の発光強度を比較する図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体の温度特性を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による熱蛍光体と従来技術による熱蛍光体との波長特性及び温度特性を比較する図である。 第１の実施の形態による熱蛍光体における、熱蛍光の発光強度と被曝線量との関係を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法を説明する工程図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体を利用して３次元線量分布の測定方法を説明する過程図である。 （Ａ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体を利用した線量測定において、Ｘ線の照射方向に直交する面内における照射中心位置からの離間距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。（Ｂ）は、電離箱を利用した線量測定において、Ｘ線の照射方向に直交する面内における照射中心位置からの離間距離と、その各距離における電離度との関係を示す図である。 （Ａ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体を利用した線量測定において、Ｘ線の照射方向に沿った距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。（Ｂ）は、電離箱を利用した線量測定において、Ｘ線の照射方向に沿った距離と、その各距離における電離度との関係を示す図である。 第２の実施の形態による熱蛍光積層体の表面からＸ線を照射した場合と、側面からＸ線を照射した場合との、Ｘ線の照射方向に沿った被照射面からの離間距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。
以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態について説明する。なお、図２、図１７、図１８は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。また、以下に説明する実施の形態は、単なる好適例にすぎず、従って、この発明の構成は、以下に説明する図示の構成例のみに何ら限定されるものではなく、この発明の範囲を逸脱することなく、多くの変形や変更を行い得ることが明らかである。
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、熱蛍光体とエポキシ樹脂とを含んで構成された熱蛍光板状体及びその製造方法について説明する。
第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法は、第１工程から第４工程までを含んでいる。以下、図１及び図２を参照して、第１工程から順に各工程につき説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態を説明するための図であり、第１の実施の形態に係る熱蛍光板状体の製造方法のフローチャートある。
また、図２は、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法を説明する工程図であり、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体の製造方法の第４工程において得られる構造体を概略的な斜視図で示してある。
まず、第１工程では、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ５）、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、及び酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）を粉砕混合することによって第１混合体を形成する（図１に示すＳ１参照）。
この第１の実施の形態では、上述した第１混合体の各材料のうちの四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から、形成すべき熱蛍光体の母体となる七ホウ酸リチウムを形成する。
そして、四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素を材料として用いて七ホウ酸リチウムを収率良く、すなわち四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から形成される七ホウ酸リチウムとは別の不純物の含有量を抑えて形成するために、これら四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを、好ましくは例えば四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１、６：１、または２：１のいずれかのモル比で混合する。より好ましくは、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合することによって、他のモル比で混合した場合と比して良好な収率で七ホウ酸リチウムを形成することができる。
表１に、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とのモル比の各好適例における四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素の添加量を示す。なお、表１には、それぞれ後述する、各モル比における酸化銅（ＩＩ）の添加量の好適例、各モル比で熱蛍光体を製造した際の実効原子番号、及び製造される熱蛍光板状体の実効原子番号についても並べて示してある。
四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合するために、例えば５０７．３ｇの四ホウ酸リチウムと６９．６ｇの酸化ホウ素とを混合するのが好ましい。
また、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝６：１のモル比で混合するために、例えば１０１４．６ｇの四ホウ酸リチウムと６９．６ｇの酸化ホウ素とを混合するのが好ましい。
また、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１のモル比で混合するために、例えば３３８．２ｇの四ホウ酸リチウムと６９．６ｇの酸化ホウ素とを混合するのが好ましい。
また、酸化銅（ＩＩ）に含まれる銅は、製造される熱蛍光体において、母体中に存在する発光中心として作用する。
ここで、続く第２工程において形成すべき熱蛍光体は、この第１工程において混合する酸化銅（ＩＩ）の添加量に応じて熱蛍光の発光強度が変化する。
そこで、熱蛍光の発光強度を高くするために酸化銅（ＩＩ）を、第１混合体（すなわちこの酸化銅（ＩＩ）と四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素との混合体）に対して例えば０．１０〜０．３５ｗｔ％の範囲内の割合となるように混合するのが好ましい。
従って、第１混合体を形成するために上述したように例えば５０７．３ｇの四ホウ酸リチウム及び６９．６ｇの酸化ホウ素を添加する場合には、酸化銅（ＩＩ）を例えば０．５８〜２．０２ｇの範囲内の質量で混合するのが好ましい。
また、１０１４．６ｇの四ホウ酸リチウム及び６９．６ｇの酸化ホウ素を添加する場合には、酸化銅（ＩＩ）を例えば１．０８〜３．７９ｇの範囲内の質量で混合するのが好ましい。
また、３３８．２ｇの四ホウ酸リチウム及び６９．６ｇの酸化ホウ素を添加する場合には、酸化銅（ＩＩ）を例えば０．４１〜１．４２ｇの範囲内の質量で混合するのが好ましい。
次に、第２工程では、上述した第１工程において得た第１混合体を熱処理することによって、この第１混合体に含まれている四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から七ホウ酸リチウムを形成する。その結果、第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える（図１に示すＳ２参照）。
この熱処理の温度は、この第１混合体から七ホウ酸リチウムが生成される温度であれば良く、例えば８００〜８５０℃の範囲内の温度で、より好適には８５０℃の温度で６時間程度熱処理を行うのが好ましい。ここで得られた七ホウ酸リチウムには、発光中心としての銅が含まれている。
その結果、四ホウ酸リチウム及び酸化ホウ素から形成された母体としての七ホウ酸リチウムと、酸化銅（ＩＩ）由来の、母体中に存在する発光中心としての銅とを含む粉末状の熱蛍光物質、すなわち熱蛍光体を得ることができる。
なお、発光中心である銅は、例えば、単体の銅としてのみではなく、酸化物の状態で、または熱蛍光体に含まれるその他の物質との化合物等の状態で含まれている場合もあり得る。
このようにして得られる熱蛍光体を、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得するための線量計の材料として利用するためには、熱蛍光体の実効原子番号Ｚｅｆｆが人体の実効原子番号と近似な値に調整されているのが好ましい。
一般に、人体の筋肉組織の実効原子番号は、７．４２程度である（例えば、「医療科学社 改訂版 放射線計測学 日本放射線技術学会監修 Ｐ．１３６（ファイルＮｏ．１−２）」参照）。従って、実効原子番号の算出方法や、その決定時のバラツキを考慮すると、第１の実施の形態による熱蛍光板状体を、実効原子番号が７．３〜７．６程度までの範囲内の値、またはその近傍の値に調整されているのが好ましい。
以下、この点についてより具体的に説明する。
すなわち、この第１の実施の形態では、上述した第１工程において、５０７．３ｇの四ホウ酸リチウム、６９．６ｇの酸化ホウ素、及び第１混合体に対して０．１０ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して第１混合体を形成した場合には、実効原子番号が約７．３２に調整された熱蛍光体が得られる。
また、上述した第１工程において、５０７．３ｇの四ホウ酸リチウム、６９．６ｇの酸化ホウ素、及び第１混合体に対して０．３５ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して第１混合体を形成した場合には、実効原子番号が約７．５９に調整された熱蛍光体が得られる。
従って、第２工程において形成される熱蛍光体は、第１工程において四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で形成した第１混合体に対して０．１０ｗｔ％の割合で酸化銅（ＩＩ）を混合した場合、及び第１混合体に対して０．３５ｗｔ％の割合で酸化銅（ＩＩ）を混合した場合において、実効原子番号が人体に近似な値として望まれる７．３〜７．６の範囲内に収まる。
また、表１に示すように、上述した第１工程において、１０１４．６ｇの四ホウ酸リチウム、６９．６ｇの酸化ホウ素、及び第１混合体に対して０．１０ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して第１混合体を形成した場合には、実効原子番号が約７．３２に調整された熱蛍光体が得られる。
また、上述した第１工程において、１０１４．６ｇの四ホウ酸リチウム、６９．６ｇの酸化ホウ素、及び第１混合体に対して０．３５ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して第１混合体を形成した場合には、実効原子番号が約７．５９に調整された熱蛍光体が得られる。
また、上述した第１工程において、３３８．２ｇの四ホウ酸リチウム、６９．６ｇの酸化ホウ素、及び第１混合体に対して０．１０ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して第１混合体を形成した場合には、実効原子番号が約７．３３に調整された熱蛍光体が得られる。
また、上述した第１工程において、３３８．２ｇの四ホウ酸リチウム、６９．６ｇの酸化ホウ素、及び第１混合体に対して０．３５ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して第１混合体を形成した場合には、実効原子番号が約７．６０に調整された熱蛍光体が得られる。
なお、熱蛍光体の実効原子番号Ｚｅｆｆは、例えば「福田覚、前川昌之著、放射線物理学演習（第２版）Ｐ６３−６４、東洋書店、２００５年」等に記載されている、下式（１）から算出することができる。
Ｚｅｆｆ＝（ａ１Ｚ１ ２．９４＋ａ２Ｚ２ ２．９４＋ａ３Ｚ３ ２．９４＋…）１／２．９４＝（ΣａｉＺｉ２．９４）１／２．９４ ・・・（１）
この式（１）において、ａ１、ａ２、ａ３、…は、化合物または混合物に含まれる各原子の原子番号Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、…に属する電子の全電子数に対する割合を示す。
次に、第３工程では、上述した第２工程において得られた粉末状である熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する（図１に示すＳ３参照）。
エポキシ樹脂は、この実施の形態において製造される熱蛍光板状体において、当該熱蛍光板状体が平板状の板状体としての形状を維持するためのバインダとして機能する。
そして、製造すべき熱蛍光板状体の実効原子番号を人体と近似な値に調整するために、エポキシ樹脂として例えばブレニー技研ＧＭ−９００５（商標名）を用いるのが好ましい。
また、セルロース及び酸化ケイ素は、製造すべき熱蛍光板状体の実効原子番号を人体と近似な値に調整するために添加する。
そして、製造する熱蛍光板状体の実効原子番号を人体と近似な値に調整するためには、第２混合体を構成する熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂の各重量を例えば以下のように調整するのが好適である。
すなわち、熱蛍光体を１３．２ｇ、セルロースを１．３ｇ、酸化ケイ素を０．６ｇ、及びエポキシ樹脂を３．２ｇに各々調整して第２混合体を形成するのが好ましい。
そして、熱蛍光体として、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１で混合し、かつ混合体に対して０．１０ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、第２混合体、及びこの第２混合体から形成される熱蛍光板状体を構成する実験式はＣ３．１０Ｈ３．４６Ｏ６．０８Ｌｉ１．３５Ｓｉ０．１０Ｂ３．１６Ｃｕ０．００１５となり、熱蛍光板状体全体の実効原子番号は上述した式（１）に示すように７．２５となる（表１参照）。
従って、このとき製造される熱蛍光板状体の実効原子番号は、人体に近似な値として望まれる７．３〜７．５の範囲の近傍の値となる。
また、表１に示すように、熱蛍光体として、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１で混合し、かつ混合体に対して０．３５ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は７．４０となる。また、熱蛍光体として、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝６：１で混合し、かつ混合体に対して０．０１ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は７．２４となる。また、熱蛍光体として、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝６：１で混合し、かつ混合体に対して０．３５ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は７．３８となる。また、熱蛍光体として、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１で混合し、かつ混合体に対して０．０１ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は７．２５となる。また、熱蛍光体として、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１で混合し、かつ混合体に対して０．３５ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合には、製造される熱蛍光板状体全体の実効原子番号は７．３９となる。
また、この第１の実施の形態では、上述した各重量で熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合して第２混合体を形成することによって、製造すべく熱蛍光板状体を、実効原子番号のみでなく、さらに密度についても人体と近似な値に調整して形成することができる。
すなわち、例えば、上述した第１工程において、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１で混合し、かつ混合体に対して０．１０ｗｔ％の酸化銅（ＩＩ）を混合して得た混合体から形成した熱蛍光体を用いる場合において、熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を上述した各重量（すなわち、熱蛍光体：１３．２ｇ、セルロース：１．３ｇ、酸化ケイ素：０．６ｇ、及びエポキシ樹脂：３．２ｇ）で第２混合体を形成することによって、製造する熱蛍光板状体の密度を１ｇ／ｃｍ３に調整することができる。周知の通り人体の筋肉組織の密度は１ｇｃｍ−３程度であるため、この実施の形態において製造される熱蛍光板状体を、実効原子番号のみならず密度についても人体と近似な値に調整することができる。
次に、第４工程では、第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体１０５を形成する（図２及び図１に示すＳ４参照）。
この熱処理は、第２混合体を固化させることによって熱蛍光板状体１０５に変える目的で行われる。そのために、この熱処理を例えば８０℃程度の温度で２４時間程度熱処理を行うのが好ましい。
さらに、その後、より確実に熱蛍光板状体１０５を乾燥固化させるために、追加的に例えば１３０℃程度の温度で３０分程度熱処理を行うのが好ましい。
また、熱処理を行うに際して、この第４工程を行う前に、第２混合体を熱蛍光板状体１０５の仕様用途に応じた任意の形状、例えば平板状に予め圧迫成型しておくのが好ましい。より具体的には、一例として、厚みを２．５ｍｍ程度に、またこの厚み方向に直交する面の平面形状を一辺が８５ｍｍ程度の略正方形に成形しておくのが好ましい。
このような熱蛍光板状体１０５は、放射線が照射されると、被照射箇所、すなわち被曝箇所の熱蛍光体が熱により蛍光を発生する。この熱蛍光の光強度は、背景技術の項で既に説明したように、被曝箇所における被曝線量と一定の関係にある。従って、この熱蛍光板状体１０５に対して放射線を照射し、被曝した面、すなわち被照射面に沿った熱蛍光の光強度分布を測定すれば、その２次元光強度分布に対応した、被照射面内での２次元線量分布を測定することができる。
また、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体１０５は、放射線の３次元線量分布を取得するために、複数枚積層されることによって、熱蛍光積層体として使用されることが想定されている。そこで、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１０５は、複数枚積層され、放射線が照射されたときに、その照射による詳細な３次元線量分布を取得可能とするために、熱蛍光板状体の積層面、すなわち熱蛍光板状体１０５の表面１０５ａ及び裏面１０５ｂの平面形状、及び厚みを、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて、適宜設定しておくのが好ましい。
ここで、発明者らは、上述した第１工程において混合体を形成する際の四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とのモル比、及び上述した第２工程において混合体を熱処理する際の温度について、それらの好適値を確認するための実験を行った。
この実験では、第１工程における混合体を、四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とのモル比をそれぞれ異なる値として製造した複数の熱蛍光体、または、第２工程における熱処理を互いに異なる温度で行って形成した複数の熱蛍光体を試料として用意した。
表２に各試料の作成条件を示す。
試料ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、及びａ６は、第２工程において混合体に対して７００℃の温度で熱処理を行って作成した。
また、試料ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、及びｂ６は、第２工程において混合体に対して７５０℃の温度で熱処理を行って作成した。
また、試料ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、及びｃ６は、第２工程において混合体に対して８００℃の温度で熱処理を行って作成した。
また、試料ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４は、第２工程において混合体に対して８５０℃の温度で熱処理を行って作成した。
また、試料ｅ１及びｅ２は、第２工程において混合体に対して９００℃の温度で熱処理を行って作成した。
また、試料ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、及びｅ１は、第１工程において酸化ホウ素を添加せず、四ホウ酸リチウム及び酸化銅（ＩＩ）のみを混合して混合体を形成して作成した。
また、試料ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、及びｅ２は、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝６：１のモル比で混合して作成した。
また、試料ａ３、ｂ３、ｃ３、及びｄ３は、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合して作成した。
また、試料ａ４、ｂ４、ｃ４、及びｄ４は、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１のモル比で混合して作成した。
また、試料ａ５、ｂ５、及びｃ５は、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝１：１のモル比で混合して作成した。
また、試料ａ６、ｂ６、及びｃ６は、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝１：２のモル比で混合して作成した。
なお、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合し、かつ第２工程において混合体に対して９００℃の熱処理を行って作成した試料、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１のモル比で混合し、かつ第２工程において混合体に対して９００℃の熱処理を行って作成した試料、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝１：１のモル比で混合し、かつ第２工程において混合体に対して８５０℃の熱処理を行って作成した試料、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝１：１のモル比で混合し、かつ第２工程において混合体に対して９００℃の熱処理を行って作成した試料、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝１：２のモル比で混合し、かつ第２工程において混合体に対して８５０℃の熱処理を行って作成した試料、及び第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝１：２のモル比で混合し、かつ第２工程において混合体に対して９００℃の熱処理を行って作成した試料については、第２工程における熱処理において生成物が融解したため、これら試料を熱蛍光体として得ることができないことが確認された。その他の試料は融解しなかった。
そして、これら各試料に対してＸ線管電圧を６ＭＶとした照射装置を用いて１ＧｙのＸ線を照射したその後、暗箱中に収容し、ＣＣＤカメラの露光を開始してから、２０秒で１３５℃まで加熱し、１３５℃の温度を保った状態で２８０秒間それぞれの発光強度を観測した。なお、Ｘ線照射装置としてＥｌｅｃｔａ社製のＳＹＮＥＲＧＹ型リニアックを用いた。
なお、この実験では、用意した各試料を一枚の金属板（例えばアルミ製）上に並べて載置し、上述したＸ線の照射、加熱、及び熱蛍光の観測を各試料に対して同一条件で（一括して）同時に行った。また、各試料は、それぞれ第１工程において混合物に対して０．３５ｗｔ％の割合で酸化銅（ＩＩ）を混合して作成した。
以下、この実験の結果につき説明する。
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、この実験の結果を示す図である。
図３（Ａ）は、上述した各試料の熱蛍光による発光の様子を撮影した画像である。なお、これら画像を撮影するために冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用いた。
なお、図３（Ａ）にａ１〜ａ６、ｂ１〜ｂ６、ｃ１〜ｃ６、ｄ１〜ｄ４、ｅ１、及びｅ２の各符号を付して示した各発光は、上述した各試料ａ１〜ａ６、ｂ１〜ｂ６、ｃ１〜ｃ６、ｄ１〜ｄ４、ｅ１、及びｅ２の発光に各々対応している。すなわち、この実験を行うに当たり金属板に載置した各試料の配置関係は、表２に示す通りであって、かつ図３（Ａ）に示す各符号の配置に対応している。
また、図３（Ｂ）は、各試料の熱蛍光による発光強度を比較する図であり、この図３（Ｂ）において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は図３（Ａ）に各々符号を付して示してある各試料の配列方向の距離に対応している。すなわち、図３（Ｂ）に示す強度分布線１１は試料ａ１〜ａ６の発光強度に係る強度分布を、強度分布線１３は試料ｂ１〜ｂ６の発光強度に係る強度分布を、強度分布線１５は試料ｃ１〜ｃ６の発光強度に係る強度分布を、強度分布線１７は試料ｄ１〜ｄ４の発光強度に係る強度分布を、強度分布線１９は試料ｅ１及びｅ２の発光強度に係る強度分布を、それぞれ示している。なお、これらの発光強度は、上述した冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用い撮影した熱蛍光を、周知の画像ソフトであるＩｍａｇｅＪ（登録商標）を用いて画像解析することによって得た。
図３（Ａ）の結果から明らかなように、試料ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、ｄ３、及びｄ４は、他の試料と比して著しく高い発光強度で発光していることが確認できる。
また、図３（Ｂ）の各強度分布線から明らかなように、試料ｃ２の発光強度を示すピーク１０、試料ｃ３の発光強度を示すピーク１２、試料ｃ４の発光強度を示すピーク１４、試料ｄ２の発光強度を示すピーク１６、試料ｄ３の発光強度を示すピーク１８、及び試料ｄ４の発光強度を示すピーク２０は、他の試料と比して高い発光強度を示している。そして、この図３（Ｂ）から、特に試料ｄ３の発光強度のピークが最も高い発光強度を示していることが確認できる。
この結果から、第１の実施の形態では、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１、６：１、または２：１のいずれかのモル比で混合し、第２工程において、８００〜８５０℃の範囲内の任意の温度で熱処理を行うことによって、形成すべき熱蛍光体の熱蛍光の発光強度を高めることができることが確認された。
特に、第１の実施の形態では、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合し、第２工程において、８５０℃の温度で熱処理を行うことによって、形成される熱蛍光体の熱蛍光の発光強度が最も高くなることが確認された。
次に、発明者は、上述した図３（Ａ）及び（Ｂ）に係る実験において用意した試料ａ１、ｂ５、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、ｄ３、ｄ４、及びｅ２について、これら各熱蛍光体がどのような物質で構成されているかを確認するための実験を行った。
この実験では、これら試料ａ１、ｂ５、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、ｄ３、ｄ４、及びｅ２に対してＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：Ｘ線回折）測定を行い、得られたスペクトルからこれら各熱蛍光体に含まれる物質を特定した。用いたＸ線回折装置はＲＩＧＡＫＵ社製のＲＩＮＴ２０００型である。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した試料ｄ３の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。
図４（Ａ）は、試料ｄ３のＸＲＤスペクトルを示す図である。また、図４（Ｂ）は、例えば「Ｊ．Ａｉｄｏｎｇ，Ｌ．Ｓｈｉｒｏｎｇ，Ｈ．Ｑｉｎｇｚｈｅｎ，Ｃ．Ｔｉａｎｂｉｎ，ａｎｄ Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ．，Ｓｅｃ．Ｃ，．４６，１９９９（１９９０）」に開示されている七ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。
これら図４（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、各ＸＲＤスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。
この結果から、試料ｄ３は七ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。
また、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した試料ａ１の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。
図５（Ａ）は、試料ａ１のＸＲＤスペクトルを示す図である。また、図５（Ｂ）は、例えば「ＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ Ｃａｒｄ Ｎｏ．１８−７１７」に開示されている四ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。
これら図５（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、各ＸＲＤスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。
この結果から、試料ａ１は四ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。
また、図６（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した試料ｅ２の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。
図６（Ａ）は、試料ｅ２のＸＲＤスペクトルを示す図である。また、図６（Ｂ）は上述した図５（Ｂ）と同じ四ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。
これら図６（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、各ＸＲＤスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。
この結果から、試料ｅ２は四ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。
また、図７（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した試料ｂ５の熱蛍光体を構成する物質を特定するための図である。
図７（Ａ）は、試料ｂ５のＸＲＤスペクトルを示す図である。また、図７（Ｂ）は例えば「ＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ Ｃａｒｄ Ｎｏ．３２−５４９」に開示されている三ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトルを示す図である。そして、これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。
これら図７（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、各ＸＲＤスペクトルにおけるピークの存在する回折角度及び各ピークの相対回折強度が実験的に一致していることがわかる。
この結果から、試料ｂ５は三ホウ酸リチウムを主な構成物質として含有した熱蛍光体であることが確認された。
また、図８は試料ｃ２のＸＲＤスペクトルを、図９は試料ｃ３のＸＲＤスペクトルを、図１０は試料ｃ４のＸＲＤスペクトルを、図１１は試料ｄ２のＸＲＤスペクトルを、及び図１２は試料ｄ４のＸＲＤスペクトルを、それぞれＸＲＤスペクトルを示す図である。これら各図の縦軸は回折強度の相対値を示し、また、横軸は回折角度を°単位で目盛ってある。
そして、図８、図９、図１０、図１１、及び図１２のＸＲＤスペクトルでは、上述した図４（Ｂ）に示す七ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトル、図５（Ｂ）に示す四ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトル、及び図７（Ｂ）に示す三ホウ酸リチウムのＸＲＤスペクトルに基づいて、七ホウ酸リチウムのピークには○を、四ホウ酸リチウムのピークには×を、及び三ホウ酸リチウムのピークには△を、それぞれ付してある。
これら図８、図９、図１０、図１１、及び図１２から、試料ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、及びｄ４の各ＸＲＤスペクトルでは、いずれも七ホウ酸リチウムのピークが四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムのピークと比して高い回折強度を示している。
従って、試料ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、及びｄ４は、七ホウ酸リチウムを最も含有量の多い主な構成物質として含有し、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムの一方または双方を含む熱蛍光体であることが確認された。
そして、図９に係る試料ｃ３、図１１に係る試料ｄ２、及び図１２に係る試料ｄ４では、特に七ホウ酸リチウムのピークが四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムと比して高い回折強度を示していることから、熱蛍光体を構成する七ホウ酸リチウムの含有量が多いことがわかった。
図４（Ａ）及び（Ｂ）、図５（Ａ）及び（Ｂ）、図６（Ａ）及び（Ｂ）、図７（Ａ）及び（Ｂ）、図８、図９、図１０、図１１、及び図１２の結果から、第１の実施の形態では、試料ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、ｄ３、ｄ４に係る条件、すなわち第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１、６：１、または２：１のいずれかのモル比で混合し、第２工程において、８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理を行うことによって、七ホウ酸リチウムを構成物質に含む熱蛍光体を形成できることが確認された。
さらに、試料ｃ３、ｄ２、ｄ３、ｄ４、特に試料ｄ３において七ホウ酸リチウムの収率が高くなることから、第１の実施の形態では、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合し、第２工程において、８５０℃の温度で熱処理を行うことによって、七ホウ酸リチウムの収率を向上できることが確認された。
また、既に説明したように、試料ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｄ２、ｄ３、及びｄ４、特に試料ｄ３の熱蛍光体に係る熱蛍光の発光強度が高い値を示すことから（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）、熱蛍光体の構成物質として七ホウ酸リチウムの含有率を大きく調製することで、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムの含有率が大きい場合と比して熱蛍光の発光強度を向上させられることが確認された。
特に、四ホウ酸リチウムを主な構成物質とする試料ａ１及びｅ２、または三ホウ酸リチウムを主な構成物質とする試料ｂ５と、七ホウ酸リチウムを主な構成物質とするｄ３との各発光強度を比較した場合、上述した図３（Ａ）及び（Ｂ）から試料ｄ３が高い発光強度を示していることが明らかである。
従って、七ホウ酸リチウムを母体として熱蛍光体を構成することは、四ホウ酸リチウム及び三ホウ酸リチウムを母体とする場合と比して有利である。
また、発明者らは、上述した第１工程において混合体を形成する際に、材料として混合する酸化銅（ＩＩ）の好適な添加量を確認するための実験を行った。
以下、この実験につき図１３を参照して説明する。
この実験では、第１工程において、混合物に対して互いに異なる割合となるように酸化銅（ＩＩ）を混合して形成した複数の熱蛍光体を試料として用意した。
具体的には、試料ｆ１は、第１工程において酸化銅（ＩＩ）を添加せずに混合体を形成した。また、試料ｆ２は混合体に対して０．０１ｗｔ％の割合で、試料ｆ３は混合体に対して０．０３ｗｔ％の割合で、試料ｆ４は混合体に対して０．０５ｗｔ％の割合で、試料ｆ５は混合体に対して０．０７ｗｔ％の割合で、試料ｆ６は混合体に対して０．１０ｗｔ％の割合で、試料ｆ７は試料ｆ６と同様に混合体に対して０．１０ｗｔ％の割合で、試料ｆ８は混合体に対して０．３５ｗｔ％の割合で、試料ｆ９は混合体に対して０．７０ｗｔ％の割合で、試料ｆ１０は混合体に対して１．００ｗｔ％の割合で、試料ｆ１１は混合体に対して２．００ｗｔ％の割合で、及び試料ｆ１２は混合体に対して５．００ｗｔ％の割合で、各々酸化銅（ＩＩ）を添加して混合体を形成した。
また、これら各試料は、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合し、第２工程において混合体に対して８５０℃の熱処理を行って作成した。
そして、これら各試料に対してＸ線管電圧を６ＭＶとした照射装置を用いて１ＧｙのＸ線を照射した。その後、暗箱中に収容し、ＣＣＤカメラの露光を開始してから、２０秒で１３５℃まで加熱し、１３５℃の温度を保った状態で２８０秒間それぞれの発光強度を観測した。
なお、この実験では、試料ｆ１〜ｆ６を一つの金属板上に並べて載置して、上述したＸ線の照射、加熱、及び熱蛍光の観測を各試料に対して同時に行った。同様に、試料ｆ７〜ｆ１２を一つの金属板（例えばアルミ製）上に並べて載置して、Ｘ線の照射、加熱、及び熱蛍光の観測を各試料に対して同時に行った。
図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、この実験の結果を示す図である。
図１３（Ａ）は、上述した各試料の熱蛍光による発光の様子を撮影した画像である。なお、これら画像を撮影するために冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用いた。
なお、図１３（Ａ）にｆ１〜ｆ１２の各符号を付して示した各発光は、上述した各試料ｆ１〜ｆ１２の発光に各々対応している。すなわち、この実験を行うに当たり金属板に載置した各試料の配置関係は、図１３（Ａ）に示す各符号の配置に対応している。
また、図１３（Ｂ）は、各試料の熱蛍光による発光強度を比較する図であり、この図１３（Ｂ）において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は図１３（Ａ）に各々符号を付して示してある各試料の配列方向の距離に対応している。すなわち、図１３（Ｂ）の上図に示す強度分布線１１１は試料ｆ１〜ｆ６の発光強度に係る強度分布を、また、図１３（Ｂ）の下図に示す強度分布線１１３は試料ｆ７〜ｆ１２の発光強度に係る強度分布をそれぞれ示している。これらの発光強度は、上述した冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用いて撮影した熱蛍光を、周知の画像ソフトであるＩｍａｇｅＪ（登録商標）を用いて画像解析することによって得た。
なお、既に説明したように、試料ｆ６及び試料ｆ７は、第１工程及び第２工程ともに同一条件において作成されている。従って、試料ｆ６の発光強度を示すピーク１１５と試料ｆ７の発光強度を示すピーク１１７とは、実質的に同程度の発光強度である。
図１３（Ａ）の結果から明らかなように、試料ｆ６、ｆ７、及びｆ８は、他の試料と比して高い発光強度で発光していることが確認できる。
また、図１３（Ｂ）の各強度分布線から明らかなように、試料ｆ６の発光強度を示すピーク１１５、試料ｆ７の発光強度を示すピーク１１７、及び試料ｆ８の発光強度を示すピーク１１９は、他の試料と比して高い発光強度を示している。この結果から、第１の実施の形態では、第１工程において、混合体に対して０．１０〜０．３５ｗｔ％の範囲内の割合で酸化銅（ＩＩ）を添加することによって、形成する熱蛍光体の熱蛍光の発光強度を高めることができることが確認された。
次に、発明者らは、この第１の実施の形態の第２工程において形成される熱蛍光体の熱蛍光の発光強度分布の温度特性及び波長特性を確認する実験を行った。
以下、この実験につき図１４及び図１５を参照して説明する。
この実験では、第１工程において四ホウ酸リチウムと酸化ホウ素とを四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で、かつ混合体に対する酸化銅（ＩＩ）を０．３５ｗｔ％の割合で、それぞれ混合し、第２工程において混合体に対して８５０℃の熱処理を行って作成した熱蛍光体を試料として用いた。そして、温度に対する熱蛍光の発光強度を確認するために、熱蛍光体に対して、ＲＩＧＡＫＵ社製のＲＩＮＴ２０００型Ｘ線分析装置によって２０ＧｙのＸ線を照射した後、０．５℃／ｓｅｃで加熱しながら熱蛍光の発光強度を測定した。また、蛍光の発光の波長を確認するために、熱蛍光体に対して、ＲＩＧＡＫＵ社製のＳＺＸ型Ｘ線分析装置によって２０ＧｙのＸ線を照射した後、１℃／ｓｅｃで加熱しながら、浜松ホトニクス社ＰＭＡ−１１型マルチチャンネル検出器を用いて熱蛍光の発光の波長を測定した。
図１４は、この実験の結果を説明するための図であり、第１の実施の形態において製造される熱蛍光体の発光強度分布の温度特性を示す図である。図１４において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は熱蛍光体の温度を℃単位で目盛ってある。
また、図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、この実験の結果を説明するための図であり、第１の実施の形態において形成される熱蛍光体と、従来技術による熱蛍光体、すなわち上述した特許文献１に開示されているマンガン含有四ホウ酸リチウムによって構成された熱蛍光体とについての、発光強度分布の波長特性及び温度特性をそれぞれ比較する図である。そして、図１５（Ａ）は第１の実施の形態による熱蛍光体の発光強度分布の波長特性及び温度特性を、また、図１５（Ｂ）は特許文献１による熱蛍光体の発光強度分布の波長特性及び温度特性をそれぞれ示している。図１５（Ａ）及び（Ｂ）において、ｘ軸は熱蛍光の波長をｎｍ単位で、また、ｙ軸は熱蛍光体の温度を℃単位で目盛ってある。そして、ｚ軸は発光強度の相対値を示している。
なお、図１５（Ｂ）に係るマンガン含有四ホウ酸リチウムは、特許文献１に開示されている通り、発光強度を向上する目的でアルミニウム（ＩＩＩ）が添加されている。
図１４及び図１５（Ａ）から明らかなように、第１の実施の形態による熱蛍光体の熱蛍光の発光強度は、４５〜１３０℃の温度範囲内に唯一のかつ単峰型の発光強度分布を有しているのみであり、かつ９８℃付近にピークが存在することが確認された。なお、これらの測定には浜松ホトニクス社ＰＭＡ−１１型マルチチャンネル検出器を用いた。
そして、この温度に関する発光強度分布が存在する４５〜１３０℃の温度範囲は、この第１の実施の形態による熱蛍光板状体１０５において、バインダとして機能するエポキシ樹脂（例えばブレニー技研のＧＭ−９００５）が機械的に耐熱可能な、すなわち形状が崩壊しない温度範囲であって、かつ光学的に耐熱可能な、すなわち変色しない温度範囲に存在する。
そのため、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１０５では、熱蛍光の測定時において、熱蛍光体を発光させるための加熱中に形状が崩壊する恐れがなく、また、エポキシ樹脂によって熱蛍光の発光が吸収される恐れがない。
また、この熱蛍光体は、熱蛍光の発光強度分布は単峰型であるのでピークが一つである。
そのため、被曝線量と熱蛍光の発光強度との関係が単純であり、その結果、測定された熱蛍光の発光強度から被曝線量を算出する際に複雑な補正を行う必要がない。なお、この詳細は図１６を参照して後述する。
また、図１５（Ａ）から、第１の実施の形態において形成される熱蛍光体の熱蛍光の発光強度では、熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、可視領域において唯一かつ単峰型の分布であり、しかも、その分布が６００ｎｍよりも短波長の領域内、より具体的には、４００〜５５０ｎｍの範囲内の波長領域に存在することが確認された。
これに対して、図１５（Ｂ）から、特許文献１による熱蛍光体では、熱蛍光の発光強度分布が５５０〜７５０ｎｍの範囲内の波長領域に存在することが確認された。
既に説明したように、加熱に起因するマンガン含有四ホウ酸リチウム自体の発光強度分布は、短波長側のボトムが６００ｎｍ付近の波長領域に存在する。従って、特許文献１による熱蛍光体では、加熱に起因する発光が生じる温度まで温度を上昇させた場合、例えば近赤外線カットフィルタを用いて熱蛍光による発光と加熱に起因する発光とを分離する必要がある。
これに対して、第１の実施の形態による熱蛍光体では、熱蛍光の発光強度分布が６００ｎｍよりも短波長である可視の波長領域に存在するため、上述した加熱に起因する発光を考慮する必要がなく、そのため例えば近赤外線カットフィルタを用いる必要がない。
また、第１の実施の形態による熱蛍光体では、熱蛍光の発光強度分布が可視領域の範囲内の波長領域に存在する。そのため、熱蛍光板状体１０５において、バインダとしてエポキシ樹脂を用いても、熱蛍光体から発せする熱蛍光がエポキシ樹脂に吸収されることなく、従って、熱蛍光の発光強度が低下することがない。
次に、発明者らは、この第１の実施の形態の第２工程において形成される熱蛍光体における、熱蛍光の発光強度と被曝線量との関係を確認するための実験を行った。
この実験では、上述した図１４と図１５（Ａ）に係るのと同様の熱蛍光体に対して、Ｘ線管電圧を６ＭＶとした照射装置を用いて異なる線量のＸ線（０．２５Ｇｙ、０．５Ｇｙ、１Ｇｙ、２Ｇｙ）を照射し、各々の被曝線量に対応する熱蛍光の発光強度を観測した。なお、発光強度を観測するに当たり、Ｘ線照射後の熱蛍光体を暗箱中において０．５℃／ｓｅｃで１３５℃まで加熱した。
図１６は、この実験の結果を示す図であり、第１の実施の形態において形成される熱蛍光体における、熱蛍光の発光強度と被曝線量との関係を示す図である。図１６において、縦軸は発光強度の相対値を示し、また、横軸は照射したＸ線の線量、すなわち熱蛍光体の被曝線量をＧｙ単位で目盛ってある。なお、この実験では、Ｘ線照射装置としてＥｌｅｋｔａ社製のＳＹＮＥＲＧＹ型リニアックを、また、発光強度の測定には冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用いた。
図１６から、第１の実施の形態による熱蛍光体では、被曝線量が０．２５Ｇｙのとき相対値７、被曝線量が０．５０Ｇｙのとき相対値１５、被曝線量が１．０Ｇｙのとき相対値３０、及び被曝線量が２．０Ｇｙのとき相対値６０であるので、被曝線量の増加に対して、直線的に熱蛍光の発光強度が増大することが確認できる。
従って、この結果から、第１の実施の形態による熱蛍光板状体１０５では、測定された熱蛍光の発光強度を用いて複雑な補正を行うことなく被曝線量を算出できることが確認された。
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、熱蛍光板状体を利用した線量計であって、かつ放射線の３次元線量分布を取得することができる線量計として、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されている熱蛍光積層体、及びその製造方法について説明する。
第２の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法は、第１工程及び第２工程を含んでいる。以下、図１７（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、第１工程から順に各工程につき説明する。
図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態による熱蛍光積層体の製造方法を説明する工程図である。これらの各図は、それぞれ、各製造段階で得られた構造体を概略的な斜視図で示してある。
まず、第１工程では、図１７（Ａ）に示すように、上述した第１の実施の形態による熱蛍光板状体１０５を複数枚用意する。
これら各熱蛍光板状体１０５は、上述したように実効原子番号及び密度が、人体に近似な値に調整されている。
また、この第１工程において用意する熱蛍光板状体１０５の数、及び積層方向に沿った平面形状、すなわち熱蛍光板状体１０５の表面１０５ａ及び裏面１０５ｂの平面形状を、例えば、測定する放射線の線質、線形、または用途に応じて適宜設定しておく。熱蛍光板状体１０５は、例えばスライサ等によって裁断することが可能であるため、予め各々の平面形状を、測定する放射線に応じて適宜成型しておく。なお、図１７（Ａ）では、一例として、１０枚の熱蛍光板状体１０５を用意した場合の構成例であって、各熱蛍光板状体１０５の平面形状を略正方形とした場合の構成例を示している。
次に、第２工程では、第１工程において用意した複数枚の熱蛍光板状体１０５を積層することによって図１７（Ｂ）に示すような構造体、すなわち熱蛍光積層体１０７を形成する。
このとき、複数の熱蛍光板状体１０５を、接着剤を用いることなく、各熱蛍光板状体１０５の各表面１０５ａと裏面１０５ｂとを順次重ね合わせて積層する。その結果、熱蛍光板状体１０５が複数枚積層されて形成された熱蛍光積層体１０７が得られる。
なお、図１７（Ｂ）では、一例として、１０枚の熱蛍光板状体１０５を積層して熱蛍光積層体１０７を形成した場合の構成例を示している。
この第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７を構成する各熱蛍光板状体１０５は既に説明したように、実効原子番号及び密度が人体に近似な値に設定されている。従って、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７を線量計として用いた場合には、種々の補正を行うことなく、得られた測定値を以って、人体に対する放射線の被曝線量に関するデータを取得することができる。なお、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７を用いて取得されたデータは、これを構成する熱蛍光板状体１０５と近似な実効原子番号を有する物質であれば、人体以外の物質に対する被曝線量に関するデータとして利用することもできる。
また、この第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７を構成する各熱蛍光板状体１０５は、既に説明したように、放射線を照射することによって、その被照射面に沿った放射線の平面的な線量分布、すなわち２次元線量分布を測定することができる。従って、このような熱蛍光板状体１０５を重ね合わせて構成されている熱蛍光積層体１０７に対して放射線を照射することによって、各熱蛍光板状体１０５からそれぞれ放射線の２次元線量分布を測定することができる。このとき、各熱蛍光板状体１０５からは、これら各熱蛍光板状体１０５の被曝位置、及びこれら被曝位置における放射線の強度及び線形に対応した熱蛍光の光強度分布を以って、２次元線量分布がそれぞれ測定される。従って、各熱蛍光板状体１０５から得られた各２次元線量分布を重ね合わせることによって、熱蛍光積層体１０７に照射された放射線の立体的な、すなわち３次元線量分布を測定することができる。
以下、図１８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７を利用した３次元線量分布の測定方法について説明する。
図１８（Ａ）及び（Ｂ）は、この３次元線量分布の測定方法を説明する過程図であり、これらの各図は、それぞれ各過程における熱蛍光積層体１０７を概略的な斜視図で示してある。
熱蛍光積層体１０７を用いて放射線の３次元線量分布を測定する際には、まず、測定すべき放射線１１０を、熱蛍光積層体１０７に対して照射することによって、熱蛍光積層体１０７を被曝させる（図１８（Ａ）参照）。なお、図１８（Ａ）では、一例として、放射線１１０を、熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａ、すなわち熱蛍光板状体１０５を積層した積層方向１０９に直交する表面１０７ａに対して照射した場合の構成例を示している。
次に、熱蛍光積層体１０７を、これを構成するそれぞれの熱蛍光板状体１０５にバラす（図１８（Ｂ）参照）。
そして、これら熱蛍光板状体１０５の各々から加熱により発生する熱蛍光を、熱蛍光板状体１０５の表面１０５ａに正対する方向からそれぞれ撮影することによって、熱蛍光板状体１０５の表面１０５ａに沿った平面的な光強度分布情報、すなわち２次元光強度分布情報を各々取得する。
ここで、熱蛍光を撮影する際には、熱蛍光積層体１０７からバラした熱蛍光板状体１０５を各々暗箱中に収容して加熱することによって、発する熱蛍光を例えばＣＣＤカメラを用いて撮影する。
既に説明したように、この熱蛍光板状体１０５を構成する熱蛍光体は、熱蛍光のピークトップが９８℃付近に存在する。そこで、熱蛍光板状体１０５から熱蛍光を撮影するに当たり、暗箱中に収容した熱蛍光板状体１０５を加熱する。そして、この加熱の開始の時点からＣＣＤカメラの露光を開始し、熱蛍光板状体１０５を例えば２０秒で１３５℃まで加熱し、１３５℃の温度を保った状態で例えば２８０秒間熱蛍光を撮影する。
また、この撮影して得られた光強度分布情報を、可視化された光強度分布に関する情報として得るためには、例えば周知のソフトであるｉｍａｇｅＪ（商標名）、ＯｐｅｎＤＸ（商標名）、及びＰｈｏｔｏｓｈｏｐ（商標名）を利用し、コンピュータによって画像の処理を行うのが好ましい。その結果、熱蛍光板状体１０５の表面１０５ａに沿った被曝箇所の線量分布が、線量に応じた光強度の熱蛍光として画像化される。
次に、画像化された光強度分布情報としての線量分布情報を、熱蛍光積層体１０７を被曝させたときの積層順に積層方向１０９（図１８（Ａ）参照）に沿って順次重ね合わせることによって、立体的なすなわち３次元線量分布に関する画像を取得する。
そのために、例えばＶｉｓｕａｌＦｏｒｔｒａｎ（商標名）及びＯｐｅｎＤＸ（商標名）を利用し、コンピュータによって画像処理するのが好ましい。
そして、各熱蛍光板状体１０５から得られた各画像を重ね合わせることによって、各熱蛍光板状体１０５の各表面１０５ａに沿った各被曝箇所に対応する２次元光強度分布情報の画像が立体的に積層される。その結果、積層された各画像を、熱蛍光積層体１０７の立体的な被曝箇所、実質的に、照射された放射線の３次元線量分布とみなすことができる。
なお、ここでは、図１８（Ａ）を参照して、一例として、放射線１１０を、熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａに対して照射した場合の３次元線量分布の測定方法を説明したが、例えば、放射線１１０を、熱蛍光積層体１０７の積層方向１０９に沿った各側面１０７ｂに対して照射した場合においても、上述したのと同様の方法によって放射線の３次元線量分布を取得することができる。
ここで、発明者らは、この第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７における測定精度を確認するための実験を行った。
以下、この実験につき図１９及び図２０を参照して説明する。
この実験では、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７と、従来周知の線量計である電離箱（Ｓｃａｎｄｉｔｒｏｎｉｘ Ｗｅｌｌｈｏｆｅｒ社製のＣＣ１９型）とで、同一条件の照射装置から照射される同一線量のＸ線に対する測定結果を比較した。なお、この実験では、照射装置としてＶａｒｉａｎ社製のＣＬＩＮＡＣ−２１ＥＸ型直線加速器リニアックを用いた。
熱蛍光積層体１０７を利用した測定では、熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａに対して、積層方向１０９に沿ったＸ線を照射した（図１８（Ａ）参照）。そして、冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用いて熱蛍光積層体１０７の熱蛍光を撮影し発光強度を測定した。また、この実験においては、熱蛍光積層体１０７を、厚みを２．５ｍｍ、及び平面形状を一辺が８６ｍｍの略正方形とした熱蛍光板状体１０５を６４枚積層させて構成した。
また、電離箱を利用した測定では、ファントムとして機能する水で満たした水槽内に電離箱を収容し、この水槽の外側からＸ線を照射した。そして、Ｘ線の照射位置を固定した状態で、電離箱を水槽内で任意の位置に移動させることによって、水槽内の各位置における電離箱の電離度を測定した。
また、この実験では、照射装置のＸ線管電圧を４ＭＶに、また、照射野を４０×４０ｍｍに設定し、熱蛍光積層体１０７及び電離箱を利用したそれぞれの測定において、２ＧｙのＸ線を照射した。
図１９（Ａ）及び（Ｂ）は、この実験の結果を示す図であり、Ｘ線の照射方向に直交する面内における、照射中心位置からの離間距離と、その各距離における発光強度または電離度との関係を示す図である。
そして、図１９（Ａ）は、熱蛍光積層体１０７における、Ｘ線の照射方向に直交する面内の直線に沿った、照射中心位置からの離間距離と、各距離における熱蛍光の発光強度との関係を示す図である。図１９（Ａ）において、縦軸は熱蛍光の発光強度の相対値を示し、また、横軸は照射中心位置からの離間距離をｍｍ単位で示している。そして、この横軸における０ｍｍの点は照射中心位置を意味している。なお、図１９（Ａ）は、熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａ、すなわち被照射面から８０ｍｍの深さにおける測定結果を示している。
また、図１９（Ｂ）は、電離箱を収容した水槽内における、Ｘ線の照射方向に直交する面内の直線に沿った、照射中心位置からの離間距離と、各距離において測定した電離箱の電離度との関係を示す図である。図１９（Ｂ）において、縦軸は電離度の相対値を示し、また、横軸は照射中心位置からの離間距離をｍｍ単位で示している。そして、この横軸における０ｍｍの点は照射中心位置を意味している。なお、図１９（Ｂ）は、電離箱を収容した水槽のＸ線を照射した壁面、すなわち被照射面から８０ｍｍの距離における測定結果を示している。
図１９（Ａ）の結果から、熱蛍光積層体１０７を利用した測定では、照射中心位置から両側に２５ｍｍ離間した範囲内において、発光強度の相対値が１００程度で最大（すなわち被曝線量が最大）となり、この範囲から外れた位置において極端に発光強度が低くなることが分かる。
また、図１９（Ｂ）の結果から、電離箱を利用した測定では、熱蛍光積層体１０７を利用した測定と同様に、照射中心位置から両側に２５ｍｍ離間した範囲内において、電離度の相対値が１００程度で最大（すなわち被曝線量が最大）となり、この範囲から外れた位置において極端に電離度が低くなることが分かる。
これらの結果から、熱蛍光積層体１０７を利用した測定と電離箱を利用した測定とでは、Ｘ線の照射方向に直交する面内における、照射中心位置からの離間距離と、その各距離において測定される線量との関係が、実験的に一致することが明らかである。
また、図２０（Ａ）及び（Ｂ）は、この実験の結果を示す図であり、Ｘ線の照射方向に沿った距離と、その各距離における発光強度または電離度との関係を示す図である。
そして、図２０（Ａ）は、熱蛍光積層体１０７の照射中心位置における、Ｘ線の照射方向に沿った、被照射面（すなわち熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａ）からの離間距離と、各距離における熱蛍光の発光強度との関係を示す図である。図２０（Ａ）において、縦軸は熱蛍光の発光強度の相対値を示し、また、横軸は被照射面からの離間距離をｍｍ単位で示している。
また、図２０（Ｂ）は、電離箱を収容した水槽内の照射中心位置における、Ｘ線の照射方向に沿った、被照射面（すなわち電離箱を収容した水槽のＸ線を照射した壁面）からの離間距離と、各距離において測定した電離箱の電離度との関係を示す図である。図２０（Ｂ）において、縦軸は電離度の相対値を示し、また、横軸は被照射面からの離間距離をｍｍ単位で示している。
図２０（Ａ）の結果から、熱蛍光積層体１０７を利用した測定では、被照射面から１０ｍｍ程度離間した位置において、発光強度の相対値が１００程度で最大（すなわち被曝線量が最大）となり、１０ｍｍよりも大きく離間した位置では、被照射面から離間するに従って緩やかに発光強度が低くなっていくことが分かる。
また、図２０（Ｂ）の結果から、電離箱を利用した測定では、熱蛍光積層体１０７を利用した測定と同様に、被照射面から１０ｍｍ程度離間した位置において、電離度の相対値が１００程度で最大（すなわち被曝線量が最大）となり、１０ｍｍよりも大きく離間した位置では、被照射面から離間するに従って緩やかに電離度が低くなっていくことが分かる。
これらの結果から、熱蛍光積層体１０７を利用した測定と電離箱を利用した測定とでは、Ｘ線の照射方向に沿った距離と、その各距離において測定される線量との関係が、実験的に一致することが明らかである。
なお、図２０（Ａ）及び（Ｂ）の結果を比較すると、被照射面から０ｍｍ離間した位置、すなわち被照射面の表面において、電離箱の電離度の相対値が、熱蛍光積層体１０７の発光強度の相対値と比して大きくなっている。これは、電離箱を利用した測定では、この実験において電離箱を収容した水槽の壁面の厚み、及び電離箱自体の外壁の厚みによって、厳密に被照射面から０ｍｍ離間した位置による電離度が測定できないことによる誤差であると考えられる。
以上に説明したように、図１９（Ａ）及び（Ｂ）、図２０（Ａ）及び（Ｂ）の結果から明らかなように、同一条件のＸ線の線量を測定する場合において、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７は、周知の線量計である電離箱と同様の精度で利用可能であることが確認された。
また、発明者らは、この第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７について、表面１０７ａ（図１８（Ａ）参照）に対して照射した放射線を測定する場合と、側面１０７ｂ（図１８（Ａ）参照）に対して放射線を測定する場合との測定精度を確認するための実験を行った。
以下、この実験につき図２１を参照して説明する。
この実験では、第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７を用いて、同一条件の照射装置から照射される同一線量のＸ線を、この熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａに対して照射して測定した場合と、側面１０７ｂに対して照射して測定した場合との測定結果を比較した。なお、この実験では、照射装置としてＶａｒｉａｎ社製のＣＬＩＮＡＣ−２１ＥＸ型直線加速器リニアックを用いた。
なお、この実験では、冷却ＣＣＤカメラ（ＡＴＩＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＡＴＫ−３１４Ｌ）を用いて熱蛍光積層体１０７の熱蛍光を撮影し発光強度を測定した。また、表面１０７ａに対して照射する場合、及び側面１０７ｂに対して照射する場合ともに、厚みを２．５ｍｍ、及び平面形状を一辺が８６ｍｍの略正方形とした熱蛍光板状体１０５を６４枚積層させて構成した熱蛍光積層体１０７を用いた。
また、図２１は、この実験の結果を示す図であり、Ｘ線の照射方向に沿った被照射面からの離間距離と、その各距離における発光強度との関係を示す図である。
図２１において、縦軸は熱蛍光の発光強度の相対値を示し、また、横軸は被照射面からの離間距離をｍｍ単位で示している。
そして、図２１に示した黒三角形のドットは、熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａ（図１８（Ａ）参照）に対して照射した場合の結果を示している。従って、黒三角形のドットに対しては、横軸は、被照射面である表面１０７ａからの離間距離を意味する。
また、図２１に示した黒菱形のドットは、熱蛍光積層体１０７の側面１０７ｂに対して照射した場合の結果を示している。従って、黒菱形のドットに対しては、横軸は、被照射面である側面１０７ｂからの離間距離を意味する。
図２１に示す結果から、熱蛍光積層体１０７の表面１０７ａに対して照射して測定した場合と、側面１０７ｂに対して照射して測定した場合とでは、Ｘ線の照射方向に直交する面内における、照射中心位置からの離間距離と、その各距離において測定される線量との関係が、実験的に一致することが明らかである。
従って、この第２の実施の形態による熱蛍光積層体１０７では、放射線を表面１０７ａに対して照射した場合と、側面１０７ｂに対して照射した場合との双方において、同等の精度を以って放射線の線量を測定できることが確認された。
１０５：熱蛍光板状体
１０７：熱蛍光積層体

Claims (12)

  1. 熱蛍光体とエポキシ樹脂とを含んで構成されており、
    該熱蛍光体は、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含んでおり、及び熱蛍光の波長に対する発光強度分布が、唯一かつ単峰型であり、かつ６００ｎｍよりも短波長の可視領域内に存在する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体。
  2. 請求項１に記載の熱蛍光板状体であって、
    前記波長に対する発光強度分布が４００〜５５０ｎｍの範囲内の波長領域に存在する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体。
  3. 請求項１または２に記載の熱蛍光板状体であって、
    前記熱蛍光体の熱蛍光の温度に対する発光強度分布が、４５〜１３０℃の温度範囲内において唯一かつ単峰型である
    ことを特徴とする熱蛍光板状体。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体であって、
    セルロース及び酸化ケイ素を追加して含む
    ことを特徴とする熱蛍光板状体。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体が、複数枚積層されて形成されていることを特徴とする熱蛍光積層体。
  6. 四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を混合することによって第１混合体を形成する第１工程と、
    該第１混合体を８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理することによって、該第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える第２工程と、
    該熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する第３工程と、
    該第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する第４工程と
    を含み、
    前記第１工程において、前記四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝３：１のモル比で混合する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
  7. 四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を混合することによって第１混合体を形成する第１工程と、
    該第１混合体を８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理することによって、該第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える第２工程と、
    該熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する第３工程と、
    該第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する第４工程と
    を含み、
    前記第１工程において、前記四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝６：１のモル比で混合する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
  8. 四ホウ酸リチウム、酸化ホウ素、及び酸化銅（ＩＩ）を混合することによって第１混合体を形成する第１工程と、
    該第１混合体を８００〜８５０℃の範囲内の温度で熱処理することによって、該第１混合体を、母体としての七ホウ酸リチウムと、前記母体中に存在する発光中心としての銅とを含む熱蛍光体に変える第２工程と、
    該熱蛍光体、セルロース、酸化ケイ素、及びエポキシ樹脂を混合することによって第２混合体を形成する第３工程と、
    該第２混合体を熱処理することによって熱蛍光板状体を形成する第４工程と
    を含み、
    前記第１工程において、前記四ホウ酸リチウムと前記酸化ホウ素とを、四ホウ酸リチウム：酸化ホウ素＝２：１のモル比で混合する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
  9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
    前記第２工程において、前記熱処理を８５０℃の温度で行う
    ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
  10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
    前記第１工程において、前記酸化銅（ＩＩ）を前記混合体に対して０．１〜０．３５ｗｔ％の範囲内の割合で混合する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
  11. 請求項６〜１０のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法であって、
    前記熱蛍光体、前記セルロース、前記酸化ケイ素、及び前記エポキシ樹脂の各重量を調整することによって、当該熱蛍光板状体の実効原子番号及び密度を調整する
    ことを特徴とする熱蛍光板状体の製造方法。
  12. 請求項６〜１１のいずれか一項に記載の熱蛍光板状体の製造方法により得られた熱蛍光板状体を複数枚用意する第１工程と、
    該複数枚の熱蛍光板状体を積層することによって熱蛍光積層体を形成する第２工程と
    を含むことを特徴とする熱蛍光積層体の製造方法。
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