JP6343773B2 - Method for producing translucent ZnS / 10B converter neutron scintillator - Google Patents

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Description

本発明は、硫化亜鉛(ZnS)蛍光体と中性子コンバータである10Bとを組み合わせた半透明中性子シンチレータに関する。さらに詳細には、10B濃縮ホウ酸(H 10BO)と変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主剤とした10B含有接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、硫化亜鉛(ZnS)蛍光体と混合して作製した半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a translucent neutron scintillator that combines a zinc sulfide (ZnS) phosphor and 10 B, which is a neutron converter. More specifically, a 10 B-containing adhesive substance based on 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ) and a modified alicyclic polyamine, modified aliphatic polyamine or aliphatic diamine is used as a neutron converter and adhesive. In addition, the present invention relates to a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator produced by mixing with zinc sulfide (ZnS) phosphor and a method for manufacturing the same.

従来、中性子の検出には、中性子コンバータであるLiあるいは10Bを含んだ中性子シンチレータと光電子増倍管等の光検出素子とを組み合わせた中性子検出器が使用されてきた。 Conventionally, a neutron detector in which a neutron scintillator containing 6 Li or 10 B, which is a neutron converter, and a photodetection element such as a photomultiplier tube have been used for neutron detection.

上記中性子シンチレータにおいては、中性子コンバータであるLiと中性子との核反応:
n+Li−>H+α
により放出されるトリトン(H)とアルファ線を検出するか、あるいは
中性子コンバータである10Bと中性子との核反応:
n+10B−>Li+α
により放出されるLiとアルファ線を検出して中性子検出がなされている。
In the neutron scintillator, the nuclear reaction between 6 Li, which is a neutron converter, and neutrons:
n + 6 Li-> 3 H + α
Detecting triton ( 3 H) and alpha rays emitted by neutrons, or nuclear reaction between neutron converter 10 B and neutrons:
n + 10 B-> 7 Li + α
Neutron detection is performed by detecting 7 Li and alpha rays emitted by the neutron.

半透明中性子シンチレータとしては、銀賦活硫化亜鉛(ZnS:Ag)蛍光体あるいは銅賦活硫化亜鉛(ZnS:Cu)蛍光体と中性子コンバータであるLiFとを混合した後、接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製するZnS/LiF半透明中性子シンチレータが市販され長年にわたって幅広く使用されてきた(非特許文献1)。主に、銀賦活硫化亜鉛(ZnS:Ag)蛍光体の場合は中性子シンチレータ検出器に、銅賦活硫化亜鉛(ZnS:Cu)蛍光体の場合には中性子ラジオグラフィ用として使用されている。 As a translucent neutron scintillator, after mixing silver activated zinc sulfide (ZnS: Ag) phosphor or copper activated zinc sulfide (ZnS: Cu) phosphor and 6 LiF which is a neutron converter, it is mixed with an adhesive, A ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator produced by applying to a substrate has been commercially available and has been widely used for many years (Non-Patent Document 1). In the case of a silver activated zinc sulfide (ZnS: Ag) phosphor, it is used for a neutron scintillator detector, and in the case of a copper activated zinc sulfide (ZnS: Cu) phosphor, it is used for neutron radiography.

10Bをコンバータとして使用した中性子シンチレータとしては、ZnS:Ag蛍光体と10B濃縮ホウ酸(H 10BO)とを混合した後、500℃以上の温度で焼結することにより作製するZnS/10半透明中性子シンチレータが開発され、中性子イメージ検出器等に使用されてきた(非特許文献2及び特許文献1)。原料の10B濃縮ホウ酸(H 10BO)は焼結の際に10に変化する。 As a neutron scintillator using 10 B as a converter, a ZnS: Ag phosphor and 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ) are mixed and then sintered at a temperature of 500 ° C. or higher. / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator has been developed and used in neutron image detectors (Non-patent Document 2 and Patent Document 1). The raw material 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ) changes to 10 B 2 O 3 during sintering.

エポキシ樹脂を接着剤として用いたZnS/H 10BO半透明中性子シンチレータが中性子ラジオグラフィ用として開発されている(非特許文献3)。接着剤であるエポキシ樹脂の量は全重量の25%である。 A ZnS / H 3 10 BO 3 translucent neutron scintillator using an epoxy resin as an adhesive has been developed for neutron radiography (Non-patent Document 3). The amount of epoxy resin as an adhesive is 25% of the total weight.

一方、シンチレータの厚さを厚くすることが可能な透明なシンチレータとして、Liを含んだガラスシンチレータ(Liガラスシンチレータ)が市販され、従来から幅広く使用されてきた。このシンチレータは減衰時間がZnS/LiF半透明中性子シンチレータに比較して約4分の1の100nsと短く、またアフターグローも非常に少ないという大きな特徴を持っており、中性子の高計数率測定に使用されている。しかし、このガラスシンチレータのガンマ線感度は高く、ガンマ線バックグラウンドの高い場所での使用は困難であった。 On the other hand, as a transparent scintillator capable of increasing the thickness of the scintillator, it is commercially available glass scintillator containing 6 Li (6 Li glass scintillator) have been widely used conventionally. This scintillator has a major feature that the decay time is as short as 100 ns, which is about a quarter of that of a ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator, and has very little afterglow. It is used. However, this glass scintillator has high gamma ray sensitivity, and it has been difficult to use it in a place where the gamma ray background is high.

日本のJ−PARC、英国のISIS、米国のSNS等の加速器を用いたパルス中性子研究施設での中性子散乱実験装置に使用される中性子シンチレータを用いた中性子イメージ検出器においては、中性子散乱研究の向上を図る上で、かつ加速器出力の増強に伴い、高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定が求められている。   Improvement of neutron scattering research in neutron image detectors using neutron scintillators used in neutron scattering experiments at pulsed neutron research facilities using accelerators such as J-PARC in Japan, ISIS in the UK, and SNS in the United States In addition, with the increase in accelerator output, neutron imaging measurement at a high count rate in a high gamma ray background is required.

後述するように、焼結法では、焼結時の高温により蛍光体の蛍光スペクトルがシフトし、また気泡の発生によって厚みが不均一となり位置分解能が劣化するなどの問題があり、肉薄の中性子シンチレータを作製することが困難である。また、接着剤法では、中性子コンバータ、ZnS蛍光体及び接着剤の3つの物質のそれぞれの屈折率が異なるため、蛍光の透過率も減少し、中性子シンチレータとしての検出性能を確保することができない。さらに、熱中性子に対する検出効率も低い。   As will be described later, in the sintering method, the fluorescent spectrum of the phosphor shifts due to the high temperature during sintering, and there is a problem that the thickness becomes non-uniform due to the generation of bubbles and the position resolution deteriorates. Is difficult to produce. In the adhesive method, since the refractive indexes of the three materials of the neutron converter, the ZnS phosphor, and the adhesive are different from each other, the fluorescence transmittance is also reduced, and the detection performance as a neutron scintillator cannot be ensured. Furthermore, the detection efficiency for thermal neutrons is low.

特開2005−200461号公報JP 2005-200461 A

Nulcl. Instr. and Meth. 75(1969)35-42Nulcl. Instr. And Meth. 75 (1969) 35-42 Nucl. Instr. & Meth., A529 (2004)325-328Nucl. Instr. & Meth., A529 (2004) 325-328 Physics Procedia 43(2013)216-222Physics Procedia 43 (2013) 216-222

本発明は、高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定を可能とする中性子シンチレータ及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a neutron scintillator capable of performing neutron imaging measurement at a high count rate in a high gamma ray background and a method for manufacturing the neutron scintillator.

また、本発明は、減衰時間が短くアフターグローが少なくガンマ線に対する感度が低いZnS系蛍光体の検出特性を生かし、非常に肉薄のシンチレータを製造することができる中性子シンチレータの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention also provides a method for producing a neutron scintillator that can produce a very thin scintillator by making use of the detection characteristics of a ZnS phosphor that has a short decay time, little afterglow, and low sensitivity to gamma rays. Objective.

本発明者らは、ガンマ線に対する感度が低いZnS系蛍光体を用いた半透明中性子シンチレータが課題解決に有用であると考え、鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。   The present inventors considered that a translucent neutron scintillator using a ZnS-based phosphor having low sensitivity to gamma rays is useful for solving the problems, and as a result of intensive studies, the present invention has been completed.

本発明の基本は、10Bを含む割合が大きくかつ接着性のある物質の開発である。10B濃縮ホウ酸を基本材料として種々の実験を行った結果、10B濃縮ホウ酸、エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミン、及び水、エチルアルコール、メチルアルコール、水とエチルアルコールの混合液、あるいは水とメチルアルコールの混合液を混合すると、重合し透明かつ接着性物質となる化学反応を見つけ出すことができた。この10B含有接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ZnS:Ag蛍光体と混合しシンチレータ基板に塗布することにより半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを製作できることを知見した。 The basis of the present invention is the development of a substance having a large proportion containing 10 B and having adhesiveness. As a result of conducting various experiments using 10 B concentrated boric acid as a basic material, 10 B concentrated boric acid, a modified alicyclic polyamine of an epoxy curing agent, and water, ethyl alcohol, methyl alcohol, a mixture of water and ethyl alcohol, Alternatively, when a mixture of water and methyl alcohol was mixed, a chemical reaction that polymerized and became a transparent and adhesive substance could be found. It was found that a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator can be manufactured by using this 10 B-containing adhesive substance as a neutron converter and adhesive, mixing with a ZnS: Ag phosphor and applying it to a scintillator substrate.

また、この10B含有接着性物質は乾燥させると固化するが、しばらくするとひび割れが生じることがあることを確認した。肉薄の中性子シンチレータの場合は、水彩絵具の乾燥を遅らせるメディウムとして市販され使用されているブレンディングメディウムを加えてから固化することによりひび割れが生じないことを知見した。50μm以上の肉厚の中性子シンチレータの場合は、10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸と変性脂環式ポリアミンを混合し完全に反応し重合して透明になるようにした10B濃縮ホウ酸の量に対する変性脂環式ポリアミンの量を少なくして作製する場合に、変性脂環式ポリアミンの量が透明に必要となる量に対して60%から20%の量となるようにし、10B濃縮ホウ酸が完全に溶けない状態の白濁した10B含有半透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用することによりひび割れが生じないことを知見した。 Further, it was confirmed that the 10 B-containing adhesive substance solidifies when dried, but cracks may occur after a while. In the case of a thin neutron scintillator, it was found that cracking does not occur by adding a blending medium that is commercially available and used as a medium to delay the drying of watercolor paints and then solidifying. In the case of a neutron scintillator with a thickness of 50 μm or more, 10 B concentrated boric acid having a 10 B isotope concentration of 90% or more and a modified alicyclic polyamine are mixed and reacted completely to be polymerized to be transparent 10 When the amount of the modified alicyclic polyamine is reduced with respect to the amount of B-concentrated boric acid, the amount of the modified alicyclic polyamine is 60% to 20% with respect to the amount necessary for the transparency. In addition, it was found that cracking does not occur by using a cloudy 10 B-containing translucent adhesive substance in a state where 10 B concentrated boric acid is not completely dissolved as a neutron converter and adhesive.

本発明においては、10Bを含む接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ZnS:Ag蛍光体を混合した後アルミニウム基板等に塗布することにより、従来の接着剤を用いたZnS/H 10BO半透明中性子シンチレータでは実現できなかった実用レベルの検出効率を有し、かつ短い短減衰時間及び長減衰時間を持つZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータを製作する技術を提供する。 In the present invention, an adhesive substance containing 10 B is used as a neutron converter / adhesive, and a ZnS: Ag phosphor is mixed and then applied to an aluminum substrate or the like, so that ZnS / H using a conventional adhesive is used. Provided is a technology for producing a semi-transparent neutron scintillator with a ZnS / 10 B neutron converter having a practical short-term detection efficiency and a short short decay time and a long decay time that could not be realized by 3 10 BO 3 translucent neutron scintillator .

本発明によれば、以下の態様が提供される。
[1]10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸(H 10BO)と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して10B−アミン混合物を調製し、
当該10B−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して10B含有透明接着性物質を調製し、
当該10B含有透明接着性物質に、ZnS系蛍光体を混合して、ZnS系蛍光体−10B含有透明接着性物質を調製し、
当該ZnS系蛍光体−10B含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
[2]前記硬化剤は、前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して0.04倍以上1倍以下の重量比で混合することを特徴とする、[1]に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
[3]前記10B含有透明接着性物質を調製する際に、さらに固化遅延剤を混合することを特徴とする、[1]又は[2]に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
[4]前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して1倍以上3倍以下の重量比で前記ZnS系蛍光体を混合することを特徴とする、[1]〜[3]のいずれか1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
[5]さらに、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの表面を耐水性透明フィルム又は耐水性透明コーティング材で被覆することを含む、[1]〜[4]のいずれか1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
[6]前記ZnS系蛍光体は、アルファ線検出割合が0.35〜1である銀賦活硫化亜鉛蛍光体(ZnS:Ag)である、[1]〜[5]のいずれか1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法
[7]上記[1]〜[6]の何れかに記載の方法により製造され、基板と、当該基板上の10B含有透明接着性物質及びZnS系蛍光体の混合層と、を含む半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータ。
According to the present invention, the following aspects are provided.
[1] and 10 B isotope concentration of 90% or more of the 10 B enriched boric acid (H 3 10 BO 3), a curing agent for modified cycloaliphatic polyamine, a modified aliphatic polyamine or an aliphatic diamine composed primarily, To prepare a 10 B-amine mixture,
A 10 B-containing transparent adhesive substance is prepared by mixing water, ethyl alcohol, methyl alcohol, a mixture of water and ethyl alcohol or a mixture of water and methyl alcohol with the 10 B-amine mixture,
To the 10 B containing transparent adhesive material, a mixture of ZnS-based phosphor, ZnS-based phosphor - 10 B containing a transparent adhesive material was prepared,
The ZnS-based phosphor - a 10 B containing a transparent adhesive material is applied and dried onto a substrate, wherein the solidifying method translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator.
[2] The curing agent is mixed in a weight ratio of 0.04 times or more and 1 time or less with respect to the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ). A method for producing a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator.
[3] The translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator according to [1] or [2], wherein a solidification retarder is further mixed when preparing the 10 B-containing transparent adhesive material. Production method.
[4] The ZnS-based phosphor is mixed at a weight ratio of 1 to 3 times with respect to the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ) [1] to [3] translucent ZnS / 10 method for producing B converter neutron scintillator according to any one of the.
[5] The translucent film according to any one of [1] to [4], further comprising coating the surface of the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator with a water-resistant transparent film or a water-resistant transparent coating material. A method for producing a ZnS / 10 B converter neutron scintillator.
[6] The ZnS phosphor according to any one of [1] to [5], which is a silver-activated zinc sulfide phosphor (ZnS: Ag) having an alpha ray detection ratio of 0.35 to 1. A method for producing a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator.
[7] Translucent manufactured by the method according to any one of [1] to [6] and including a substrate and a mixed layer of 10 B-containing transparent adhesive substance and ZnS phosphor on the substrate. ZnS / 10 B converter neutron scintillator.

本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータは、ガンマ線に対する感度が低く、高いガンマ線バックグラウンドの中で高計数率での中性子イメージング測定が可能である。 The translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator of the present invention has low sensitivity to gamma rays, and can perform neutron imaging measurement at a high count rate in a high gamma ray background.

本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法は、焼結を含まないため、蛍光スペクトルが長波長側にシフトすることもなく、気泡の発生による厚みの不均一性を生じることもなく、減衰時間が短くアフターグローが少ないZnS系蛍光体の検出特性を生かし、非常に肉薄のシンチレータを製造することができる。 Since the method for producing a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator of the present invention does not include sintering, the fluorescence spectrum does not shift to the long wavelength side, and nonuniformity in thickness due to generation of bubbles may occur. In addition, a very thin scintillator can be manufactured by taking advantage of the detection characteristics of a ZnS phosphor having a short decay time and little afterglow.

中性子散乱実験装置の中性子イメージ検出器に使用される中性子シンチレータには、ガンマ線に対する感度が低いことが求められる。ガンマ線感度を従来のZnS蛍光体/中性子コンバータ・シンチレータよりも下げるには、ZnS系蛍光体自体のガンマ線感度を下げることが好ましい。ZnS系蛍光体として、ガンマ線感度が低いZnS:Ag蛍光体を用いる。本発明の製造方法により、高計数率測定に不可欠なZnS:Ag蛍光体の減衰時間の低減とアフターグローの低減が図られるため、高計数効率の中性子イメージ検出も同時に可能となる。   A neutron scintillator used for a neutron image detector of a neutron scattering experimental apparatus is required to have low sensitivity to gamma rays. In order to lower the gamma-ray sensitivity as compared with the conventional ZnS phosphor / neutron converter scintillator, it is preferable to lower the gamma-ray sensitivity of the ZnS phosphor itself. A ZnS: Ag phosphor having low gamma ray sensitivity is used as the ZnS phosphor. According to the manufacturing method of the present invention, the decay time of the ZnS: Ag phosphor essential for high count rate measurement and the afterglow can be reduced, so that neutron image detection with high counting efficiency can be simultaneously performed.

さらに、中性子コンバータとしてのLiは高価であるが、本発明で中性子コンバータとして用いる10B濃縮ホウ酸はLiの1/10以下の価格であり、大幅なコストダウンを実現することができる。 Furthermore, although 6 Li as a neutron converter is expensive, 10 B concentrated boric acid used as a neutron converter in the present invention is 1/10 or less the price of 6 Li, and can realize a significant cost reduction.

LiF中性子コンバータサンプル及び10B濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの短減衰時間と総蛍光量との相関を示すグラフである。Is a graph showing the correlation between the 6 LiF neutron converter samples and 10 B a short decay time and the total amount of fluorescence enriched boric acid neutron converter samples. LiF中性子コンバータサンプル及び10B濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの長減衰時間と総蛍光量との相関を示すグラフである。Of 6 LiF neutron converter samples and 10 B enriched boric acid neutron converter sample is a graph showing the correlation of the long decay time and the total amount of fluorescence. 実施例で用いた本発明の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of this invention used in the Example. 実施例1において、波長が700nmの値を1として規格化した10B含有透明接着性物質サンプル1〜3の透過度を示すグラフである。In Example 1, it is a graph showing the 10 B containing transparent adhesive permeability material samples 1 to 3 wavelengths is normalized the value of 700nm as 1. 実施例1において、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルとP11型ZnS:Ag,Cl蛍光体との蛍光強度を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection, and the fluorescence intensity of P11 type ZnS: Ag, Cl fluorescent substance. 実施例1において、2000信号を測定し、これらの信号を平均化して得た2種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの中性子信号波形及び従来のAST社製ZnS/LiF半透明シンチレータの中性子信号波形を示すグラフである。In Example 1, the neutron signal waveforms of two types of semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillators obtained by measuring 2000 signals and averaging these signals and the conventional AST Co., Ltd. ZnS / 6 LiF translucent scintillator It is a graph which shows a neutron signal waveform. 実施例1において、本発明の2種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータと市販のAST社製シンチレータのフォトン数の頻度分布を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the frequency distribution of the number of photons of two types of translucent ZnS / 10B converter neutron scintillators of this invention, and a commercially available AST scintillator. 80分硬化剤の添加量と検出効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of 80 minute hardening | curing agent, and detection efficiency. 80分硬化剤の透明になる添加量を1とした場合の80分硬化剤の添加剤比率と短減衰時間及び長減衰時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the additive ratio of an 80-minute hardening | curing agent when the addition amount which becomes transparent of an 80-minute hardening | curing agent is 1, short decay time, and long decay time. ZnS蛍光体の10B濃縮ホウ酸に対する添加量と検出効率との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the added amount and the detection efficiency for 10 B enriched boric acid ZnS phosphor. ZnS蛍光体の10B濃縮ホウ酸に対する添加量と短減衰時間及び長減衰時間との関係を示すグラフである。Amount for 10 B enriched boric acid ZnS phosphor and is a graph showing the relationship between the short decay time and long decay time. アルファ線検出割合が0.51の粒子線検出用ZnS蛍光体のアルファ線照射、ガンマ線照射、及びアルファ線有感の各蛍光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows each fluorescence spectrum of alpha ray irradiation, gamma ray irradiation, and alpha ray sensitive of the ZnS fluorescent substance for particle beam detection whose alpha ray detection ratio is 0.51.

好ましい実施形態Preferred embodiment

本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法は、
(1)10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸(H 10BO)と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して10B−アミン混合物を調製し、
(2)当該10B−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して10B含有透明接着性物質を調製し、
(3)当該10B含有透明接着性物質に、ZnS系蛍光体を混合して、ZnS系蛍光体−10B含有透明接着性物質を調製し、
(4)当該ZnS系蛍光体−10B含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする。
The method for producing the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator of the present invention includes:
(1) 10 B isotope concentration of 90% or more of the 10 B enriched boric acid with (H 3 10 BO 3), a curing agent for modified cycloaliphatic polyamine, a modified aliphatic polyamine or an aliphatic diamine composed primarily, To prepare a 10 B-amine mixture,
(2) The 10 B-amine mixture is mixed with water, ethyl alcohol, methyl alcohol, a mixture of water and ethyl alcohol or a mixture of water and methyl alcohol to prepare a 10 B-containing transparent adhesive substance,
(3) to the 10 B containing transparent adhesive material, a mixture of ZnS-based phosphor, ZnS-based phosphor - 10 B containing a transparent adhesive material was prepared,
(4) the ZnS-based phosphor - a 10 B containing a transparent adhesive substance, characterized in that solidifying dried coating on the substrate.

前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して1倍以上3倍以下の重量比で前記ZnS系蛍光体を混合することが好ましい。 The ZnS-based phosphor is preferably mixed at a weight ratio of 1 to 3 times with respect to the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ).

前記ZnS系蛍光体は、ガンマ線に対する感度が低い銀賦活硫化亜鉛蛍光体(ZnS:Ag)であることが好ましい。特に、アルファ線検出割合が0.35〜1である銀賦活硫化亜鉛蛍光体(ZnS:Ag)であることが好ましい。このZnS:Ag蛍光体は、高計数率測定に不可欠なZnS:Ag蛍光体の減衰時間の低減とアフターグローの低減が図られているため、高計数効率の中性子イメージ検出も同時に可能となる。   The ZnS phosphor is preferably a silver activated zinc sulfide phosphor (ZnS: Ag) having low sensitivity to gamma rays. In particular, a silver activated zinc sulfide phosphor (ZnS: Ag) having an alpha ray detection ratio of 0.35 to 1 is preferable. In this ZnS: Ag phosphor, the decay time and afterglow of the ZnS: Ag phosphor, which are indispensable for high count rate measurement, are reduced, so that it is possible to simultaneously detect neutron images with high counting efficiency.

なお、アルファ線検出割合は、アルファ線を照射した際に、320nm〜580nmにわたって蛍光を放出し、そのピーク波長が395nm〜410nmであるアルファ線有感蛍光スペクトルと、ガンマ線あるいは電子線を照射した際に放出される380nm〜560nmにわたる蛍光スペクトルでピーク波長が435nm〜450nmの蛍光スペクトルに対応したガンマ線照射蛍光スペクトルとが、合成された蛍光スペクトルを示す粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体において、アルファ線有感蛍光スペクトルとガンマ線照射蛍光スペクトルを足し合わせた全蛍光スペクトル(アルファ線照射スペクトルに該当)の強度に対するアルファ線有感蛍光スペクトルの強度の割合を意味する。図12に示すZnS蛍光体では、粒子線検出用ZnS蛍光体のアルファ線照射蛍光スペクトル、ガンマ線照射蛍光スペクトル及びアルファ線有感蛍光スペクトルから、アルファ線検出割合は0.51となる。   The alpha ray detection ratio is that when alpha rays are irradiated, fluorescence is emitted over 320 nm to 580 nm, and the peak wavelength is 395 nm to 410 nm, and the alpha ray sensitive fluorescence spectrum and gamma rays or electron rays are emitted. In the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection showing a synthesized fluorescence spectrum, a gamma-ray-irradiated fluorescence spectrum corresponding to a fluorescence spectrum having a peak wavelength of 435 nm to 450 nm in a fluorescence spectrum ranging from 380 nm to 560 nm emitted from It means the ratio of the intensity of the alpha-sensitive fluorescent spectrum to the intensity of the total fluorescent spectrum (corresponding to the alpha-irradiated spectrum) obtained by adding the sensitive fluorescent spectrum and the gamma-irradiated fluorescent spectrum. In the ZnS phosphor shown in FIG. 12, the alpha ray detection ratio is 0.51 from the alpha ray irradiation fluorescence spectrum, the gamma ray irradiation fluorescence spectrum, and the alpha ray sensitive fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS phosphor.

前記硬化剤としては、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする市販の透明型硬化剤を用いることができる。変性脂環式ポリアミンとしては、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、N-アミノエチルピベラジン、変性脂肪族ポリアミンとしては、ジエチルアミノプロピルアミン、テトラエチレンペンタミン、脂肪族ジアミンとしては、2−メチル・ペンタメチレン・ジアミン、ジエチレントリアミンを好ましく挙げることができる。   As the curing agent, a commercially available transparent curing agent mainly composed of a modified alicyclic polyamine, a modified aliphatic polyamine or an aliphatic diamine can be used. Examples of modified alicyclic polyamines include isophorone diamine, mensendiamine, N-aminoethylpiverazine, modified aliphatic polyamines include diethylaminopropylamine, tetraethylenepentamine, and aliphatic diamines as 2-methylpentapentamine. Preferable examples include methylene diamine and diethylenetriamine.

アミン系硬化剤によるエポキシ樹脂の硬化は、一級アミンの活性水素とエポキシ基が反応して二級アミンを生成し、この二級アミンがエポキシ基と反応して硬化する。本発明の場合にはエポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンと10B濃縮ホウ酸が化学反応し、少し白濁した接着性物質となったと考えられる。しかし、この半透明な接着性物質のままでは流動性がないため、ZnS:Ag蛍光体と混合して半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータとすることは非常に困難である。このため、この固形接着性物質に、水、メチルアルコール、エチルアルコール、水とメチルアルコールの混合液、あるいは水とエチルアルコールの混合液を加えて、透明で液体状の10B含有接着性物質とする。 Curing of the epoxy resin with an amine-based curing agent reacts with the active hydrogen of the primary amine and the epoxy group to produce a secondary amine, and the secondary amine reacts with the epoxy group and cures. In the case of the present invention, it is considered that the epoxy curing agent modified alicyclic polyamine and 10 B concentrated boric acid chemically reacted to form a slightly cloudy adhesive substance. However, since this semi-transparent adhesive substance does not have fluidity, it is very difficult to mix with a ZnS: Ag phosphor to form a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator. For this reason, water, methyl alcohol, ethyl alcohol, a mixed solution of water and methyl alcohol, or a mixed solution of water and ethyl alcohol is added to the solid adhesive material to obtain a transparent and liquid 10 B-containing adhesive material. To do.

硬化剤の添加量は硬化剤によっても異なるが、前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して0.04倍以上1倍以下の重量比で混合することが好ましい。透明で液体状の10B含有接着性物質とするために必要となる硬化剤の好適量は、前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して0.2倍以上1倍以下の重量比である。たとえば、透明型硬化剤として市販の透明型変性脂環式ポリアミンの場合は0.9倍、市販の80分硬化剤(変性脂環式ポリアミン)の場合は0.52倍、20分硬化剤(変性脂肪族ポリアミン)の場合は0.3倍、脂肪族ジアミンの場合は0.2倍の重量比で添加することができる。また、硬化剤の量が多すぎると、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータにひび割れが生じてしまう場合があるので、その場合には、硬化剤の量を前記した10B濃縮ホウ酸(H 10BO)と混合した際に完全に透明とするために必要となる量の20%〜60%、すなわち前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して0.04倍〜0.6倍の量を混合して白濁状態で使用することが好ましい。 The addition amount of the curing agent varies depending curing agent, it is preferable to mix with the 10 B enriched boric acid (H 3 10 BO 3) 1 times the weight 0.04 times or more relative to. A suitable amount of the curing agent necessary to obtain a transparent and liquid 10 B-containing adhesive substance is 0.2 to 1 times the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ). It is a weight ratio. For example, in the case of a commercially available transparent modified alicyclic polyamine as a transparent curing agent, 0.9 times, in the case of a commercially available 80 minute curing agent (modified alicyclic polyamine), 0.52 times, 20 minute curing agent ( In the case of (modified aliphatic polyamine), it can be added in a weight ratio of 0.3 times, and in the case of aliphatic diamine, it can be added in a weight ratio of 0.2 times. If the amount of the curing agent is too large, cracks may occur in the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator. In this case, the amount of the curing agent is the same as that of the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3) 20% to 60% of the amount needed to completely transparent when mixed, i.e. 0.04-fold relative to the 10 B enriched boric acid (H 3 10 BO 3) ~ It is preferable to mix 0.6 times the amount and use in a cloudy state.

前記10B含有透明接着性物質を調製する際に、さらに固化遅延剤を混合することが好ましい。固化遅延剤を添加することで、10B含有透明接着性物質の固化を遅延させて、ZnS系蛍光体粒子を均一に分散させることができる。固化遅延剤としては、市販の水性ブレンディングメディウムが好ましい。固化遅延剤の添加量は、10B−アミン混合物の0.2倍以上0.4倍以下とすることが好ましい。 When preparing the 10 B-containing transparent adhesive substance, it is preferable to further mix a solidification retarder. By adding a solidification retarder, the solidification of the 10 B-containing transparent adhesive substance can be delayed to uniformly disperse the ZnS phosphor particles. A commercially available aqueous blending medium is preferred as the solidification retarder. The addition amount of the solidifying retarder is preferably 0.2 to 0.4 times that of the 10 B-amine mixture.

さらに、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの表面を耐水性透明フィルム又は耐水性透明コーティング材で被覆することが好ましい。 Furthermore, it is preferable to coat the surface of the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator with a water-resistant transparent film or a water-resistant transparent coating material.

基板としては、中性子シンチレータに通常用いられる基板を制限無く用いることができ、アルミニウム基板、チタン基板、フロートガラス基板、石英ガラス基板を好適に用いることができる。ホウ酸を含むガラス基板は、中性子を捕獲してしまうため、ホウ酸を含まないガラス基板が好ましい。   As the substrate, a substrate usually used for a neutron scintillator can be used without limitation, and an aluminum substrate, a titanium substrate, a float glass substrate, and a quartz glass substrate can be suitably used. Since the glass substrate containing boric acid captures neutrons, a glass substrate containing no boric acid is preferable.

本発明では、上記製造方法により、基板と、当該基板上の10B含有透明接着性物質及びZnS系蛍光体の混合層と、を含む半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータが得られる。本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータは、従来の接着剤タイプの中性子シンチレータでは実現できなかった実用レベルの検出効率を有し、かつ短い短減衰時間及び長減衰時間を達成する。 In the present invention, a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator including a substrate and a mixed layer of a 10 B-containing transparent adhesive substance and a ZnS phosphor on the substrate is obtained by the above-described manufacturing method. The translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator of the present invention has a practical level of detection efficiency that cannot be realized by a conventional adhesive type neutron scintillator, and achieves a short short decay time and a long decay time.

以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

[ZnS系蛍光体と中性子コンバータとの組み合わせ]
長年にわたって幅広く使用されてきたZnS/LiF半透明中性子シンチレータ、及び焼結して作製するZnS/10半透明中性子シンチレータについて、熱中性子に対する検出特性を詳しく調べた。
[Combination of ZnS phosphor and neutron converter]
The ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator that has been widely used for many years and the ZnS / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator produced by sintering were examined in detail for detection characteristics against thermal neutrons.

従来のZnS:Ag蛍光体であるP11(アルファ線検出割合:0.29)と同等の性能を持つ日亜化学工業1109−041蛍光体を用い、ZnS/LiF半透明中性子シンチレータ及びZnS/10半透明中性子シンチレータを製作した。ZnS蛍光体と中性子コンバータLiFと10との混合比率はそれぞれ2:1及び1:1である。 A Nichia 1109-041 phosphor having the same performance as P11 (alpha ray detection ratio: 0.29), which is a conventional ZnS: Ag phosphor, was used, and a ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator and ZnS / 10 A B 2 O 3 translucent neutron scintillator was fabricated. The mixing ratios of ZnS phosphor, neutron converter 6 LiF and 10 B 2 O 3 are 2: 1 and 1: 1, respectively.

中性子線源として7.4GBqの241Am−Liを用い、パラフィンブロックで減速して作り出した熱中性子を用いて両者の検出特性を比較した。その結果、同じZnS:Ag蛍光体を用いているにも関わらずZnS/LiF半透明中性子シンチレータの短減衰時間は0.429μs、長減衰時間は2.76μsであり、ZnS/10半透明中性子シンチレータの短減衰時間は0.324μs、長減衰時間は2.32μsであった。ZnS/LiF半透明中性子シンチレータとZnS/10半透明中性子シンチレータとの短減衰時間及び長減衰時間には顕著な差が認められ、10中性子コンバータを用いると両減衰時間とも短くなることが分かった。ここで使用している短減衰時間と長減衰時間は以下のように定義した。ZnS:Ag蛍光体の短い成分に当たる減衰時間は1μs以下であるといわれているので、1μsまでの積分で得られた総信号電圧の0.632倍(1−e−1に該当)にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を「短減衰時間」と定義した。そして、アフターグローに当たる長い成分の減衰時間を8μsまでの積分で得られた総信号電圧の0.632倍にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を「長減衰時間」と定義した。 7.4 GBq of 241 Am-Li was used as a neutron beam source, and the detection characteristics of the two were compared using thermal neutrons produced by decelerating with a paraffin block. As a result, despite using the same ZnS: Ag phosphor, the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator has a short decay time of 0.429 μs and a long decay time of 2.76 μs, and ZnS / 10 B 2 O The short decay time of the 3 translucent neutron scintillator was 0.324 μs, and the long decay time was 2.32 μs. There is a significant difference between the short decay time and the long decay time between the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator and the ZnS / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator, and both decays using the 10 B 2 O 3 neutron converter It turns out that time also becomes short. The short decay time and long decay time used here are defined as follows. It is said that the decay time corresponding to a short component of the ZnS: Ag phosphor is 1 μs or less, so that the value corresponds to 0.632 times (corresponding to 1−e −1 ) of the total signal voltage obtained by integration up to 1 μs. The elapsed time when the integrated signal voltage reached was defined as “short decay time”. The elapsed time when the integral signal voltage reached a value corresponding to 0.632 times the total signal voltage obtained by integrating up to 8 μs of the decay time of the long component hitting the afterglow was defined as “long decay time”.

同じ蛍光体を使用しているにも関わらず減衰時間がZnS/LiF半透明中性子シンチレータとZnS/10半透明中性子シンチレータとで異なる原因を調べた。 In spite of using the same phosphor, the cause of the difference in the decay time between the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator and the ZnS / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator was investigated.

ZnS/LiF半透明中性子シンチレータではLiと中性子との核反応
n+Li−>H+α
により放出されるHとアルファ線をZnS:Ag蛍光体で検出し中性子検出を行っている。一方、ZnS/10半透明中性子シンチレータでは10Bと中性子との核反応
n+10B−>Li+α
により放出されるLiとアルファ線をZnS:Ag蛍光体で検出し中性子検出を行っている。
In the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator, the nuclear reaction between 6 Li and neutrons n + 6 Li-> 3 H + α
The 3 H and alpha rays emitted ZnS by: detecting at Ag phosphor is performed neutron detection. On the other hand, in the ZnS / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator, the nuclear reaction between 10 B and neutrons n + 10 B-> 7 Li + α
7 Li and alpha rays emitted by the above are detected by a ZnS: Ag phosphor and neutron detection is performed.

両者では、放出される粒子線がそれぞれ異なりその放出割合及び放出されるエネルギーも異なることがわかる。このため、物理的に減衰時間に最も大きな影響を与える因子として、放出される粒子線の種類によって減衰時間が異なると仮定して、以下に示す実験を行った。   In both cases, the emitted particle beam is different, and the emission rate and the released energy are also different. For this reason, the following experiment was performed on the assumption that the decay time varies depending on the type of particle beam emitted as the factor that has the greatest influence on the decay time physically.

LiFを3μmの平均粒度まで粉砕し、10B濃縮ホウ酸を1.6μmの平均粒度まで粉砕する。Liのアイソトープとしての濃縮度は90%、10B濃縮ホウ酸のアイソトープとしての濃縮度は96%のものを使用した。顕微鏡用カバーガラス(サイズ:18mm×18mm、厚さ0.15mm)の上にニトムズ社製両面テープを張った後、LiF粉末及び10B濃縮ホウ酸粉末をそれぞれ塗布し、両面テープの片面にLiF及び10B濃縮ホウ酸をそれぞれほぼ一層塗布した2種類の中性子コンバータサンプルを作製した。一方、ZnS:Ag蛍光体としては従来型である日亜化学工業製1109−041ZnS蛍光体を使用して、同じ方法で両面テープの片面にZnS:Ag蛍光体粒子をほぼ一層塗布してZnS:Agサンプルを作製した。 6 LiF is ground to an average particle size of 3 μm and 10 B concentrated boric acid is ground to an average particle size of 1.6 μm. The concentration of 6 Li as an isotope was 90%, and the concentration of 10 B concentrated boric acid as an isotope was 96%. After applying a Nitoms double-sided tape on a microscope cover glass (size: 18 mm x 18 mm, thickness 0.15 mm), 6 LiF powder and 10 B concentrated boric acid powder were respectively applied to one side of the double-sided tape. Two types of neutron converter samples each coated with approximately one layer of 6 LiF and 10 B concentrated boric acid were prepared. On the other hand, as a ZnS: Ag phosphor, a conventional type 1109-041ZnS phosphor manufactured by Nichia Corporation is used, and ZnS: Ag phosphor particles are coated almost on one side of a double-sided tape by the same method. An Ag sample was prepared.

中性子コンバータサンプルとZnS:Agサンプルのサンプル面同士を向い合せに配置し、ZnS:Agサンプルのガラス基板面を光電子増倍管に装着する。中性子線源としては7.4GBqの241Am−Li線源を用い、厚さ5cmのパラフィンブロックで減速した後、中性子コンバータサンプルに照射した。光電子増倍管としては浜松ホトニクス製R1924Aを用い、印加電圧1000Vで使用した。得られたアルファ線蛍光信号はレクロイ社製LT344型オシロスコープを用いて波形データの収集を行った。収集条件としては、垂直感度100mV/div、時間感度1μs/div、トリガレベル32mVに設定し、サンプリング周波数500MHzで測定した。2000信号を測定し、これらの信号を解析し、一つの信号について短減衰時間と長減衰時間及びそれぞれの時間の総蛍光量を求めた。 The sample surfaces of the neutron converter sample and the ZnS: Ag sample are arranged facing each other, and the glass substrate surface of the ZnS: Ag sample is attached to the photomultiplier tube. A 7.4 GBq 241 Am-Li radiation source was used as the neutron radiation source, and after decelerating with a paraffin block having a thickness of 5 cm, the neutron converter sample was irradiated. R1924A manufactured by Hamamatsu Photonics was used as the photomultiplier tube, and it was used at an applied voltage of 1000V. The obtained alpha ray fluorescence signal was collected using a Letroy LT344 oscilloscope. The collection conditions were set at a vertical sensitivity of 100 mV / div, a time sensitivity of 1 μs / div, a trigger level of 32 mV, and a sampling frequency of 500 MHz. 2000 signals were measured, these signals were analyzed, and a short decay time, a long decay time and a total fluorescence amount of each time were obtained for one signal.

LiF中性子コンバータサンプル及び10B濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの短減衰時間と総蛍光量との相関を図1に、長減衰時間と総蛍光量との相関を図2に示す。LiF中性子コンバータサンプルの場合、短減衰時間及び長減衰時間の両者とも、2つの異なった減衰時間と総蛍光量の相関に分かれることがわかった。また、10B濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの場合、短減衰時間及び長減衰時間の両者とも、LiF中性子コンバータサンプルの場合の減衰時間が短い方の相関とほぼ同じ相関を示すことがわかった。アルファ線を用いた事前の実験により、この減衰時間が短い方の相関はアルファ線に起因する相関であることがわかっている。このため、LiFでの減衰時間が長い方の相関は
n+Li−>H+α
反応で放出されるH(トリトン)に起因することがわかった。
また、10B濃縮ホウ酸中性子コンバータサンプルの場合に
n+10B−>Li+α
反応で放出されるLiはアルファ線にほぼ近い相関となるため弁別ができないと考えられる。
The correlation between the short decay time and the total fluorescence amount of the 6 LiF neutron converter sample and the 10 B enriched borate neutron converter sample is shown in FIG. 1, and the correlation between the long decay time and the total fluorescence amount is shown in FIG. In the case of the 6 LiF neutron converter sample, it was found that both the short decay time and the long decay time were divided into two different decay times and total fluorescence correlations. In addition, in the case of the 10 B enriched borate neutron converter sample, it was found that both the short decay time and the long decay time showed substantially the same correlation as the correlation of the shorter decay time in the case of the 6 LiF neutron converter sample. From prior experiments using alpha rays, it has been found that the correlation with the shorter decay time is due to alpha rays. Therefore, the correlation with the longer decay time in 6 LiF is n + 6 Li−> 3 H + α.
It was found to be due to 3 H (triton) released in the reaction.
In the case of a 10 B concentrated borate neutron converter sample, n + 10 B-> 7 Li + α
7 Li released by the reaction is considered to be indistinguishable because it has a close correlation with alpha rays.

これらの結果より、LiFを中性子コンバータとして使用する場合、放出されるトリトンが短減衰時間を長くし、かつアフターグロー成分の指標である長減衰時間を長くし、シンチレータ中性子検出の高計数率測定とマルチカウント特性(中性子が1個しか入射していないにも関わらず中性子検出器からは1個以上の信号が出力される割合)を悪化させる要因となっていることを確認した。従って、トリトンを放出しない10B中性子コンバータを用いることにより短減衰時間と長減衰時間を短縮できることがわかった。また、減衰時間と長減衰時間を短くした粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体と10B中性子コンバータとの組み合わせにより、更に短減衰時間及び長減衰時間をさらに改善できることがわかった。 From these results, when 6 LiF is used as a neutron converter, the emitted triton increases the short decay time and the long decay time, which is an index of the afterglow component, and the high count rate measurement of scintillator neutron detection It was confirmed that this was a factor that deteriorated the multi-count characteristic (the ratio at which one or more signals are output from the neutron detector even though only one neutron is incident). Therefore, it was found that the short decay time and the long decay time can be shortened by using a 10 B neutron converter that does not emit Triton. It was also found that the short decay time and the long decay time can be further improved by combining the particle beam detection ZnS: Ag phosphor with a short decay time and a long decay time with a 10 B neutron converter.

[焼結法の問題点]
従来のZnS:Ag蛍光体の代わりに粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いて焼結型のZnS/10半透明中性子シンチレータを製作して、その検出特性を測定した。その結果、10の融点に近い500℃以上で焼結すると粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルが長波長側にシフトしてしまい、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体が持つ本来の検出特性を生かすことができなくなることがわかった。
[Problems of the sintering method]
A sintered ZnS / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator was manufactured using a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection instead of the conventional ZnS: Ag phosphor, and its detection characteristics were measured. As a result, when sintering at 500 ° C. or higher, which is close to the melting point of 10 B 2 O 3 , the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor shifts to the longer wavelength side, and the particle beam detection ZnS: Ag phosphor. It was found that it was impossible to make use of the original detection characteristics of.

一方、中性子シンチレータのもう一つの大きな用途として、中性子ラジオグラフィのスクリーンとしての使用がある。燃料電池などの内部の状態を10μm程度の位置分解能を持つラジオグラフィ装置で観察する研究が国内外で試みられているが、従来のZnS/LiF半透明中性子シンチレータを用いた場合には、30μm以下の位置分解能の実現が非常に困難な状況にある。この原因は、中性子コンバータとしてLiFを用いた場合に、中性子との捕獲反応で放出されるトリトンの飛程が30μm以上であるため蛍光の放出点が広がり、理想的に測定がなされても30μm以下の位置分解能とすることはできないことにある。このため、飛程が短い10B中性子コンバータを用いたシンチレータとして、焼結して作製するZnS/10半透明中性子シンチレータを使用すると、放出されるアルファ線とLiのそれぞれの飛程が9μm及び4μmと非常に短く、10μmの位置分解能を得ることができる可能性はある。しかし、シンチレータの厚みを極めて薄くすることは焼結の際の10の気泡の発生などの理由で微視的に見た場合の厚みの一様性の確保が極めて難しいため、10μmの位置分解能を得ることができない。 On the other hand, another major use of neutron scintillators is as a screen for neutron radiography. Attempts have been made at home and abroad to observe the internal state of a fuel cell or the like with a radiography apparatus having a positional resolution of about 10 μm. However, when a conventional ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator is used, 30 μm It is very difficult to realize the following position resolution. The reason for this is that when 6 LiF is used as a neutron converter, the range of Triton released by the capture reaction with neutrons is 30 μm or more, so the emission point of fluorescence is widened, and even if ideally measured, 30 μm The following position resolution cannot be obtained. For this reason, if a ZnS / 10 B 2 O 3 translucent neutron scintillator manufactured by sintering is used as a scintillator using a 10 B neutron converter with a short range, each of the emitted alpha rays and 7 Li will fly. There is a possibility that a position resolution of 10 μm can be obtained as short as 9 μm and 4 μm. However, it is extremely difficult to reduce the thickness of the scintillator because it is extremely difficult to ensure the uniformity of the thickness when viewed microscopically due to the generation of bubbles of 10 B 2 O 3 during sintering. Cannot be obtained.

[接着剤法の問題点]
10B中性子コンバータを使用した場合には、中性子捕獲反応により放出されるアルファ線とLiのそれぞれの飛程は9μm及び4μmと非常に短い。このため、ZnS/LiF半透明中性子シンチレータの作製法と同じ方法で、粉状の10B濃縮ホウ酸中性子コンバータあるいは10中性子コンバータとZnS:Ag蛍光体とを接着剤で混合した後、基板に塗布して製作すると、放出されるLiによる蛍光はほとんど放出されなくなり、発生時における蛍光の量が半減してしまう。
[Problems of the adhesive method]
When the 10 B neutron converter is used, the ranges of alpha rays and 7 Li emitted by the neutron capture reaction are as short as 9 μm and 4 μm, respectively. For this reason, the powdery 10 B enriched borate neutron converter or 10 B 2 O 3 neutron converter and ZnS: Ag phosphor were mixed with an adhesive by the same method as the method for producing the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator. Later, when it is manufactured by coating on a substrate, the emitted fluorescence of 7 Li is hardly emitted, and the amount of fluorescence at the time of generation is reduced by half.

有機系接着剤を用いてZnS/H 10BO半透明中性子シンチレータを製作した。ZnS蛍光体としては従来から使用されているP11型ZnS:Ag蛍光体である日亜化学工業製1109−041ZnS蛍光体を用い、蛍光体と10B濃縮ホウ酸の重量比としては2:1を用いた。有機系接着剤としては、シリル化ウレタン樹脂系接着剤であるコニシ(株)製SUプレミアム[ソフト]を用い、全重量の8%の量を添加した。 A ZnS / H 3 10 BO 3 translucent neutron scintillator was fabricated using an organic adhesive. As the ZnS phosphor, a conventionally used P11 type ZnS: Ag phosphor, 1109-041 ZnS phosphor manufactured by Nichia Corporation, is used, and the weight ratio of the phosphor to 10 B concentrated boric acid is 2: 1. Using. As an organic adhesive, SU Premium [Soft] manufactured by Konishi Co., Ltd., which is a silylated urethane resin adhesive, was used and an amount of 8% of the total weight was added.

このZnS/H 10BO半透明中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率を測定した結果、9.1%と従来から市販されてきた英国AST社製(Applied scintillation technologies)ZnS/LiF半透明中性子シンチレータの約3分の1の検出効率しか得られなかった。 As a result of measuring the detection efficiency of the ZnS / H 3 10 BO 3 translucent neutron scintillator for thermal neutrons, it was found to be 9.1% (Applied scintillation technologies) ZnS / 6 LiF translucent neutron commercially available from the UK. Only about one third of the detection efficiency of the scintillator was obtained.

[実施例]
図3に示すフローに従い、10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸、変性脂環式ポリアミン、及び水、エチルアルコール、メチルアルコール、水とエチルアルコールの混合液、あるいは水とメチルアルコールの混合液を混合し重合させて作製した後、硬化遅延剤としてブレンディングメディウムを加えて混合し作製した10B含有透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ZnS:Ag蛍光体と混合して作製した半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
[Example]
According to the flow shown in FIG. 3, 10 B concentrated boric acid having a 10 B isotope concentration of 90% or more, a modified alicyclic polyamine, and water, ethyl alcohol, methyl alcohol, a mixture of water and ethyl alcohol, or water and methyl After mixing and polymerizing a mixture of alcohols, 10 B-containing transparent adhesive material prepared by adding and mixing blending medium as a curing retarder was used as a neutron converter and adhesive, and a ZnS: Ag phosphor and A translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator produced by mixing will be described.

10B濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製96%10B濃縮ホウ酸を使用し、この10B濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が1.6μmのものを、以下に述べる全ての実施例で使用した。 As 10 B concentrated boric acid, 96% 10 B concentrated boric acid manufactured by Stella Chemifa Co., Ltd. was used. This 10 B concentrated boric acid was pulverized and the average particle size was 1.6 μm. Used in the examples.

[実施例1]
エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンとして、日新レジン株式会社製の主剤Z−1用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である80分型硬化剤と透明型硬化剤を用いた。80分型硬化剤及び透明型硬化剤の主原材料はイソホロンジアミンである。これらの主な性能を表1に示す。
[Example 1]
As the modified alicyclic polyamine of the epoxy curing agent, an 80 minute curing agent and a transparent curing agent, which are modified alicyclic polyamine type curing agents for the main agent Z-1 manufactured by Nissin Resin Co., Ltd., were used. The main raw material of the 80-minute curing agent and the transparent curing agent is isophorone diamine. Their main performance is shown in Table 1.

重量比で、10B濃縮ホウ酸が1に対して、80分型硬化剤の場合は0.52及び透明型硬化剤の場合は0.9を混合し、いずれも10B濃縮ホウ酸と硬化剤を加えた量の0.2倍以上の量の水を加え、超音波を付与して重合反応を加速させ、少し黄色に着色した透明な10B含有接着性物質を得た。液状のままでは、ほんの少し黄色に着色しているが、時間をかけて固化させると、ほぼ透明の10B含有透明接着性物質が得られた。 In terms of weight ratio, 10 B concentrated boric acid is 1 and 0.52 in the case of 80-minute curing agent and 0.9 in the case of transparent curing agent, and both are cured with 10 B concentrated boric acid. The amount of water more than 0.2 times the amount of the added agent was added, ultrasonic waves were applied to accelerate the polymerization reaction, and a transparent 10 B-containing adhesive substance colored slightly yellow was obtained. It remains liquid, but only have a little colored yellow and solidify over time, almost transparent 10 B containing a transparent adhesive material was obtained.

10B含有接着性物質の透過率等の性能を評価するため、容量が30ccの4つの陶器るつぼに、それぞれ10B濃縮ホウ酸1000mgと80分型硬化剤520mgを入れた後、水800mg、水400mgとメチルアルコール400mg、及び水400mgとエチルアルコール400mgの混合液の3種類の溶媒を加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ400mg加えて混合し3種類の透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。得られたいずれの10B含有接着性物質も非常に薄い黄色を呈していた。これらの10B含有接着性物質80mgを18mm×18mm×0.15mm(厚さ)のガラス板に塗布して乾燥させ、透過特性測定用サンプル1〜3とした。 In order to evaluate the performance of 10 B-containing adhesive substance such as the transmittance, 10 mg of 10 B concentrated boric acid and 520 mg of 80-minute curing agent were put in four ceramic crucibles with a capacity of 30 cc, respectively, and then 800 mg of water, Blending medium made by Windsor & Newton, which is used to delay the drying of watercolor paints after adding, mixing and polymerizing three solvents of 400 mg and 400 mg of methyl alcohol and 400 mg of water and 400 mg of ethyl alcohol. 400 mg of each was added and mixed to prepare three types of transparent 10 B-containing adhesive substances. In the polymerization, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used to accelerate the polymerization reaction by ultrasonic waves for 10 minutes. All of the obtained 10 B-containing adhesive substances had a very light yellow color. 80 mg of these 10 B-containing adhesive substances were applied to a 18 mm × 18 mm × 0.15 mm (thickness) glass plate and dried to obtain samples 1 to 3 for measuring transmission characteristics.

これら3種類の10B含有透明接着性物質サンプル1〜3の透過度は、日立製分光光度計U−3300を用いて測定した。波長が700nmの値を1として規格化した値をプロットした(図4)。水、及び水とメチルアルコールの混合液については、ほぼ同じ透過特性を示し、500nm近辺から透過度が徐々に下がり、ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルの立ち上がり波長に相当する360nmでは0.7前後となった。一方、水とエチルアルコールの混合液については、480nm近辺からの透過度の下がり方がさらにゆっくりとなり、360nmでも0.8(低下率20%)であり、最も良い透過特性を示した。結果を表2にまとめた。 The transmittances of these three types of 10 B-containing transparent adhesive material samples 1 to 3 were measured using a Hitachi spectrophotometer U-3300. Values normalized by setting the value at a wavelength of 700 nm to 1 were plotted (FIG. 4). Water and a mixture of water and methyl alcohol show substantially the same transmission characteristics, the transmittance gradually decreases from around 500 nm, and is about 0.7 at 360 nm corresponding to the rising wavelength of the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag phosphor. It became. On the other hand, for the liquid mixture of water and ethyl alcohol, the method of decreasing the transmittance from around 480 nm was further slow, and even at 360 nm, it was 0.8 (decrease rate of 20%), indicating the best transmission characteristics. The results are summarized in Table 2.

そこで、容量30ccの陶器るつぼに、10B濃縮ホウ酸500mg、80分型硬化剤260mg、及び水200mgとメチルアルコール200mgの混合液を加えて混合し重合させた後、ウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ200mg加えて混合し、透明な10B含有接着性物質を製作した。この10B含有透明接着性物質に水400mgを加え混合した後、下記で述べる2種類のZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて混合し、5cmm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル4〜5を製作した。 Therefore, after mixing and polymerizing 10 B concentrated boric acid 500 mg, 80-minute curing agent 260 mg, water 200 mg and methyl alcohol 200 mg in a pottery crucible having a capacity of 30 cc, blending medium manufactured by Windsor & Newton 200 mg of each was added and mixed to prepare a transparent 10 B-containing adhesive substance. After adding 400 mg of water to the 10 B-containing transparent adhesive substance and mixing, 1250 mg of two types of ZnS: Ag phosphors described below are added and mixed to form an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness). It was applied, dried and solidified to produce translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 4-5.

サンプル4で用いたZnS:Ag蛍光体はアルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体である。蛍光体の色は極めて薄い茶褐色を呈する。また、サンプル5で用いたZnS:Ag蛍光体はP11型蛍光体である日亜化学工業製1109−041蛍光体である。蛍光体の色は白色である。   The ZnS: Ag phosphor used in Sample 4 is a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.51. The color of the phosphor is very light brown. The ZnS: Ag phosphor used in Sample 5 is a 1109-041 phosphor manufactured by Nichia Corporation, which is a P11 type phosphor. The color of the phosphor is white.

アルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体は以下の工程により製作した。   A ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.51 was manufactured by the following process.

中心の粒度が8μmの硫化亜鉛50gに対して、硫化亜鉛の重量の0.015%に相当する硝酸銀と、硫化亜鉛の重量の6%に相当する塩化リチウムと、硫化亜鉛の重量の0.12%に相当する硫化ストロンチウムと、を添加し、蒸留水20ccを加えて混合した後、乾燥させた。黒鉛製るつぼ(外側が60mmφで長さが50mm、内部が直径30mmφで底の厚さが10mm、上蓋の厚さ10mm、材料を入れる容積は直径30mmφで長さ30mm、上蓋の中心には、内部で焼成材料から発生する昇華物の一部を逃すための1mmφの穴を設けた)に乾燥させた焼成材料を入れた後、上蓋を閉め、電気炉にいれて焼成を行った。電気炉としては(株)デンケン社製の電気炉KDF―S70型を使用した。焼成は以下の条件で行った。
焼成温度:820℃
カバーガス:COを2リッター/分で流す
焼成時間:2時間
焼成された焼結物を粉状にした後、水で洗浄し、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体とした。
For 50 g of zinc sulfide having a center particle size of 8 μm, silver nitrate corresponding to 0.015% of the weight of zinc sulfide, lithium chloride corresponding to 6% of the weight of zinc sulfide, and 0.12 of the weight of zinc sulfide. % Of strontium sulfide corresponding to% was added, 20 cc of distilled water was added and mixed, and then dried. Graphite crucible (outside is 60 mmφ, length is 50 mm, inside is 30 mmφ, bottom thickness is 10 mm, top lid thickness is 10 mm, volume for material is 30 mmφ, length is 30 mm, center of top lid is The dried calcined material was put into a 1 mmφ hole for releasing a part of the sublimate generated from the calcined material in (1), and then the upper lid was closed, and the product was fired in an electric furnace. An electric furnace KDF-S70 type manufactured by Denken Co., Ltd. was used as the electric furnace. Firing was performed under the following conditions.
Firing temperature: 820 ° C
Cover gas: Firing time of flowing CO 2 at 2 liters / minute: 2 hours After the fired sintered product was powdered, it was washed with water to obtain a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection.

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体のアルファ線照射とガンマ線照射に対しての蛍光特性を調べた。蛍光特性を測定するサンプルは、顕微鏡用カバーガラス(サイズ:18mmx18m、厚さ0.15mm)の上にニトムズ社製両面テープを張った後片面に粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の粉末を塗布した。この操作により両面テープの片面にZnS:Ag蛍光体粒子をほぼ一層塗布することができる。この方法を用いた場合のアルファ線照射に対する蛍光量(蛍光スペクトルの蛍光強度の積分値)に対する測定誤差は±10%である。
測定サンプルを蛍光光度計の励起光照射系のサンプル位置に設置してアルファ線照射及びガンマ線照射による蛍光スペクトルの測定を行った。
The fluorescence characteristics of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with respect to alpha ray irradiation and gamma ray irradiation were examined. Samples for measuring fluorescence characteristics were coated with Nitoms double-sided tape on a microscope cover glass (size: 18 mm x 18 m, thickness 0.15 mm) and then coated with powder of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection on one side. did. By this operation, almost one layer of ZnS: Ag phosphor particles can be applied to one side of the double-sided tape. When this method is used, the measurement error with respect to the amount of fluorescence (integrated value of the fluorescence intensity of the fluorescence spectrum) with respect to irradiation with alpha rays is ± 10%.
The measurement sample was placed at the sample position of the excitation light irradiation system of the fluorometer, and the fluorescence spectrum was measured by alpha ray irradiation and gamma ray irradiation.

なお、本発明で述べているアルファ線及びガンマ線を照射して得られる蛍光スペクトルの測定は、以下に示す機材と条件で行った。   In addition, the measurement of the fluorescence spectrum obtained by irradiating the alpha ray and the gamma ray described in the present invention was performed under the equipment and conditions shown below.

測定装置として株式会社日立製作所製分光蛍光光度計F−2500を使用し蛍光スリットを20nmに固定して測定した。アルファ線照射の際の線源としては英国アマシャム社製241Amアルファ線源(直径5mmφ,線源強度:約1MBq)を使用し、ガンマ線照射の際の線源としては、同じ241Amアルファ線源(直径5mmφ,線源強度:約1MBq)にアルミホイル(厚さ12μm)4枚からなるアルファ線遮蔽体を取り付けて60keVのガンマ線を照射した。 A spectrofluorimeter F-2500 manufactured by Hitachi, Ltd. was used as a measuring device, and the measurement was performed with the fluorescent slit fixed at 20 nm. A 241 Am alpha source (diameter: 5 mmφ, source intensity: about 1 MBq) manufactured by Amersham, UK is used as a radiation source for alpha radiation, and the same 241 Am alpha radiation source is used for gamma radiation. An alpha ray shield consisting of four aluminum foils (thickness 12 μm) was attached to (diameter 5 mmφ, radiation source strength: about 1 MBq), and 60 gV gamma rays were irradiated.

得られた硫化ストロンチウム0.12%添加の粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体のアルファ線照射蛍光スペクトルとガンマ線照射により求めたガンマ線照射蛍光スペクトルをその最大値を1としてそれぞれ規格化した蛍光スペクトルとした後、アルファ線照射蛍光スペクトルからガンマ線照射蛍光スペクトルを差し引くことによりアルファ線有感蛍光スペクトル求め、得られたこれら3種類の蛍光スペクトルを図12に示す。   The obtained fluorescence spectrum obtained by normalizing the alpha-ray-irradiated fluorescence spectrum of the obtained ZnS: Ag phosphor added with 0.12% strontium sulfide and the gamma-ray-irradiated fluorescence spectrum obtained by gamma-ray irradiation with the maximum value as 1, respectively. Then, by subtracting the gamma ray irradiation fluorescence spectrum from the alpha ray irradiation fluorescence spectrum, an alpha ray sensitive fluorescence spectrum was obtained, and these three types of fluorescence spectra obtained are shown in FIG.

図12から、アルファ線を照射した際に放出される320nm〜580nmの蛍光スペクトルでピーク波長が395nm〜410nmであるアルファ線有感蛍光スペクトルと、ガンマ線あるいは電子線を照射した際に放出される380nm〜560nmにわたる蛍光スペクトルでピーク波長が435nm〜450nmである蛍光スペクトルに対応したガンマ線有感蛍光スペクトルとが、合成された蛍光スペクトルを示す粒子線検出用銀賦活硫化亜鉛(ZnS:Ag)蛍光体において、アルファ線有感蛍光スペクトルとガンマ線有感蛍光スペクトルを足し合わせた全蛍光スペクトルの強度に対して、ガンマ線有感蛍光スペクトルの強度の割合(アルファ線検出割合)は0.51であった。   From FIG. 12, an alpha-sensitive fluorescence spectrum having a peak wavelength of 395 nm to 410 nm in a fluorescence spectrum of 320 nm to 580 nm emitted when irradiated with alpha rays, and 380 nm emitted when irradiated with gamma rays or electron beams. In a silver activated zinc sulfide (ZnS: Ag) phosphor for particle beam detection showing a synthesized fluorescence spectrum, a gamma ray sensitive fluorescence spectrum corresponding to a fluorescence spectrum having a peak wavelength of 435 nm to 450 nm in a fluorescence spectrum extending up to 560 nm The intensity ratio (alpha ray detection ratio) of the gamma ray sensitive fluorescence spectrum was 0.51 with respect to the intensity of the total fluorescence spectrum obtained by adding the alpha ray sensitive fluorescence spectrum and the gamma ray sensitive fluorescence spectrum.

製作した半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル4〜5の厚さを測定した結果、いずれも約350μmであった。 As a result of measuring the thickness of the manufactured translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 4 to 5, it was about 350 μm.

半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル4〜5について、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。 For translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 4-5, using a Am-Li-ray source 7.4GBq as neutron sources, it was measured detection characteristics with thermalized in paraffin blocks 5cm thickness.

ZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータに中性子を照射した際得られるパルス信号をオシロスコープで測定し、中性子に対しての検出特性を測定した。シンチレータ試料の片側の面に光電子増倍管を配置して中性子信号を検出した。光電子増倍管としては浜松ホトニクス製R1924Aを用い、印加電圧1000Vで使用した。得られた中性子蛍光信号はレクロイ社製LT344型オシロスコープを用いて波形データの収集を行った。収集条件としては、垂直感度100mV/div、時間感度1μs/div、トリガレベル32mVに設定し、サンプリング周波数500MHzで測定した。2000信号を測定し、これらの信号を平均化して得た2種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの中性子信号波形を従来のAST社製ZnS/LiF半透明シンチレータの中性子信号波形と共に図6に示す。粒子線検出用ZnS蛍光体:Agを使用したサンプル4の中性子信号波形が1μs以降に急速に減少するのに対して、従来のP11型ZnS蛍光体:Agを使用したシンチレータサンプル5はゆっくり減少しアフターグローの影響を受けていることが良くわかる。しかし、同じ従来のP11型ZnS蛍光体:Agを使用しているAST社製ZnS/LiF半透明シンチレータに比較するとアフターグローの影響は約半分となっており、10B中性子コンバータの方がLi中性子コンバータに対してアフターグローの影響が少なくなることが確認できた。 A pulse signal obtained when a neutron was irradiated to a semi-transparent neutron scintillator of a ZnS / 10 B neutron converter was measured with an oscilloscope, and the detection characteristics for neutrons were measured. A neutron signal was detected by placing a photomultiplier tube on one side of the scintillator sample. R1924A manufactured by Hamamatsu Photonics was used as the photomultiplier tube, and it was used at an applied voltage of 1000V. The obtained neutron fluorescence signal was subjected to waveform data collection using an LT344 type oscilloscope manufactured by LeCroy. The collection conditions were set at a vertical sensitivity of 100 mV / div, a time sensitivity of 1 μs / div, a trigger level of 32 mV, and a sampling frequency of 500 MHz. The neutron signal waveforms of two types of semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillators obtained by measuring 2000 signals and averaging these signals are shown together with the neutron signal waveforms of conventional AST ZnS / 6 LiF translucent scintillators. It is shown in FIG. While the neutron signal waveform of the sample 4 using the ZnS phosphor for particle beam detection: Ag rapidly decreases after 1 μs, the scintillator sample 5 using the conventional P11 type ZnS phosphor: Ag slowly decreases. You can see that it is influenced by afterglow. However, the effect of the afterglow is about half that of the AST ZnS / 6 LiF translucent scintillator using the same conventional P11 type ZnS phosphor: Ag, and the 10 B neutron converter has 6 It was confirmed that the influence of afterglow on the Li neutron converter was reduced.

また、熱中性子に対する検出効率は、各パルス信号波形の取得時に記録されたタイムスタンプを調べ一定時間内に取得されたパルス信号波形の数を求めることによりまず計数率を導出した後、検出効率が既知のLiガラスシンチレータの計数率と相対比較を行うことにより求めた。粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を使用したシンチレータサンプル4の検出効率は22.8%、P11型ZnS:Ag蛍光体を使用したシンチレータサンプル5の検出効率は22.3%であった。 In addition, the detection efficiency for thermal neutrons is determined by examining the time stamp recorded at the time of acquisition of each pulse signal waveform and obtaining the number of pulse signal waveforms acquired within a certain period of time to derive the count rate first. It was determined by performing counting rate and relative comparison of the known 6 Li glass scintillator. The detection efficiency of the scintillator sample 4 using the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection was 22.8%, and the detection efficiency of the scintillator sample 5 using the P11 type ZnS: Ag phosphor was 22.3%.

得られた信号を基にアフターグローの影響を調べるために蛍光寿命特性の解析を行った。ZnS:Ag蛍光体の短い成分に当たる減衰時間は1μs以下であるといわれているので、1μsまで積分することで得られた総信号電圧の0.632倍(1−e−1に該当)にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を短減衰時間と定義した。また、1パルスの中性子信号の1μsあるいは8μsまでの平均の積分信号電圧を蛍光のフォトン数に換算した値を1μsの平均フォトン数あるいは8μsの平均フォトン放出量と定義した。そして、アフターグローに当たる長い成分の減衰時間を8μsまでの積分で得られた総信号電圧の0.632倍(1−e−1に該当)にあたる値に積分信号電圧が達した経過時間を長減衰時間と定義した。 In order to investigate the influence of afterglow based on the obtained signal, the fluorescence lifetime characteristics were analyzed. Since it is said that the decay time corresponding to a short component of ZnS: Ag phosphor is 1 μs or less, the value corresponds to 0.632 times (corresponding to 1-e −1 ) of the total signal voltage obtained by integrating up to 1 μs. The elapsed time when the integrated signal voltage reached is defined as the short decay time. Further, a value obtained by converting an average integrated signal voltage of 1 pulse or 1 μs of a pulse neutron signal into a photon number of fluorescence was defined as an average photon number of 1 μs or an average photon emission amount of 8 μs. The decay time of the long component that hits the afterglow is a long decay of the elapsed time when the integrated signal voltage reaches 0.632 times the total signal voltage obtained by integration up to 8 μs (corresponding to 1-e −1 ). Defined as time.

P11型ZnS:Ag蛍光体を用いた本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル5と、同様にP11型ZnS:Ag蛍光体を用いた従来のZnS/LiF半透明シンチレータである英国AST社製シンチレータの短減衰時間と長減衰時間を比較する。本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの短減衰時間は0.39μs、長減衰時間は2.31μsであった。これに対し、英国AST社製シンチレータの短減衰時間は0.44μs、長減衰時間が2.84μsであった。比較すると、本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの短減衰時間では88%及び長減衰時間では80%の時間と改善された。 United Kingdom which is a semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator sample 5 of the present invention using a P11 type ZnS: Ag phosphor and a conventional ZnS / 6 LiF translucent scintillator similarly using a P11 type ZnS: Ag phosphor. The short decay time and the long decay time of the AST scintillator are compared. The translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator of the present invention had a short decay time of 0.39 μs and a long decay time of 2.31 μs. In contrast, the short decay time of the British AST scintillator was 0.44 μs and the long decay time was 2.84 μs. In comparison, the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator of the present invention improved with a short decay time of 88% and a long decay time of 80%.

一方、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル4の短減衰時間は0.26μs、長減衰時間は1.26μsであった。従来のAST社製シンチレータと比較すると、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータは、短減衰時間では60%及び長減衰時間では44%の時間となり大きく改善されことが分かった。 On the other hand, the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator sample 4 using the particle beam detecting ZnS: Ag phosphor had a short decay time of 0.26 μs and a long decay time of 1.26 μs. Compared with the conventional AST scintillator, the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator using the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection has a large decay time of 60% and a long decay time of 44%. It was found that it was improved.

また、1μsまで積分することで得られた総信号電圧は1μsの時間の間に放出された蛍光量に比例するため、あらかじめフォトン放出量のわかったLiガラスシンチレータの総信号電圧を使用して中性子信号毎にフォトン数を求めた。求めたフォトン数を用いて、P11型ZnS:Ag蛍光体を用いた本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル5と粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル4及び市販されているAST社製ZnS/LiF半透明中性子シンチレータの3つのフォトン数分布を比較して図7に示す。この結果より、従来のAST社製シンチレータのフォトン数分布に比較して、サンプル4のシンチレータとサンプル5のシンチレータは少しフォトン数が少ない領域にピークはあるものの、ほぼ同じフォトン数分布が得られることが分かった。 In addition, since the total signal voltage obtained by integrating up to 1 μs is proportional to the amount of fluorescence emitted during the time of 1 μs, the total signal voltage of the 6 Li glass scintillator in which the photon emission amount is known in advance is used. The number of photons was obtained for each neutron signal. Using the obtained number of photons, the translucent ZnS: 10 B converter neutron scintillator sample 5 of the present invention using a P11-type ZnS: Ag phosphor and the translucent of the present invention using a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection are used. FIG. 7 shows a comparison of three photon number distributions of a ZnS / 10 B converter neutron scintillator sample 4 and a commercially available AST ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator. From this result, although the scintillator of sample 4 and the scintillator of sample 5 have a peak in a region where the number of photons is slightly smaller than that of the conventional AST scintillator, almost the same photon number distribution can be obtained. I understood.

さらに、1μsの平均フォトン放出量は、従来のAST社製シンチレータが24000フォトン/パルスであるのに対して、本発明の粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータは16000フォトン/パルス及びP11型ZnS:Ag蛍光体を用いた本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル5は17000フォトン/パルスであった。Liガラスシンチレータの平均のフォトン放出量が6000フォトン/パルスであることから十分な放出量が得られることが分かった。 Furthermore, the average photon emission amount of 1 μs is 24000 photons / pulse in the conventional AST scintillator, whereas the translucent ZnS / 10 B converter using the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection of the present invention. The neutron scintillator was 16000 photons / pulse and the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator sample 5 of the present invention using P11 type ZnS: Ag phosphor was 17000 photons / pulse. Since the average photon emission amount of the 6 Li glass scintillator is 6000 photons / pulse, it was found that a sufficient emission amount can be obtained.

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル4の検出効率、短減衰時間及び長減衰時間について、10B濃縮ホウ酸と80分型硬化剤の重量比による変化を調べた。80分硬化剤の量を1として、検出効率については図8に、短減衰時間及び長減衰時間については図9にプロットした。 Regarding the detection efficiency, short decay time and long decay time of translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator sample 4 using ZnS: Ag phosphor for particle beam detection, the weight ratio of 10 B concentrated boric acid and 80 minute curing agent We investigated the changes caused by. The detection efficiency was plotted in FIG. 8, and the short decay time and long decay time were plotted in FIG.

[実施例2]
変性脂環式ポリアミンを用いたもう一つの実施例として、高位置分解能の中性子ラジオグラフィに使用する厚さが非常に薄い15μmのスクリーン用半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの作製例について述べる。
[Example 2]
As another example using a modified alicyclic polyamine, an example of producing a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator for a screen with a very small thickness of 15 μm used for high-position resolution neutron radiography will be described.

10B濃縮ホウ酸500mgに80分型硬化剤260mgを加えた後、水200mgとメチルアルコール200mgの混合液を溶媒として加えて混合し透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては超音波洗浄機を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。この10B含有接着性物質を水1200mgとメチルアルコール1200mgの混合液で希釈した後、ZnS:Ag,Al蛍光体と混合し、その半分の量を10cm×10cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化して、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを製作した。ZnS:Ag,Al蛍光体は、市販のP11型ZnS:Ag,Cl蛍光体と比較して、放出されるアルファ線に対する蛍光量が約1.4倍多い。本実施例では、蛍光体の粒度もできるだけ小さい平均粒度が2.5μmの日亜化学工業製1109−149蛍光体を用いた。固化後、半透明ZnS/10B中性子コンバータ中性子シンチレータの厚さを測定した結果、15μmの厚さであった。本シンチレータは6か月以上経過してもひび割れを生ずることはなかった。 After adding 260 mg of 80-minute curing agent to 500 mg of 10 B concentrated boric acid, a mixed solution of 200 mg of water and 200 mg of methyl alcohol was added as a solvent and mixed to prepare a transparent 10 B-containing adhesive substance. In the polymerization, the polymerization reaction was promoted by ultrasonic waves for 10 minutes using an ultrasonic cleaner. This 10 B-containing adhesive substance was diluted with a mixture of 1200 mg of water and 1200 mg of methyl alcohol, and then mixed with ZnS: Ag, Al phosphor, half of which was 10 cm × 10 cm × 0.3 mm (thickness). A translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator was manufactured by applying to an aluminum substrate, drying and solidifying. The ZnS: Ag, Al phosphor has about 1.4 times the amount of fluorescence with respect to the emitted alpha rays compared to the commercially available P11 type ZnS: Ag, Cl phosphor. In this example, a 1109-149 phosphor manufactured by Nichia Corporation having an average particle size of 2.5 μm, which is as small as possible, was used. After solidification, the thickness of the translucent ZnS / 10 B neutron converter neutron scintillator was measured and found to be 15 μm thick. The scintillator did not crack even after 6 months.

この半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例1と同じ方法を用い、中性子に対する検出効率とフォトンの総放出量を求めた。フォトンの総放出量は、検出効率と8μsまでの時間に得られたフォトンの数との積として求めた。その結果、検出効率は5%であり、フォトンの総放出量2700フォトンであった。従来から世界的に市販されている英国AST社製ZnS/LiF半透明中性子シンチレータの検出効率が30.4%、フォトンの総放出量が14500フォトンであることから、比較すると、420μm厚さのある英国AST社製シンチレータに対して15μmと約30分の1の厚さの本シンチレータにもかかわらず、検出効率では約6分の1、フォトンの総放出量も約6分の1であることがわかった。 This semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator, with Am-Li-ray source 7.4GBq as neutron sources, were measured detection characteristics with thermalized in paraffin blocks 5cm thickness. About the characteristic measuring method, the same method as Example 1 was used and the detection efficiency with respect to a neutron and the total discharge | release amount of a photon were calculated | required. The total amount of photons emitted was determined as the product of the detection efficiency and the number of photons obtained in the time up to 8 μs. As a result, the detection efficiency was 5%, and the total photon emission amount was 2700 photons. The detection efficiency of ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator manufactured by AST in the UK that has been commercially available worldwide is 30.4%, and the total emission amount of photons is 14500 photons. Despite the scintillator of 15 μm and about 1 / 30th the thickness of a British AST scintillator, the detection efficiency is about 1/6, and the total photon emission is about 1/6. I understood.

[実施例3]
変性脂環式ポリアミンの代わりに変性脂肪族ポリアミンを用いた実施例について述べる。
[Example 3]
An example in which a modified aliphatic polyamine is used in place of the modified alicyclic polyamine will be described.

変性脂肪族ポリアミンとして日新レジン株式会社製の主剤Z−1用の変性脂肪族ポリアミン型硬化剤である20分型硬化剤を用いた。本硬化剤の主な仕様を表1に示す。   As the modified aliphatic polyamine, a 20 minute curing agent which is a modified aliphatic polyamine type curing agent for the main agent Z-1 manufactured by Nissin Resin Co., Ltd. was used. Table 1 shows the main specifications of the hardener.

容量30ccの陶器るつぼに10B濃縮ホウ酸500mg、20分型硬化剤150mg及び水200mgとメチルアルコール200mgの混合液を加えて混合し重合させた後、ウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムを200mg加えて混合し透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては超音波洗浄機を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。本10B含有透明接着性物質は極めて薄い赤色を呈した。 After mixing and polymerizing 10 B concentrated boric acid 500 mg, 20-minute curing agent 150 mg, water 200 mg and methyl alcohol 200 mg in a pottery crucible with a capacity of 30 cc, 200 mg of Windsor &Newton's blending medium was added. A transparent 10 B-containing adhesive material was prepared by mixing. In the polymerization, the polymerization reaction was promoted by ultrasonic waves for 10 minutes using an ultrasonic cleaner. This 10 B containing transparent adhesive material exhibited extremely thin red.

この10B含有接着性物質を水400mgで希釈した後、ZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて混合した後、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを製作した。ZnS蛍光体としては、実施例1と同様、アルファ線検出割合が0.51の粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。 After diluting the 10 B-containing adhesive substance with 400 mg of water, 1250 mg of ZnS: Ag phosphor was added and mixed, then applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified. A semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator was fabricated. As the ZnS phosphor, as in Example 1, a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.51 was used.

この半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例1と同じ方法を用いた。その結果、検出効率は25.2%、1μsの平均フォトン放出量は18000フォトン/パルスであった。 This semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator, with Am-Li-ray source 7.4GBq as neutron sources, were measured detection characteristics with thermalized in paraffin blocks 5cm thickness. About the characteristic measuring method, the same method as Example 1 was used. As a result, the detection efficiency was 25.2%, and the average photon emission amount at 1 μs was 18000 photons / pulse.

[実施例4]
変性脂環式ポリアミンの代わりに脂肪族ジアミンを用いた実施例について述べる。脂肪族ジアミンとしては、デンマークStruers社製の2−メチル・ペンタメチレン・ジアミンを用いた。
[Example 4]
An example in which an aliphatic diamine is used in place of the modified alicyclic polyamine will be described. As the aliphatic diamine, 2-methyl pentamethylene diamine manufactured by Danish Struers was used.

容量30ccの陶器るつぼに10B濃縮ホウ酸500mg、脂肪族ジアミン130mg及び水200mgとエチルアルコール200mgの混合液を加えて混合し重合させた後、ウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ200mg加えて混合し透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては超音波洗浄機を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。本10B含有透明接着性物質の色は透明であった。 After mixing and polymerizing 10 B concentrated boric acid 500 mg, aliphatic diamine 130 mg, water 200 mg and ethyl alcohol 200 mg in a 30 cc pottery crucible, 200 mg each of Windsor &Newton's blending medium was added and mixed. A transparent 10 B-containing adhesive material was prepared. In the polymerization, the polymerization reaction was promoted by ultrasonic waves for 10 minutes using an ultrasonic cleaner. The color of the 10 B-containing transparent adhesive material was clear.

この10B含有接着性物質を水400mgで希釈し、ZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて混合した後、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に半分の量を塗布し乾燥させて固化し、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを製作した。ZnS蛍光体としては、上記で述べたアルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。 This 10 B-containing adhesive substance is diluted with 400 mg of water, and 1250 mg of ZnS: Ag phosphor is added and mixed. After that, a half amount is applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness) and dried. Solidified to produce a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator. As the ZnS phosphor, the particle beam detection ZnS: Ag phosphor having the alpha ray detection ratio described above of 0.51 was used.

このZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータについて、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例1と同じ方法を用い、中性子に対する検出効率と平均のフォトン放出量を求めた。検出効率は28.2%、1μsの平均フォトン放出量18000フォトン/パルスであった。検出特性が良いのは、脂肪族ジアミンが10B濃縮ホウ酸と重合して透明になる重量が変性脂環式ポリアミンの重量の50%と非常に少ないために、
n+10B−>Li+α
反応により放出されるLiとアルファ線、特に平均飛程が非常に短いLiによる発光が増加したためと考えられる。
This ZnS / 10 B neutron converter translucent neutron scintillator, with Am-Li-ray source 7.4GBq as neutron sources, were measured detection characteristics with thermalized in paraffin blocks 5cm thickness. About the characteristic measuring method, the same method as Example 1 was used and the detection efficiency with respect to neutrons and the average photon emission amount were obtained. The detection efficiency was 28.2%, the average photon emission amount of 1 μs was 18000 photons / pulse. The detection property is good because the weight of the aliphatic diamine polymerized with 10 B concentrated boric acid to become transparent is very small, 50% of the weight of the modified alicyclic polyamine,
n + 10 B-> 7 Li + α
7 Li and alpha rays emitted by the reaction is considered that since the light emission has increased, especially the average range is due to a very short 7 Li.

実施例3と実施例4の結果を表4にまとめた。   The results of Example 3 and Example 4 are summarized in Table 4.

[実施例5]
10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸、変性脂環式ポリアミン、及び水とエチルアルコールの混合液を混合し、完全に反応し重合して透明になるようにした10B濃縮ホウ酸の量に対する変性脂環式ポリアミンの量を少なくして作製した後、ブレンディングメディウムを加えて混合し作製した10B含有半透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ZnS:Ag蛍光体と混合した後、基板に塗布して乾燥し固化して作製した半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
[Example 5]
10 B isotope concentration of 90% or more of the 10 B enriched boric acid, modified cycloaliphatic polyamines, and a mixture of water and ethyl alcohol were mixed, fully reacted polymerized 10 was set to transparent B concentrated after prepared by reducing the amount of modified cycloaliphatic polyamine relative to the amount of boric acid, using the 10 B containing translucent adhesive material prepared by mixing the addition of blending medium as a neutron converter and adhesives, ZnS: Ag A translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator prepared by mixing with a phosphor, applying to a substrate, drying and solidifying will be described.

10B濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製96%10B濃縮ホウ酸を使用し、この10B濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が1.6μmのものを使用した。エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンについては日新レジン株式会社製の主剤Z−1用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である80分型硬化剤を用いた。 As 10 B concentrated boric acid, 96% 10 B concentrated boric acid manufactured by Stella Chemifa Co. was used, and the 10 B concentrated boric acid was pulverized, and the average particle size was 1.6 μm. For the modified alicyclic polyamine of the epoxy curing agent, an 80 minute curing agent which is a modified alicyclic polyamine type curing agent for the main agent Z-1 manufactured by Nissin Resin Co., Ltd. was used.

2つの容量30ccの陶器るつぼに10B濃縮ホウ酸500mgと、反応後透明となる80分型硬化剤の量260mgの0.8倍及び0.7倍に当たる208mg及び182mgを加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ200mg加えて混合し、2種類の透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。できたいずれの10B含有半透明接着性物質も少し白色に白濁した。 Two ceramic ceramic crucibles with a capacity of 30 cc, 10 B concentrated boric acid 500 mg and 208 mg and 182 mg corresponding to 0.8 and 0.7 times the amount of 80-minute curing agent that becomes transparent after reaction are added and mixed to polymerize. After that, 200 mg each of Windsor &Newton's blending medium used for delaying the drying of the watercolor paint was added and mixed to produce two types of transparent 10 B-containing adhesive substances. In the polymerization, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used to accelerate the polymerization reaction by ultrasonic waves for 10 minutes. Any 10 B-containing translucent adhesive material that was made was slightly white and cloudy.

それぞれの10B含有半透明接着性物質を水400mgで希釈しZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて混合した後、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル6〜7を製作した。ZnS蛍光体としては、アルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。これら2個のシンチレータは2か月後に溝の細い割れ目が少し生じた。 Each 10 B-containing translucent adhesive substance is diluted with 400 mg of water, 1250 mg of ZnS: Ag phosphor is added and mixed, then applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified. Then, semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 6 to 7 were produced. As the ZnS phosphor, a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.51 was used. In these two scintillators, a slight crack in the groove occurred after two months.

硬化剤の量が0.8倍と0.7倍の2種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル6及び7について、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例1と同じ方法を用い、熱中性子に対する検出効率及び短減衰時間と長減衰時間を求めた。その結果、硬化剤の量が0.8倍と0.7倍の2種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの検出効率はそれぞれ、サンプル6が21.1%、サンプル7が21.9%であった。 For two types of translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 6 and 7 with the amount of hardener 0.8 times and 0.7 times, an Am-Li ray source 7.4 GBq is used as a neutron source, and a paraffin block The detection characteristics were measured by thermal neutronization at a thickness of 5 cm. About the characteristic measuring method, the same method as Example 1 was used and the detection efficiency with respect to a thermal neutron and short decay time and long decay time were calculated | required. As a result, the detection efficiencies of the two types of translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillators with the amount of curing agent 0.8 times and 0.7 times are 21.1% for sample 6 and 21.9 for sample 7 respectively. %Met.

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いたZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの検出効率、短減衰時間及び長減衰時間については、10B濃縮ホウ酸と80分型硬化剤の重量比による変化を調べるために、80分硬化剤の量を0.8及び0.7として、検出効率については図8に、短減衰時間及び長減衰時間については図9にプロットした。 For the detection efficiency, short decay time, and long decay time of ZnS / 10 B neutron converter translucent neutron scintillator using ZnS: Ag phosphor for particle beam detection, the weight ratio of 10 B concentrated boric acid to 80 minute curing agent In order to investigate the change due to the above, the amount of curing agent for 80 minutes was 0.8 and 0.7, the detection efficiency was plotted in FIG. 8, and the short decay time and long decay time were plotted in FIG.

[実施例6]
10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸、変性脂環式ポリアミン、及び水とエチルアルコールの混合液を混合し、完全に反応し重合して透明になるようにした10B濃縮ホウ酸の量に対する変性脂環式ポリアミンの量を60%から20%まで下げて加えて混合し反応させた後、ブレンディングメディウムを加えて混合して作製した10B含有半透明接着性物質を中性子コンバータ兼接着剤として使用し、ZnS:Ag蛍光体と混合した後、基板に塗布して乾燥し固化して作製した半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
[Example 6]
10 B isotope concentration of 90% or more of the 10 B enriched boric acid, modified cycloaliphatic polyamines, and a mixture of water and ethyl alcohol were mixed, fully reacted polymerized 10 was set to transparent B concentrated The amount of modified alicyclic polyamine with respect to the amount of boric acid was reduced from 60% to 20%, mixed and reacted, then blended with a blending medium and mixed with 10 B-containing translucent adhesive substance produced by neutron A translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator that is used as a converter and adhesive, mixed with a ZnS: Ag phosphor, applied to a substrate, dried and solidified will be described.

10B濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製96%10B濃縮ホウ酸を使用し、この10B濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が1.6μmのものを使用した。エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンについては日新レジン株式会社製の主剤Z−1用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である80分型硬化剤を用いた。 As 10 B concentrated boric acid, 96% 10 B concentrated boric acid manufactured by Stella Chemifa Co. was used, and the 10 B concentrated boric acid was pulverized, and the average particle size was 1.6 μm. For the modified alicyclic polyamine of the epoxy curing agent, an 80 minute curing agent which is a modified alicyclic polyamine type curing agent for the main agent Z-1 manufactured by Nissin Resin Co., Ltd. was used.

5つの容量30ccの陶器るつぼに10B濃縮ホウ酸500mg、反応後透明となる80分型硬化剤の量260mgの0.6倍、0.5倍、0.4倍、0.3倍そして0.2倍に当たる156mg、130mg、104mg、78mgそして52mg及び水200mgとエチルアルコール200mgの混合液それぞれ加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ200mg加えて混合し5種類の透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。できたいずれの10B含有半透明接着性物質も白色に白濁した。 In 5 pottery pots of 30 cc, 10 B concentrated boric acid 500 mg, the amount of 80-minute curing agent that becomes transparent after reaction, 260 mg 0.6 times, 0.5 times, 0.4 times, 0.3 times and 0 Made by Windsor & Newton, which is used to delay the drying of watercolor paints after adding 156 mg, 130 mg, 104 mg, 78 mg and 52 mg equivalent to 2 times, and mixing and polymerizing each mixture of water 200 mg and ethyl alcohol 200 mg. 200 mg of each blending medium was added and mixed to produce 5 types of transparent 10 B-containing adhesive materials. In the polymerization, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used to accelerate the polymerization reaction by ultrasonic waves for 10 minutes. Any 10 B-containing translucent adhesive material thus produced became white and cloudy.

それぞれの10B含有半透明接着性物質を水400mgで希釈しZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて混合した後、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に半分の量を塗布し乾燥させて固化し、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル8〜13を製作した。ZnS蛍光体としては、アルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。これら5個のシンチレータは6か月経過してもひび割れは生じなかった。 Each 10 B-containing translucent adhesive substance was diluted with 400 mg of water, 1250 mg of ZnS: Ag phosphor was added and mixed, and then half the amount was applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness). Drying and solidification produced semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 8-13. As the ZnS phosphor, a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.51 was used. These five scintillators did not crack even after 6 months.

硬化剤の量が0.6倍から0.2倍までの5種類のZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータについて、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例1と同じ方法を用い、熱中性子に対する検出効率及び短減衰時間と長減衰時間を求めた。その結果、硬化剤の量が0.6倍から0.2倍までの5種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの検出効率はそれぞれ、21.2%、21.5%、21.7%、19.1%そして18.2%を示すことがわかった。 About 5 kinds of ZnS / 10 B neutron converter translucent neutron scintillator with the amount of hardener from 0.6 times to 0.2 times, using Am-Li ray source 7.4 GBq as neutron source, paraffin block 5 cm thickness The detection characteristics were measured using thermal neutrons. About the characteristic measuring method, the same method as Example 1 was used and the detection efficiency with respect to a thermal neutron and short decay time and long decay time were calculated | required. As a result, the detection efficiencies of the five types of semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillators with the amount of curing agent ranging from 0.6 times to 0.2 times are 21.2%, 21.5%, and 21.7, respectively. %, 19.1% and 18.2%.

以上で示した粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いたZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの検出効率、短減衰時間及び長減衰時間については、10B濃縮ホウ酸と80分型硬化剤の重量比による変化を調べるために、80分型硬化剤の量を0.6、0.5、0.4、0.3及び0.2として、検出効率については図8に、短減衰時間及び長減衰時間については図9にプロットした。 Regarding the detection efficiency, short decay time, and long decay time of the ZnS / 10 B neutron converter translucent neutron scintillator using the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection shown above, 10 B concentrated boric acid and 80-minute curing are used. In order to examine the change due to the weight ratio of the agent, the amount of the 80-minute curing agent was set to 0.6, 0.5, 0.4, 0.3 and 0.2, and the detection efficiency is shown in FIG. Time and long decay time are plotted in FIG.

ここで、図8及び図9を使って実施例1から実施例6の検出効率、短減衰時間及び長減衰時間の結果についてまとめる。図8は、80分型硬化剤の比率を1から0.2まで変化させて熱中性子に対する検出効率の変化を示している。80分型硬化剤の重量比が1の場合は透明度が高いため検出効率が最も良い。その後、重量比を下げてゆくと濃縮ホウ酸が完全に溶けていない状態となり10B含有接着性物質は白濁してくるため、10Bの中性子捕獲反応により発生する蛍光が減少すると同時に透明度も下がるため、検出効率が下がっている。しかし、課題を解決するための手段において述べたように従来の有機系接着剤を用いて製作した半透明ZnS/H 10BO中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が9.1%であることから、いずれの検出効率も2倍以上を確保できることが分かった。 Here, the results of the detection efficiency, the short decay time, and the long decay time of Examples 1 to 6 will be summarized with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 shows the change in detection efficiency for thermal neutrons by changing the 80-minute curing agent ratio from 1 to 0.2. When the weight ratio of the 80-minute curing agent is 1, the detection efficiency is the best because the transparency is high. Thereafter, when the weight ratio is lowered, the concentrated boric acid is not completely dissolved, and the 10 B-containing adhesive substance becomes cloudy. Therefore, the fluorescence generated by the neutron capture reaction of 10 B is reduced and the transparency is also lowered. Therefore, the detection efficiency is lowered. However, as described in the means for solving the problems, the translucent ZnS / H 3 10 BO 3 neutron scintillator manufactured using a conventional organic adhesive has a detection efficiency for thermal neutrons of 9.1%. From these results, it was found that each detection efficiency can be secured twice or more.

また、短減衰時間と長減衰時間の硬化剤の重量比依存性を示す図9では、80分型硬化剤の比率が1の場合、透明度が良いため、短減衰時間及び長減衰時間とも、他に比較し短くなっている。また、80分型硬化剤の比率が下がるに従い透明度が下がるため短減衰時間及び長減衰時間とも長くなっていることが確認できる。しかし、従来の半透明ZnS/LiF中性子シンチレータであるAST社製シンチレータのアフターグローの効果を示す長減衰時間が2.82μsであるのに対して、本発明の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの長減衰時間は半分以下と非常に短くなっており、アフターグローの効果を半減されていることが確認できた。 In addition, in FIG. 9 showing the weight ratio dependence of the hardener between the short decay time and the long decay time, the transparency is good when the ratio of the 80-minute hardener is 1, so that both the short decay time and the long decay time are different from each other. It is shorter than It can also be confirmed that both the short decay time and the long decay time become longer because the transparency decreases as the ratio of the 80-minute curing agent decreases. However, while the long decay time showing the afterglow effect of the scintillator manufactured by AST, which is a conventional translucent ZnS / 6 LiF neutron scintillator, is 2.82 μs, the translucent ZnS / 10 B converter neutron of the present invention The long decay time of the scintillator was very short, less than half, confirming that the afterglow effect was halved.

[実施例7]
実施例6で説明した80分型硬化剤の比率が0.5である半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータついて、混合するZnS蛍光体の重量を10B濃縮ホウ酸(H 10BO)の重量に対して1:1ないし3:1の比とした半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて説明する。
[Example 7]
For the semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator in which the ratio of the 80-minute curing agent described in Example 6 is 0.5, the weight of the ZnS phosphor to be mixed is 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ). A translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator with a ratio of 1: 1 to 3: 1 with respect to the weight of the neutron scintillator will be described.

6つの容量30ccの陶器るつぼに10B濃縮ホウ酸500mg、反応後透明となる80分型硬化剤の量の0.5倍に当たる80分型硬化剤260mg及び水200mgとエチルアルコール200mgの混合液を加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ200mg加えて混合し6つの透明な10B含有接着性物質を製作した。それぞれの10B含有半透明接着性物質に、上記で述べた粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体として500mg、750mg、1000mg、1250mg、1500mg及び1750mgを加えて水400mgでさらに希釈した後良く混合し、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に半分の量を塗布し乾燥させて固化して6種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータサンプル13〜18を製作した。粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の10B濃縮ホウ酸500mgに対する比率は、それぞれ1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1そして3.5:1に当たる。 6 ceramics crucibles with a capacity of 30 cc, 10 B concentrated boric acid 500 mg, a mixture of 80 mg 80-minute curing agent that is 0.5 times the amount of 80-minute curing agent that becomes transparent after reaction, and 200 mg of water and 200 mg of ethyl alcohol In addition, after mixing and polymerizing, 200 mg each of Windsor &Newton's blending medium used to delay the drying of the watercolor paint was added and mixed to prepare six transparent 10 B-containing adhesive substances. Add 500 mg, 750 mg, 1000 mg, 1250 mg, 1500 mg and 1750 mg as the above-described ZnS: Ag phosphor for particle beam detection to each 10 B-containing translucent adhesive substance, further dilute with 400 mg water and mix well. Half of the amount was applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified to produce six types of translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator samples 13-18. The ratio of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection to 500 mg of 10 B concentrated boric acid was 1: 1, 1.5: 1, 2: 1, 2.5: 1, 3: 1 and 3.5: 1, respectively. It hits.

これら6種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについて、中性子線源としてAm−Li線源7.4GBqを用い、パラフィンブロック5cm厚で熱中性子化して検出特性を測定した。特性測定法については、実施例1と同じ方法を用い、それぞれ熱中性子に対する検出効率及び短減衰時間と長減衰時間を求めた。 About these six types of semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillators, Am-Li radiation source 7.4 GBq was used as a neutron radiation source, thermal neutronization was performed with a paraffin block thickness of 5 cm, and detection characteristics were measured. About the characteristic measuring method, the same method as Example 1 was used and the detection efficiency with respect to a thermal neutron and the short decay time and long decay time were calculated | required, respectively.

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の10B濃縮ホウ酸500mgに対する比率が1:1から3.5:1まで変化した場合のZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの検出効率の変化を図10に示す。この結果により、比率が2:1で熱中性子に対する検出効率が最も良い値18.1%を示すことがわかった。なお、3.5:1の場合には接着材料が減少したため接着能力が減少しひび割れを起こしてしまった。 The figure shows the change in the detection efficiency of a semitransparent neutron scintillator for ZnS / 10 B neutron converter when the ratio of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection to 500 mg of 10 B concentrated boric acid is changed from 1: 1 to 3.5: 1. 10 shows. As a result, it was found that the detection efficiency for thermal neutrons was 18.1% with the ratio of 2: 1. In the case of 3.5: 1, since the adhesive material was reduced, the adhesive ability was reduced and cracking occurred.

また、同様に短減衰時間と長減衰時間については、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の比率に対する依存性を図11に示す。この結果、重量比が1の場合には透明度が良いことから、短減衰時間と長減衰時間は最も短くなり、その後重量比が1.5:1から3.5:1までは短減衰時間と長減衰時間はほぼ同じ割合で長くなってゆくこがわかる。粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の量が増加すると透明度が悪くなることが原因と考えられる。   Similarly, the dependency of the short decay time and the long decay time on the ratio of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection is shown in FIG. As a result, since the transparency is good when the weight ratio is 1, the short decay time and the long decay time are the shortest, and thereafter the short decay time is obtained when the weight ratio is from 1.5: 1 to 3.5: 1. It can be seen that the long decay time becomes longer at almost the same rate. It is considered that the transparency deteriorates when the amount of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection increases.

以上の結果をまとめると、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の10B濃縮ホウ酸に対する比率が1:1ないし3:1で良い検出特性示すことがわかる。 Summarizing the above results, it can be seen that the ratio of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection to 10 B concentrated boric acid is 1: 1 to 3: 1, and good detection characteristics are exhibited.

[実施例8]
半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの表面を水分から保護するために、耐水機能を持つ透明フィルムで半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの表面にラミネート加工する耐水処理例と半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの表面に耐水機能を持つ透明なコーティング剤を塗布する耐水処理例について説明する。
[Example 8]
In order to protect the surface of the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator from moisture, a transparent film having a water resistant function is laminated on the surface of the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator and the translucent ZnS / 10 A water-resistant treatment example in which a transparent coating agent having a water-resistant function is applied to the surface of the B converter neutron scintillator will be described.

本発明の10B含有半透明接着性物質は水に対して溶解する特性を持っている。このため、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータとして使用する場合にはその表面を水分から防護するために耐水機能を持たせる必要がある。 The 10 B-containing translucent adhesive material of the present invention has a property of dissolving in water. For this reason, when used as a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator, it is necessary to have a water resistance function in order to protect the surface from moisture.

10B濃縮ホウ酸としてはステラケミファ社製96%10B濃縮ホウ酸を使用し、この10B濃縮ホウ酸を微粉化し、その粒度の平均値が1.6μmのものを使用した。エポキシ硬化剤の変性脂環式ポリアミンについては日新レジン株式会社製の主剤Z−1用の変性脂環式ポリアミン型硬化剤である80分型硬化剤を用いた。 As 10 B concentrated boric acid, 96% 10 B concentrated boric acid manufactured by Stella Chemifa Co. was used, and the 10 B concentrated boric acid was pulverized, and the average particle size was 1.6 μm. For the modified alicyclic polyamine of the epoxy curing agent, an 80 minute curing agent which is a modified alicyclic polyamine type curing agent for the main agent Z-1 manufactured by Nissin Resin Co., Ltd. was used.

容量30ccの陶器るつぼに10B濃縮ホウ酸500mgと、反応後透明となる80分型硬化剤の量260mgの0.5倍に当たる130mg及び水200mgとエチルアルコール200mgの混合液を加えて混合し重合させた後、水彩絵具の乾燥を遅らせるために使用されているウィンザー&ニュートン社製ブレンディングメディウムをそれぞれ200mg加えて混合し透明な10B含有接着性物質を製作した。重合に当たっては本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用い10分間超音波により重合反応を促進させた。 Polymerize by adding 500 mg of 10 B concentrated boric acid, 130 mg, which is 0.5 times the amount of 80-minute curing agent that becomes transparent after reaction, and 200 mg of water and 200 mg of ethyl alcohol to a pottery crucible with a capacity of 30 cc. Then, 200 mg each of Windsor &Newton's blending medium used for delaying the drying of the watercolor paint was added and mixed to prepare a transparent 10 B-containing adhesive substance. In the polymerization, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used to accelerate the polymerization reaction by ultrasonic waves for 10 minutes.

この10B含有半透明接着性物質を水400mgで希釈し、上記で述べたアルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて良く混合した後、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し乾燥させて固化し2つの半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを製作した。 This 10 B-containing translucent adhesive substance was diluted with 400 mg of water, and 1250 mg of the above-described ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.51 was added and mixed well. Two semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillators were fabricated by applying to a 5 cm × 0.3 mm (thickness) aluminum substrate, drying and solidifying.

製作した2つ半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの1つには、シンチレータの表面にラミネート加工する耐水処理を行った。ラミネートフィルムとしては、30μmの厚さのものを使用した。ラミネータとしてはフジプラ(株)製LPD3212型を用いた。ZnS/10B中性子コンバータを塗布した5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板をラミネートフィルムで挟んだ後、ラミネート温度を140℃に設定しラミネート速度を140mm/分の条件で加工処理を行った。 One of the two translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillators produced was subjected to a water-resistant treatment that was laminated on the surface of the scintillator. A laminate film having a thickness of 30 μm was used. As a laminator, LPD3212 type manufactured by Fuji Plastics Co., Ltd. was used. ZnS / 10 B after sandwiching an aluminum substrate with a laminate film of a neutron converter coated 5cm × 5cm × 0.3mm (thickness), processing the laminating speed under the condition of 140 mm / min to set the lamination temperature to 140 ° C. Went.

熱中性子に対する検出効率についてラミネート加工処理前と処理後を比較すると、処理前が21.2%に対して処理後は20.9%となり、統計誤差が±0.4%であることからラミネート加工処理によって検出効率が劣化することがないことを確認した。   Comparing the detection efficiency for thermal neutrons before and after laminating treatment, it is 21.2% before treatment and 20.9% after treatment, and the statistical error is ± 0.4%. It was confirmed that the detection efficiency was not deteriorated by the processing.

次にもう一つの半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータについては、表面に耐水機能を持つ透明なコーティング剤を塗布する耐水処理を行った。使用した透明なコーティング剤は常温ガラスコーティング剤である(株)日興製テリオスコートNP−360QDを用いた。本コーティング剤に使用されている溶媒はイソプロピルアルコールである。イソプロピルアルコールは10B濃縮ホウ酸と変性脂環式ポリアミンの反応の溶媒として機能しなかったことから、製作した中性子コンバータ半透明中性子シンチレータの表面を融かすことがないため選択した。 Next, another semi-transparent ZnS / 10 B converter neutron scintillator was subjected to a water resistance treatment in which a transparent coating agent having a water resistance function was applied to the surface. The transparent coating agent used was Nikko Terios Coat NP-360QD, which is a room temperature glass coating agent. The solvent used in this coating agent is isopropyl alcohol. Since isopropyl alcohol did not function as a solvent for the reaction between 10 B concentrated boric acid and modified alicyclic polyamine, it was selected because it did not melt the surface of the manufactured neutron converter translucent neutron scintillator.

基板の反対面をマスキングテープで保護した後、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを日興製テリオスコートNP−360QDの原液に浸し、その後垂直に持ち上げ、良く原液を振り切った後乾燥させた。乾燥した後マスキングテープを剥がし、塗布処理前と処理後の厚さを測ることにより、塗布されたコーティング剤の厚さを測定した。その結果、本塗布方法によるコーティング剤の厚さは40〜50μmであることがわかった。処理後耐水機能を水に浸して確認した。その結果、水を完全にはじき耐水機能が確保されていることを確認した。 After the opposite surface of the substrate was protected with a masking tape, a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator was dipped in a stock solution of Terios Coat NP-360QD manufactured by Nikko, and then lifted vertically, thoroughly shaken off the stock solution and dried. After drying, the masking tape was peeled off, and the thickness of the applied coating agent was measured by measuring the thickness before and after the coating treatment. As a result, it was found that the thickness of the coating agent by this coating method was 40 to 50 μm. After the treatment, the water resistance was confirmed by immersing in water. As a result, it was confirmed that the water resistance function was ensured by completely repelling water.

また、コーティング剤による防水処理前と処理後を比較すると、処理前が19.9%に対して処理後は20.0%となり、統計誤差が±0.4%であることからコーティング剤による防水処理によっても検出効率が劣化することがないことを確認した。   In addition, when comparing before and after waterproofing treatment with the coating agent, 19.9% before treatment and 20.0% after treatment, and the statistical error is ± 0.4%. It was confirmed that the detection efficiency was not deteriorated even by processing.

Claims (6)

10B同位体濃度が90%以上の10B濃縮ホウ酸(H 10BO)と、変性脂環式ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン又は脂肪族ジアミンを主材とする硬化剤と、を混合して10B−アミン混合物を調製し、
当該10B−アミン混合物に、水、エチルアルコール、メチルアルコール、水及びエチルアルコールの混合液又は水及びメチルアルコールの混合液を混合して10B含有透明接着性物質を調製し、
当該10B含有透明接着性物質に、ZnS系蛍光体を混合して、ZnS系蛍光体−10B含有透明接着性物質を調製し、
当該ZnS系蛍光体−10B含有透明接着性物質を基板上に塗布して乾燥させ固化させることを特徴とする、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。
And 10 B isotope concentration of 90% or more of the 10 B enriched boric acid (H 3 10 BO 3), modified cycloaliphatic polyamine, a curing agent and modified aliphatic polyamine or an aliphatic diamine and main material, were mixed 10 B-amine mixture
A 10 B-containing transparent adhesive substance is prepared by mixing water, ethyl alcohol, methyl alcohol, a mixture of water and ethyl alcohol or a mixture of water and methyl alcohol with the 10 B-amine mixture,
To the 10 B containing transparent adhesive material, a mixture of ZnS-based phosphor, ZnS-based phosphor - 10 B containing a transparent adhesive material was prepared,
The ZnS-based phosphor - a 10 B containing a transparent adhesive material is applied and dried onto a substrate, wherein the solidifying method translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator.
前記硬化剤は、前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して0.04倍以上1倍以下の重量比で混合することを特徴とする、請求項1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。 The translucent ZnS according to claim 1, wherein the curing agent is mixed in a weight ratio of 0.04 times or more and 1 time or less with respect to the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ). / 10 A method for producing a B converter neutron scintillator. 前記10B含有透明接着性物質を調製する際に、さらに固化遅延剤を混合することを特徴とする、請求項1又は2に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。 The method for producing a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator according to claim 1, wherein a solidification retarder is further mixed when the 10 B-containing transparent adhesive substance is prepared. 前記10B濃縮ホウ酸(H 10BO)に対して1倍以上3倍以下の重量比で前記ZnS系蛍光体を混合することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。 The ZnS-based phosphor is mixed in a weight ratio of 1 to 3 times with respect to the 10 B concentrated boric acid (H 3 10 BO 3 ). translucent ZnS / 10 method for producing B converter neutron scintillator according. さらに、半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの表面を耐水性透明フィルム又は耐水性透明コーティング材で被覆することを含む、請求項1〜4のいずれか1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法。 Furthermore, comprising coating the surface of the translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator with waterproof transparent film or water-resistant transparent coating material, semi-transparent ZnS / 10 B converter as claimed in any one of claims 1 to 4 A method for manufacturing a neutron scintillator. 前記ZnS系蛍光体は、アルファ線検出割合が0.35〜1である銀賦活硫化亜鉛蛍光体(ZnS:Ag)である、請求項1〜5のいずれか1に記載の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータの製造方法The translucent ZnS / 10 according to any one of claims 1 to 5, wherein the ZnS-based phosphor is a silver-activated zinc sulfide phosphor (ZnS: Ag) having an alpha ray detection ratio of 0.35 to 1. B converter neutron scintillator manufacturing method .
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