JP6156768B2 - 蛍光ガラス線量計用ガラス及び蛍光ガラス線量計 - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光ガラス線量計用ガラス及び蛍光ガラス線量計に係り、特に、福島第１原発のような放射性瓦礫集積場や原発施設、放射線取扱施設や、その汚染水処理施設等の高線量率、高温の過酷環境に対応可能な蛍光ガラス線量計用ガラス、及び、これを用いた蛍光ガラス線量計に関する。
放射線被曝量（放射線吸収線量）を測定するための線量計の１つに蛍光ガラス線量計がある。
この蛍光ガラス線量計は、銀イオンを含有したりん酸塩ガラス（銀活性りん酸塩ガラスと称する）からなる蛍光ガラスを検出子として用いており、この蛍光ガラスは波長３００〜４００ｎｍの紫外線励起により、オレンジ色の蛍光（Rediophotoluminesence：ＲＰＬとも称する）を発することが知られている。この蛍光量は照射した放射線量に比例するので、この蛍光量を測定することで放射線被曝量を知ることができる。この蛍光は、何度でも繰り返し測定することができる。
我が国における蛍光ガラス線量計の進歩は、蛍光計測技術の開発と蛍光ガラス材料開発の両輪で進められてきた。蛍光計測技術の開発においては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、紫外線レーザーを利用したパルス測定方式が導入されたことで、高精度な蛍光計測ができるようになった。
一方、蛍光ガラスの材料としては、非特許文献１に示されるような様々なタイプの蛍光ガラスが作られ、又、特許文献３や４にもガラス材料が記載されている。
横田良助「蛍光ガラス線量計の最近の進歩」応用物理第４０巻第１２号（１９７１）１２９２−１３０６頁
しかしながら従来は、メタりん酸塩ガラスの母材がメタりん酸ナトリウムＮａＰＯ3とメタりん酸アルミニウムＡｌ(ＰＯ3)3でなるＮａ−Ａｌガラスであったため、蛍光量は多いが、福島第１原発のような放射性瓦礫集積場や原発施設、放射線取扱施設や、その汚染水処理施設等の０．１Ｇｙ／ｈ以上の高線量率、２００℃以上の高温の過酷環境には用いることができなかった。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、前記のような高線量率、高温の過酷環境に対応可能な蛍光ガラス線量計用ガラスを提供することを第１の課題とする。
本発明は、又、前記のような過酷環境に対応可能な蛍光ガラス線量計を提供することを第２の課題とする。
本発明は、メタりん酸ナトリウムとメタりん酸カルシウムで構成されるＮａ−Ｃａガラスに、銀が添加されていることを特徴とする蛍光ガラス線量計用ガラスにより、前記第１の課題を解決したものである。
又、前記蛍光ガラス線量計用ガラスを備えたことを特徴とする蛍光ガラス線量計により、前記第２の課題を解決したものである。
発明者が、各種のりん酸塩のイオン半径と平均分子体積の関係を調査したところ、図１に示す如く、メタりん酸塩ガラスの母材に平均分子体積の小さいりん酸塩を使用すると、銀原子が基になるラジオフォトルミネッセンス中心の温度安定性が向上することが分かった。
そこで本発明では、従来のメタりん酸ナトリウムとメタりん酸アルミニウムでなるＮａ−Ａｌガラスの代わりに、メタりん酸ナトリウムＮａＰＯ3とメタりん酸カルシウムＣａ(ＰＯ3)2でなるＮａ−Ｃａガラスを母材に使うこととした。なおラジオフォトルミネッセンス蛍光スペクトルは６５０ｎｍ付近で、メタりん酸塩ガラスの母材が変わっても大きく影響しないことが確認できた。
このＮａ−Ｃａガラスでは、図２に例示するように、ビルドアップが２００℃で始まり、３５０℃を超えてアニール（消光）が見られるので、２００℃以上の過酷環境で使用できる。蛍光量はＮａ−Ａｌガラスに比べ２桁小さいが、後出図４に例示する如く、高線量率に対応できる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
ＮａＰＯ３５０％、Ｃａ(ＰＯ3)2５％でなるりん酸塩ガラスに銀を０．２％ドープした銀活性化りん酸塩ガラスをアルミナ製の坩堝に入れて電気炉で１０００℃以上で５時間以上加熱し、自然冷却で徐冷した。
このようにして製造した本発明によるＮａ−Ｃａガラスと従来のＮａ−Ａｌガラスに対して、一定量の放射線を照射した後、１時間、異なる温度（横軸）で加熱した後のラジオフォトルミネッセンスの強度（縦軸）の関係を図２に示す。
蛍光ガラスは、線量測定前の処理の１つにプレヒートと呼ばれる処理が必要である。従来のＮａ−Ａｌガラスの場合、１００℃で１時間加熱するとラジオフォトルミネッセンスが増加され、蛍光強度が最大となる（ビルドアップと呼ばれる）。これに対して本発明によるＮａ−Ｃａガラスでは、ビルドアップが２００℃以上で見られ、３５０℃を超えて、アニール（消光）が見られる。即ち、従来のＮａ−Ａｌガラスでは２００℃以上になるとアニールにより蛍光が減少するのに対して、本発明によるＮａ−Ｃａガラスでは、ビルドアップが２００℃以上で見られ、３５０℃を超えてアニールが生じることが分かる。従って、従来は困難であった２００℃以上の過酷環境下で使用可能である。なお、蛍光量自体はＮａ−Ａｌガラスに比べて２桁小さい。
本発明に係るＮａ−Ｃａガラスにおける３００℃の環境での蛍光量の減少状態を図３に示す。５時間経過後も１０％減少で済んでいることが分かる。
又、吸収線量と蛍光強度の関係を図４に示す。蛍光量が吸収線量に良く比例していることが分かる。
本発明に係る蛍光ガラス１０は、図５に示す如く、市販の蛍光ガラス線量計と同じ形状に加工して使用することができる。ラジオフォトルミネッセンス読取装置も特許文献１や２と同じものを使用し、読み値に補正係数をかけることで使用できる。
本発明の実施例に係る蛍光ガラスに対して紫外線ランプをオン・オフしたときの状態を図５に示す。
図５に示すように、γ線照射量２０Ｇｙまでフェーディングが無く、繰り返し読取りが可能であることが確認できた。
１０…蛍光ガラス
Claims (2)
- メタりん酸ナトリウムとメタりん酸カルシウムで構成されるＮａ−Ｃａガラスに、銀が添加されていることを特徴とする蛍光ガラス線量計用ガラス。
- 請求項１に記載の蛍光ガラス線量計用ガラスを備えたことを特徴とする蛍光ガラス線量計。
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