JP6343785B2 - Neutron scintillator - Google Patents

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本発明は、硫化亜鉛(ZnS)蛍光体と中性子コンバータであるLiあるいは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。より詳細には、硫化亜鉛(ZnS)蛍光体と中性子コンバータであるLiあるいは10Bから構成されるシンチレータに波長変換剤である色素を添加して、中性子に対する検出効率を上げることを特徴とした半透明中性子シンチレータに関する。 The present invention relates to a translucent neutron scintillator that combines a zinc sulfide (ZnS) phosphor and 6 Li or 10 B as a neutron converter. More specifically, the present invention is characterized in that a dye as a wavelength conversion agent is added to a scintillator composed of zinc sulfide (ZnS) phosphor and 6 Li or 10 B as a neutron converter to increase the detection efficiency for neutrons. It relates to translucent neutron scintillators.

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、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して行う中性子検出、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行う中性子検出がなされている。
In the neutron scintillator, the nuclear reaction between 6 Li and neutrons:
n + 6 Li-> 3 H + α
Neutron detection by detecting triton ( 3 H) and alpha rays emitted by neutron, or nuclear reaction between neutron converter 10 B and neutron:
n + 10 B-> 7 Li + α
Neutron detection is carried out by detecting 7 Li and alpha rays emitted by the above.

半透明中性子シンチレータとしては、ZnS蛍光体と中性子コンバータであるLiF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て長年にわたって幅広く使用され市販されてきた(非特許文献1)。 As a translucent neutron scintillator, a ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator manufactured by mixing a ZnS phosphor and 6 LiF, which is a neutron converter, and then mixing with an adhesive and applying it to a substrate has been commercially available for many years. Widely used and marketed (Non-Patent Document 1).

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蛍光体と10B濃縮ホウ酸(H 10)を混合した後、焼結して製作する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に使用されてきた(非特許文献2、特許文献1)。 As a neutron scintillator using 10 B as a converter, ZnS / 10 B 2 O 3 translucent is manufactured by mixing ZnS phosphor and 10 B concentrated boric acid (H 3 10 B 2 O 3 ) and then sintering. Neutron scintillators have been developed and used in neutron image detectors (Non-patent Document 2, Patent Document 1).

ZnS蛍光体はガンマ線検出感度が低くかつアルファ線に対する蛍光量が極めて大きいことからこれらのシンチレータに使用されてきている。しかし、これらのシンチレータは半透明であることから厚さを厚くすると、奥の方で発光した光はシンチレータ表面に出てこなくなるため、シンチレータの厚さを厚くすることにより中性子に対する検出効率を上げることには限界があった。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。しかし、Liガラスシンチレータのガンマ線感度は高いため、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。 ZnS phosphors have been used in these scintillators because of their low gamma-ray detection sensitivity and extremely high fluorescence with respect to alpha rays. However, since these scintillators are translucent, increasing the thickness prevents light emitted in the back from coming out to the scintillator surface, so increasing the scintillator thickness increases neutron detection efficiency. There were limits. 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. However, since the 6 Li glass scintillator has a high gamma ray sensitivity, it is difficult to use it in a place with a high gamma ray background.

21世紀に入ってからは、中性子用単結晶シンチレータの研究が進み、LiYF4:Ce等の中性子単結晶シンチレータが開発され使用されるようになった。しかし、これら単結晶シンチレータの減衰時間は従来のZnS蛍光体を用いた半透明中性子シンチレータに比べて数分の一に短くなるものの、ガンマ線に対する感度はZnS蛍光体を用いた半透明中性子シンチレータに比べ大きく、低ガンマ線バックグラウンドが求められる中性子散乱研究あるいは中性子ラジオグラフィ分野での使用はなかなか難しい状況になっている。このため、これら単結晶シンチレータの一部のシンチレータにおいては、ガンマ線と中性子が入射した際発生するシンチレーション信号波形が異なることを利用して、中性子/ガンマ線弁別を行うことが試みられている。しかし、ガンマ線により発生する信号は、単結晶シンチレータの場合にシンチレーション信号の立ち上がり部分が早いという現象を利用するため、弁別する回路は複雑となり、大面積中性子イメージ検出器を製作する上で重要な課題となる信号処理回路の多チャンネル化に関して技術的な面とコストの面で大きな課題を持っている(非特許文献3)。   Since the beginning of the 21st century, research on single crystal scintillators for neutrons has progressed, and neutron single crystal scintillators such as LiYF4: Ce have been developed and used. However, although the decay time of these single crystal scintillators is reduced to a fraction of that of the conventional translucent neutron scintillator using ZnS phosphor, the sensitivity to gamma rays is lower than that of the translucent neutron scintillator using ZnS phosphor. It is very difficult to use in neutron scattering research or neutron radiography, which requires a large and low gamma ray background. Therefore, in some scintillators of these single crystal scintillators, attempts have been made to perform neutron / gamma ray discrimination by utilizing the fact that the scintillation signal waveforms generated when gamma rays and neutrons are incident are different. However, the signal generated by gamma rays uses the phenomenon that the rising edge of the scintillation signal is fast in the case of a single crystal scintillator, so the circuit for discrimination becomes complicated, which is an important issue in manufacturing a large-area neutron image detector. There are significant problems in terms of technical and cost related to the multi-channel signal processing circuit (Non-patent Document 3).

シンチレータと波長変換剤(色素)あるいは波長シフトファイバとを組み合わせたシンチレータ検出器が提案されている。   A scintillator detector combining a scintillator and a wavelength conversion agent (dye) or a wavelength shift fiber has been proposed.

液体シンチレーション検出器が提案され、有機シンチレータによりアルファ線あるいはベータ線を検出し、発光した蛍光を波長変換剤により波長変換し、光電子増倍管の量子効率の最も高い波長領域である420nm近辺までシフトさせ、検出感度を上げる方法が良く使用されている。しかし、シンチレータ自身が透明なため、波長変換剤の使用目的は光電子増倍管の感度に合わせるための波長変換にある(非特許文献4)。   A liquid scintillation detector was proposed, alpha or beta rays were detected by an organic scintillator, and the emitted fluorescence was wavelength-converted by a wavelength conversion agent, and shifted to around 420 nm, the wavelength region with the highest quantum efficiency of a photomultiplier tube. The method of increasing the detection sensitivity is often used. However, since the scintillator itself is transparent, the purpose of using the wavelength conversion agent is to convert the wavelength to match the sensitivity of the photomultiplier tube (Non-patent Document 4).

単結晶中性子シンチレータの中には発光スペクトルのピーク波長が350nm以下であるものが多くある。光電子増倍管等の光検出素子の量子効率が非常に低い波長領域であるため、シンチレータ内で発生した蛍光を色素あるいは波長シフター板を使って長い波長に波長変換した後検出する方法が使用されている(非特許文献4)。   Many single crystal neutron scintillators have an emission spectrum peak wavelength of 350 nm or less. Since the quantum efficiency of photodetection elements such as photomultiplier tubes is in a very low wavelength region, a method is used in which the fluorescence generated in the scintillator is converted to a long wavelength using a dye or a wavelength shifter plate and then detected. (Non-Patent Document 4).

これらの色素や波長シフター板の使用例は、いずれも中性子シンチレータから放出される蛍光の波長を光電子増倍管等の光検出器の最適感度波長領域に変換する役割を担っている。一方、ZnS:Ag/LiF中性子シンチレータと波長シフター板とを組み合わせ二次元イメージ検出器の使用例がある。波長シフター板の役割は中性子シンチレータから出てくる蛍光を効率良く集めX軸用及びY軸用の蛍光に分配することにある(特許文献2)。 These dyes and wavelength shifter plate use examples all play a role of converting the wavelength of fluorescence emitted from the neutron scintillator into the optimum sensitivity wavelength region of a photodetector such as a photomultiplier tube. On the other hand, there is a use example of a two-dimensional image detector in which a ZnS: Ag / 6 LiF neutron scintillator and a wavelength shifter plate are combined. The role of the wavelength shifter plate is to efficiently collect the fluorescence emitted from the neutron scintillator and distribute it to the X-axis and Y-axis fluorescence (Patent Document 2).

また、高速中性子を用いた中性子ラジオグラフィ装置においては、CCDカメラ用のスクリーンとして、敷き詰めた波長シフトファイバの間にZnS/LiF中性子検出体を埋め込んだ構成のスクリーンを使用し、そのスクリーンの厚さを数mmに厚くして使用している。この場合、ZnS/LiF中性子検出体から放出された蛍光は、一度波長シフトファイバにより波長変換された後、波長シフトファイバを通過してシンチレータの表面に達するため、放出された蛍光の数%のみがスクリーン表面から放出されるに過ぎない(非特許文献6)。 Further, in a neutron radiography apparatus using fast neutrons, a screen having a structure in which a ZnS / 6 LiF neutron detector is embedded between wavelength-shifted fibers spread as a screen for a CCD camera is used. The thickness is increased to several mm. In this case, since the fluorescence emitted from the ZnS / 6 LiF neutron detector is wavelength-converted by the wavelength shift fiber once and passes through the wavelength shift fiber to reach the surface of the scintillator, only a few percent of the emitted fluorescence is emitted. Is only released from the screen surface (Non-Patent Document 6).

さらに、銀賦活硫化亜鉛蛍光体に着色剤を付着して非凝集能を付与する方法が提案されている(特許文献3)。しかし、その目的は蛍光体にコーティングするための着色剤付き亜鉛蛍光体の製造方法に関するものであり、中性子シンチレータに関して何ら考慮されていない。   Furthermore, a method has been proposed in which a colorant is attached to a silver activated zinc sulfide phosphor to impart non-aggregating ability (Patent Document 3). However, the purpose relates to a method for producing a zinc fluorescent material with a colorant for coating the fluorescent material, and no consideration is given to a neutron scintillator.

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、パルス中性子に対する検出効率の向上、高計数率での中性子イメージング測定及び更なるガンマ線感度の低減化が求められている。   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 enhancement of the accelerator output, improvement in detection efficiency for pulsed neutrons, neutron imaging measurement at a high count rate, and further reduction in gamma ray sensitivity are required.

ガンマ線感度を低くするために、本発明者らは、従来の銀賦活硫化亜鉛(ZnS:Ag)蛍光体を用いて、450nmより短い波長を通過させる光学フィルターを用いて短寿命成分(アルファ線有感スペクトル)を取り出しガンマ線感度を低くすることを提案している(特許文献4)。そこで、本発明者は、高計数率測定に不可欠な減衰時間の低減とアフターグローの低減を図り、高計数効率の中性子イメージ検出も同時に可能とする粒子線検出用銀賦活硫化亜鉛(ZnS:Ag)蛍光体を検討している。しかし、この粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体は、ガンマ線感度を低くするために、非常に薄い茶褐色〜薄い茶褐色に着色してしまう。特に、蛍光体と中性子コンバータとを何層にも積層した構造で使用する半透明中性子シンチレータでは、α線照射時に放出される短い波長領域の蛍光が蛍光体と中性子コンバータとに吸収されて表面に達することが困難となり、検出効率を上げることができなくなる。一方、従来のZnS:Ag蛍光体であるP11あるいは同じ種類の蛍光体である日亜化学工業製1109−041は白色である。このため、従来の製造方法で同じ厚さのシンチレータを作ると、従来のP11等のZnS:Ag蛍光体を用いたZnS/LiF半透明中性子シンチレータが有する中性子検出効率を得ることはなかなか困難であった。 In order to reduce the gamma-ray sensitivity, the present inventors use a conventional silver-activated zinc sulfide (ZnS: Ag) phosphor and use an optical filter that passes a wavelength shorter than 450 nm to have a short-lived component (with alpha rays). It has been proposed that the sensitivity spectrum) is taken out and the gamma ray sensitivity is lowered (Patent Document 4). Accordingly, the present inventor attempted to reduce decay time and afterglow, which are indispensable for high count rate measurement, and simultaneously detect silver activated zinc sulfide (ZnS: Ag) for particle beam detection that enables neutron image detection with high count efficiency. ) We are studying phosphors. However, this particle beam detecting ZnS: Ag phosphor is colored very light brown to light brown in order to reduce the gamma ray sensitivity. In particular, in a semi-transparent neutron scintillator that uses a structure in which multiple layers of phosphors and neutron converters are stacked, fluorescence in the short wavelength region that is emitted during α-ray irradiation is absorbed by the phosphors and the neutron converter, and is reflected on the surface It becomes difficult to reach and detection efficiency cannot be increased. On the other hand, P11, which is a conventional ZnS: Ag phosphor, or 1109-041 manufactured by Nichia Corporation, which is the same type of phosphor, is white. For this reason, when a scintillator having the same thickness is made by the conventional manufacturing method, it is difficult to obtain the neutron detection efficiency of the conventional ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator using a ZnS: Ag phosphor such as P11. there were.

また、パルス中性子を用いた中性子散乱実験装置に使用する中性子イメージ検出器は、中性子の波長として10Å〜0.5Å程度まで幅広い範囲の中性子を一度に検出する必要がある。まず、波長の短い中性子つまりエネルギーの高い中性子を測定するためには、シンチレータの厚さを厚くして検出効率を高める必要がある。一方、波長の長い中性子つまりエネルギーの低い中性子を検出する場合には、中性子の発生源に近いシンチレータの基板の近くで中性子が中性子コンバータとの捕獲反応により反応し発光する確率が多くなるため、シンチレータの厚さを厚くした場合にシンチレータ表面に蛍光が到達できなくなり、中性子検出効率が低下してしまう。従って、波長の長い中性子を検出するためには、厚さの薄い半透明中性子シンチレータを用いる必要があり、波長の短い中性子の場合と相反する要求を満たすことが必要になる。このため、10Å〜0.5Åまでの幅広い範囲の中性子をすべての波長でベストな状態で検出することは非常に困難であった。   Moreover, the neutron image detector used for the neutron scattering experiment apparatus using pulsed neutrons needs to detect a wide range of neutrons at a time from about 10 to 0.5 mm as the wavelength of neutrons. First, in order to measure short wavelength neutrons, that is, high energy neutrons, it is necessary to increase the detection efficiency by increasing the thickness of the scintillator. On the other hand, when detecting long-wavelength neutrons, that is, low-energy neutrons, the probability of neutrons to react and emit light near the scintillator substrate near the neutron source increases due to the capture reaction with the neutron converter. When the thickness is increased, fluorescence cannot reach the scintillator surface, and the neutron detection efficiency decreases. Therefore, in order to detect neutrons with a long wavelength, it is necessary to use a semi-transparent neutron scintillator with a thin thickness, and it is necessary to satisfy the requirements contrary to the case of neutrons with a short wavelength. For this reason, it has been very difficult to detect neutrons in a wide range from 10 to 0.5 to the best state at all wavelengths.

特開2005−200461号公報JP 2005-200461 A 特開2010−175570号公報JP 2010-175570 A 特開平01−313587号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-313587 特開2005−300479号公報JP-A-2005-300479

Nulcl. Instr. and Meth. 75(1969)35-42Nulcl. Instr. And Meth. 75 (1969) 35-42 Nucl. Instrum. & Meth., A529(2004)325-328Nucl. Instrum. & Meth., A529 (2004) 325-328 Nucl. Instr.& Meth., A652(2011)435-438Nucl. Instr. & Meth., A652 (2011) 435-438 Nulcl. Instr. & Meth., 112(1973)111-116Nulcl. Instr. & Meth., 112 (1973) 111-116 Nucl. Instr. & Meth., A601(2009)282-293Nucl. Instr. & Meth., A601 (2009) 282-293 Nucl. Instr. & Meth., A510(2003)325-333Nucl. Instr. & Meth., A510 (2003) 325-333

本発明は、ガンマ線感度を低くして、パルス中性子に対する検出効率を向上し、高計数率で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を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a neutron scintillator that lowers gamma ray sensitivity, improves detection efficiency for pulsed neutrons, and enables neutron imaging measurement at a high count rate.

また、ガンマ線感度を低くして、且つ幅広い中性子波長の検出に対応し、検出効率の向上を図ると共に、高計数率での中性子イメージ測定を可能とする中性子シンチレータを提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a neutron scintillator that can reduce gamma ray sensitivity and cope with detection of a wide range of neutron wavelengths, improve detection efficiency, and enable neutron image measurement at a high count rate.

さらに、幅広い中性子波長の検出に対応したパルス中性子を用いたラジオグラフィに最適なスクリーンを提供することも目的とする。   It is another object of the present invention to provide a screen optimal for radiography using pulsed neutrons that can detect a wide range of neutron wavelengths.

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.

本発明によれば、下記態様の中性子シンチレータが提供される。
[1]基板と、当該基板上のZnS系蛍光体、中性子コンバータ及び波長変換剤としての色素を分散させた接着性物質を含む中性子検出体と、を含む半透明ZnS系中性子シンチレータ。
[2]前記ZnS系蛍光体は、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体、ZnS:Ag,Cl蛍光体、ZnS:Ag,Al蛍光体、又はZnS:Cu蛍光体である、[1]に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。
[3]前記中性子コンバータは、LiF又は10B中性子コンバータである、[1]又は[2]に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。
[4]前記波長変換剤としての色素は、BisMSB(1,4-Bis(2-methylstyryl) benzene)、POPOP(1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene)、クマリン30(7-(Diethylamino)-3-(1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-2H-1-benzopyran-2-one)、アントラセン誘導体(7,12-dimethylbenz[α]anthracene)、4−ジメチルアミノ−4’−ニトロスチルベン(4-Dimethylamino-4 -Nitrostilbene)又はNile Red(9-diethylamino-5-benzo[α]phenoxazinone)である、[1]〜[3]のいずれか1に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。
[5]前記中性子検出体は、(1)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、(2)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から選択される溶媒と、を含む接着性物質に、ZnS系蛍光体及び色素を混合して、基板上に塗布して乾燥させ固化させて形成される[1]〜[4]のいずれか1に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。
According to this invention, the neutron scintillator of the following aspect is provided.
[1] A translucent ZnS-based neutron scintillator including a substrate and a neutron detector including an adhesive substance in which a dye as a ZnS-based phosphor, a neutron converter, and a wavelength conversion agent on the substrate is dispersed.
[2] The ZnS phosphor according to [1], wherein the ZnS phosphor for particle beam detection is a ZnS: Ag phosphor, a ZnS: Ag, Cl phosphor, a ZnS: Ag, Al phosphor, or a ZnS: Cu phosphor. Translucent ZnS neutron scintillator.
[3] The translucent ZnS neutron scintillator according to [1] or [2], wherein the neutron converter is a 6 LiF or 10 B neutron converter.
[4] The dye as the wavelength converting agent is BisMSB (1,4-Bis (2-methylstyryl) benzene), POPOP (1,4-Bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene), Coumarin 30 (7 -(Diethylamino) -3- (1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl) -2H-1-benzopyran-2-one), anthracene derivative (7,12-dimethylbenz [α] anthracene), 4-dimethylamino Translucent as described in any one of [1] to [3], which is 4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene or Nile Red (9-diethylamino-5-benzo [α] phenoxazinone) ZnS-based neutron scintillator.
[5] The neutron detector comprises (1) a curing agent mainly composed of a modified alicyclic polyamine, modified aliphatic polyamine or aliphatic diamine, and (2) water, ethyl alcohol, methyl alcohol, water and ethyl alcohol. A ZnS phosphor and a dye are mixed with an adhesive substance containing a mixed solution of the above or a solvent selected from a mixed solution of water and methyl alcohol, and the mixture is applied on a substrate, dried and solidified. The translucent ZnS neutron scintillator according to any one of [1] to [4].

本発明において、波長変換剤として適切な色素を適量添加することで、ZnS系蛍光体から発生する蛍光を、透過率が下がる短い波長(430〜380nm)スペクトル領域の蛍光から、透過率がよい長い波長(440nm以上)領域の蛍光に波長変換することができる。波長変換された蛍光が中性子シンチレータ内を透過するため、中性子の検出効率が向上する。   In the present invention, by adding an appropriate amount of an appropriate dye as a wavelength conversion agent, the fluorescence generated from the ZnS-based phosphor can be transmitted from a short wavelength (430 to 380 nm) spectral region in which the transmittance decreases, and the transmittance is long. The wavelength can be converted into fluorescence in the wavelength (440 nm or more) region. Since the wavelength-converted fluorescence passes through the neutron scintillator, neutron detection efficiency is improved.

本発明によれば、ガンマ線感度を低くして、パルス中性子に対する検出効率を向上し、高計数率で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が提供される。   According to the present invention, there is provided a neutron scintillator that reduces gamma ray sensitivity, improves detection efficiency for pulsed neutrons, and enables neutron imaging measurement at a high count rate.

また、ガンマ線感度を低くして、且つ幅広い中性子波長の検出に対応し、検出効率の向上を図ると共に、高計数率での中性子イメージ測定を可能とする中性子シンチレータが提供される。   In addition, a neutron scintillator is provided that has low gamma-ray sensitivity, supports detection of a wide range of neutron wavelengths, improves detection efficiency, and enables neutron image measurement at a high count rate.

本発明の中性子シンチレータは、幅広い中性子波長の検出に対応したパルス中性子を用いたラジオグラフィに最適なスクリーンに応用することができる。   The neutron scintillator of the present invention can be applied to a screen optimal for radiography using pulsed neutrons corresponding to detection of a wide range of neutron wavelengths.

LiF及び10B中性子コンバータの透過率を示すグラフである。It is a graph showing the transmittance of 6 LiF and 10 B neutron converter. 本発明の中性子シンチレータの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the neutron scintillator of this invention. 粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.63)と、P11型ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.29)との透過率を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the transmittance | permeability of ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection (alpha ray detection ratio 0.63) and P11 type ZnS: Ag fluorescent substance (alpha ray detection ratio 0.29). 粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.63)と、P11型ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.29)と、の蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection (alpha ray detection ratio 0.63), and P11 type ZnS: Ag fluorescent substance (alpha ray detection ratio 0.29). 粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.63)の蛍光スペクトル、BisMSBの吸収スペクトル、及び波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection (alpha ray detection ratio 0.63), the absorption spectrum of BisMSB, and the wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例1の波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection efficiency with respect to a neutron when the weight of the wavelength conversion agent of Example 1 is changed, and decay time. 実施例2の波長変換剤添加(0.25wt%)ZnS/LiF半透明中性子シンチレータが放出するフォトン数の分布を、添加なしのZnS/LiF半透明中性子シンチレータ、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フォトン数分布と比較して示すグラフである。Wavelength conversion agent added in Example 2 (0.25wt%) ZnS / 6 LiF the number of photons distribution translucent neutron scintillator emits, ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator without additives, and AST, Inc., commercially available It is a graph shown in comparison with the photon number distribution of the manufactured ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator. 実施例3で用いた粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.51)の蛍光スペクトル及び透過率を示すグラフである。It is a graph which shows the fluorescence spectrum and transmittance | permeability of the ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection (alpha ray detection ratio 0.51) used in Example 3. 実施例3で用いた粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.51)の蛍光スペクトル、BisMSBの吸収スペクトル、及び波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection (alpha ray detection ratio 0.51) used in Example 3, the absorption spectrum of BisMSB, and the wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例3の波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection efficiency with respect to a neutron when the weight of the wavelength conversion agent of Example 3 is changed, and decay time. 実施例4で用いた1109−041蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the fluorescence spectrum and transmittance | permeability characteristic of 1109-041 fluorescent substance used in Example 4. FIG. 実施例4の1109−041蛍光体の蛍光スペクトル及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of 1109-041 fluorescent substance of Example 4, the absorption spectrum of BisMSB, and a wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例4の波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection efficiency with respect to a neutron at the time of changing the weight of the wavelength conversion agent of Example 4, and decay time. 実施例5で用いたZnS:Ag,Al蛍光体の蛍光スペクトルと蛍光体の透過率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag, Al fluorescent substance used in Example 5, and the transmittance | permeability characteristic of fluorescent substance. 実施例5の1055−152蛍光体の蛍光スペクトル及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of 1055-152 fluorescent substance of Example 5, the absorption spectrum of BisMSB, and a wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例5の波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection efficiency with respect to a neutron at the time of changing the weight of the wavelength conversion agent of Example 5, and decay time. 実施例6で用いた粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.51)の蛍光スペクトル及びアントラセンの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and compares the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection (alpha ray detection ratio 0.51) used in Example 6, the absorption spectrum of anthracene, and a wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例6の波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection efficiency with respect to a neutron at the time of changing the weight of the wavelength conversion agent of Example 6, and decay time. 実施例7で用いたZnS:Ag蛍光体(α線検出割合0.63)の蛍光スペクトル、POPOPの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルとを対比して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag fluorescent substance (alpha ray detection ratio 0.63) used in Example 7, the absorption spectrum of POPOP, and a wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例8で用いた粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトル、クマリン30の吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag fluorescent substance for particle beam detection used in Example 8, the absorption spectrum of coumarin 30, and the wavelength conversion fluorescence spectrum. 実施例9で用いた粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトル、4-Dimethylamino-4-Nitrostilbeneの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。10 is a graph showing a comparison of a fluorescence spectrum of a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection used in Example 9, an absorption spectrum of 4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene, and a wavelength-converted fluorescence spectrum. 実施例10で用いたZnS:Cu蛍光体である日亜化学工業(株)製1108−110蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the fluorescence spectrum and transmittance | permeability characteristic of Nichia Chemical Co., Ltd. 1108-110 fluorescent substance which are ZnS: Cu fluorescent substance used in Example 10. FIG. 実施例10で用いたZnS:Cu蛍光体の蛍光スペクトル、Nile Redの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Cu fluorescent substance used in Example 10, the absorption spectrum of Nile Red, and the wavelength conversion fluorescence spectrum. アルファ線検出割合が0.63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 of the ZnS fluorescent substance for particle beam detection whose alpha ray detection ratio is 0.63, gamma ray irradiation, and alpha ray sensitivity. 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

以下、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.

図2は、本発明のZnS/LiF半透明中性子シンチレータの構造を示す模式図である。シンチレータの基板としてはアルミニウム板が通常使用される。アルミニウム板上にZnS蛍光体、中性子コンバータであるLiF粉末及び波長変換剤である微量の色素を接着剤で混合した中性子検出体を塗布した構造である。通常、中性子検出体の厚さは250μm〜500μmである。中性子はアルミニウム基板の前方から照射される。従来のシンチレータではLiFのLiと捕獲反応し放出されたアルファ線とトリトン(H)がZnS蛍光体を発光させ、放出された蛍光が中性子検出体に吸収されながらシンチレータ表面まで到達し放出される。このため、特に基板近くで中性子が捕獲された場合、放出された蛍光は、シンチレータ表面まで到達する間に減少してしまい、中性子信号として検出することが出来なくなってしまう。本発明は、中性子コンバータによる吸収を含めた中性子検出体による吸収をできるだけ少なくするため、色素を用いて、放出された蛍光を透過率の良い長い波長帯に波長変換し、中性子検出体内を透過しやすくする。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator of the present invention. An aluminum plate is usually used as the scintillator substrate. It is a structure in which a neutron detector in which a ZnS phosphor, 6 LiF powder as a neutron converter, and a trace amount of dye as a wavelength conversion agent are mixed with an adhesive on an aluminum plate is applied. Usually, the thickness of the neutron detector is 250 μm to 500 μm. Neutrons are irradiated from the front of the aluminum substrate. In a conventional scintillator, the alpha rays and triton ( 3 H) released by capture reaction with 6 Li of 6 LiF cause the ZnS phosphor to emit light, and the emitted fluorescence reaches the scintillator surface while being absorbed by the neutron detector. Is done. For this reason, especially when neutrons are captured near the substrate, the emitted fluorescence decreases while reaching the scintillator surface and cannot be detected as a neutron signal. In order to minimize absorption by the neutron detector including absorption by the neutron converter as much as possible, the present invention converts the emitted fluorescence into a long wavelength band with good transmittance and transmits it through the neutron detector. Make it easier.

ZnS蛍光体としては、アルファ線検出割合が0.35〜1.00であるものが好ましい。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24及び図25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それぞれ0.63及び0.51となる。   As the ZnS phosphor, those having an alpha ray detection ratio of 0.35 to 1.00 are preferable. The alpha ray detection ratio emits fluorescence over 320 nm to 580 nm when irradiated with alpha rays, and emits when irradiated with an alpha ray sensitive fluorescence spectrum whose peak wavelength is 395 nm to 410 nm and gamma rays or electron beams. In the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection showing a synthesized fluorescence spectrum, the fluorescence spectrum ranging from 380 nm to 560 nm and corresponding to the fluorescence spectrum having a peak wavelength of 435 nm to 450 nm is alpha-sensitive 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 fluorescent spectrum and the gamma-irradiated fluorescent spectrum. In the ZnS phosphors shown in FIGS. 24 and 25, the alpha ray detection ratios are 0.63 and 0 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, respectively. .51.

アルファ線検出割合が0.63の粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体は、350nm〜450nmにわたる短波長領域の蛍光が従来のP11に代表されるZnS:Ag,Cl蛍光体(アルファ線検出割合:0.29)に比較し2.2倍増加している。アルファ線検出割合が大きくなるに従い、減衰時間特性が良くなり、アフターグロー成分も減少し、かつガンマ線感度も低下してゆく優れた特性を有している。しかし、アルファ線検出割合が大きくなるに従い、蛍光体の色が非常に薄い茶褐色〜薄い茶褐色に色が濃くなってゆく。このため、この蛍光体を半透明中性子シンチレータに使用した場合、この領域の短い波長成分の蛍光をシンチレータ表面まで導き出す必要がある。   The ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.63 is a ZnS: Ag, Cl phosphor whose alpha in the short wavelength region ranging from 350 nm to 450 nm is typified by conventional P11 (alpha ray detection ratio: It is increased 2.2 times compared to 0.29). As the alpha ray detection rate increases, the decay time characteristic is improved, the afterglow component is reduced, and the gamma ray sensitivity is also reduced. However, as the alpha ray detection ratio increases, the phosphor color becomes darker from light brown to light brown. For this reason, when this phosphor is used in a translucent neutron scintillator, it is necessary to derive fluorescence of a short wavelength component in this region to the scintillator surface.

発光した蛍光がシンチレータの表面に出てこない原因を探るために、P11を含めた色々な種類のZnS:Ag蛍光体の透過率の測定を行った。従来のP11型ZnS:Ag蛍光体とアルファ線検出割合が0.63の粒子線用ZnS:Ag蛍光体の透過率特性を図3に示す。その結果、どちらのZnS:Ag蛍光体の場合でも、減少の割合は異なるものの500nm近辺から徐々に減少し始め、450nmから悪くなり、430nmから急激に悪くなり、380nmではほとんど透過しなくなることがわかった。この領域は、丁度ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルの短い波長領域と合致している。   In order to investigate the reason why the emitted fluorescence does not appear on the surface of the scintillator, the transmittance of various types of ZnS: Ag phosphors including P11 was measured. FIG. 3 shows transmittance characteristics of a conventional P11 type ZnS: Ag phosphor and a ZnS: Ag phosphor for particle beam having an alpha ray detection ratio of 0.63. As a result, in both cases of ZnS: Ag phosphor, although the rate of decrease is different, it gradually begins to decrease from around 500 nm, deteriorates from 450 nm, deteriorates rapidly from 430 nm, and hardly transmits at 380 nm. It was. This region exactly matches the short wavelength region of the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag phosphor.

このため、本発明においては、波長変換剤である色素をシンチレータに添加して、430nmから急激に悪くなり380nmではほとんど透過しなくなる波長領域の蛍光を、透過率が良い440nm以上の波長領域に波長変換し、シンチレータ内部を透過しやすいようにして、シンチレータ表面に到達する蛍光量を増加させて検出効率を上げる。本方法では、特に半透明中性子シンチレータの厚さを厚くした時に有効であり、奥の方で中性子が中性子コンバータと捕獲反応を起こし、発光した時に特に有効である。一方、シンチレータの表面近辺における発光の場合には、シンチレータ自身による吸収が少ないため表面に導かれる蛍光の量は大きく、中性子の検出に要する蛍光の量は確保されている。   For this reason, in the present invention, a dye which is a wavelength converting agent is added to the scintillator, and the fluorescence in the wavelength region that suddenly deteriorates from 430 nm and hardly transmits at 380 nm has a wavelength in the wavelength region of 440 nm or more with good transmittance. The amount of fluorescence that reaches the surface of the scintillator is increased by increasing the amount of fluorescence that reaches the surface of the scintillator by making it easier to transmit through the inside of the scintillator. This method is particularly effective when the thickness of the translucent neutron scintillator is increased, and is particularly effective when neutrons cause a capture reaction with the neutron converter in the back and emit light. On the other hand, in the case of light emission in the vicinity of the surface of the scintillator, the amount of fluorescence guided to the surface is large because there is little absorption by the scintillator itself, and the amount of fluorescence required for detecting neutrons is secured.

使用する波長変換剤は、その吸収スペクトルがZnS系蛍光体のアルファ線有感スペクトルにできるだけ合致すること、そして波長変換後のスペクトルが蛍光を検出する光検出素子の量子効率の最も高い波長にできるだけ近いものであることが好ましい。また、波長変換剤の量子効率はできる限り高い方が良く、50%以上、より好ましくは80%以上が望ましい。   The wavelength conversion agent used has an absorption spectrum that matches the alpha-sensitive spectrum of the ZnS-based phosphor as much as possible, and that the spectrum after wavelength conversion can be as high as the wavelength with the highest quantum efficiency of the photodetector that detects fluorescence. It is preferable that they are close. Further, the quantum efficiency of the wavelength conversion agent is preferably as high as possible, and is preferably 50% or more, more preferably 80% or more.

波長変換剤の添加量は、ZnS系蛍光体、中性子コンバータ及び波長変換剤として用いる色素の組み合わせによって異なる最適量が存在する。例えば、アルファ線検出割合0.63の粒子線検出用ZnS蛍光体とLiF中性子コンバータとを使用した時、色素がBisMSBの場合0.125wt%から0.75wt%が最適範囲である。アルファ線検出割合0.51の粒子線検出用ZnS蛍光体とLiF中性子コンバータとを使用した時、色素がアントラセンの場合0.25wt%から1.0wt%が最適範囲である。従来のP11型ZnS蛍光体である1109−041蛍光体とLiF中性子コンバータとを使用した時、色素がBisMSBの場合0.5wt%から1.5wt%が最適範囲である。また、ZnS:Ag,Al型蛍光体である1055−152蛍光体とLiF中性子コンバータとを使用した時、色素がBisMSBの場合1.5wt%から2.5wt%が最適範囲である。一方、アルファ線検出割合0.51の粒子線検出用ZnS蛍光体と10B中性子コンバータとを使用した時、色素がBisMSBの場合0.075wt%から0.15wt%が最適範囲である。 The addition amount of the wavelength conversion agent has an optimum amount that varies depending on the combination of the ZnS-based phosphor, the neutron converter, and the dye used as the wavelength conversion agent. For example, when a ZnS phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.63 and a 6 LiF neutron converter are used, the optimum range is 0.125 wt% to 0.75 wt% when the dye is BisMSB. When using a ZnS phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.51 and a 6 LiF neutron converter, the optimum range is from 0.25 wt% to 1.0 wt% when the dye is anthracene. When a conventional P11 type ZnS phosphor 1109-041 phosphor and a 6 LiF neutron converter are used, the optimum range is 0.5 wt% to 1.5 wt% when the dye is BisMSB. In addition, when using a 1055-152 phosphor which is a ZnS: Ag, Al type phosphor and a 6 LiF neutron converter, the optimum range is 1.5 wt% to 2.5 wt% when the dye is BisMSB. On the other hand, when a ZnS phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.51 and a 10 B neutron converter are used, the optimum range is 0.075 wt% to 0.15 wt% when the dye is BisMSB.

以下、実施例および比較例により本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例において、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。
測定装置:日立製作所株式会社製分光蛍光光度計F−2500
蛍光スリット:20nmに固定した。このため、アルファ線照射における蛍光強度とガンマ線照射における蛍光強度は同じ単位となる。
アルファ線照射の際の線源: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)
ガンマ線照射の際の線源: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。
また、ZnS蛍光体及び中性子コンバータの透過率特性の測定は、以下に示す機材と条件で行った。
測定装置:日立製作所株式会社製分光光度計U−3300
ランプ:タングステンランプのみ使用
分解能:1nm
測定範囲:300nm−700nm
[実施例1]
ZnS蛍光体と中性子コンバータであるLiFから構成される半透明中性子シンチレータに、波長変換剤である色素をシンチレータに添加して、中性子が入射してシンチレータ内でZnS蛍光体から発生した蛍光のうち、ZnS蛍光体の透過率が下がる短い波長スペクトル領域の蛍光を、透過率が良い長い波長領域に波長変換し、シンチレータ内を透過させることにより中性子に対する検出効率を上げたZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In the following examples, the measurement of the fluorescence spectrum obtained by irradiating with alpha rays and gamma rays was performed under the equipment and conditions shown below.
Measuring device: Hitachi Ltd. spectrofluorometer F-2500
Fluorescent slit: fixed at 20 nm. For this reason, the fluorescence intensity in alpha ray irradiation and the fluorescence intensity in gamma ray irradiation are the same unit.
Radiation source for alpha irradiation: 241 Am alpha source (diameter 5 mmφ, source intensity: about 1 MBq) manufactured by Amersham, UK
Radiation source for gamma-ray irradiation: The same 241 Am alpha-ray source (diameter 5 mmφ, radiation source intensity: about 1 MBq) is attached with an alpha-ray shield consisting of four aluminum foils (thickness 12 μm) and irradiated with 60 keV gamma rays.
In addition, the transmittance characteristics of the ZnS phosphor and the neutron converter were measured under the following equipment and conditions.
Measuring apparatus: Hitachi Ltd. spectrophotometer U-3300
Lamp: Tungsten lamp only Resolution: 1 nm
Measurement range: 300nm-700nm
[Example 1]
Among the fluorescence generated from the ZnS phosphor in the scintillator by adding a dye as a wavelength conversion agent to the translucent neutron scintillator composed of ZnS phosphor and 6 LiF which is a neutron converter, and adding a dye as a wavelength conversion agent to the scintillator ZnS / 6 LiF translucent neutron with improved detection efficiency for neutrons by converting the wavelength of fluorescent light in the short wavelength spectrum where the transmittance of the ZnS phosphor decreases into a long wavelength region with good transmittance and transmitting it through the scintillator The scintillator will be described.

ZnS蛍光体としては、アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を使用した。このアルファ線検出割合が0.63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。   As the ZnS phosphor, a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.63 was used. A ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.63 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0.175%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。   For 50 g of zinc sulfide having a center particle size of 8 μm, silver nitrate equivalent to 0.015% of the weight of zinc sulfide, lithium chloride equivalent to 6% of the weight of zinc sulfide, and 0.175 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.

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、上蓋を閉めて、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蛍光体を得た。
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 baked material was put in a hole in which a part of the sublimate generated from the baked material was released in step 1), and then the upper lid was closed and baked 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。   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%.

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 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.

得られた硫化ストロンチウム0.175%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24に示す。   The obtained fluorescence spectrum obtained by normalizing the alpha-ray-irradiated fluorescence spectrum of the obtained ZnS: Ag phosphor added with 0.175% 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, the alpha ray sensitive fluorescence spectrum was obtained, and these three types of fluorescence spectra obtained are shown in FIG.

図24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)を求めたところ、0.63であった。   From FIG. 24, an alpha-sensitive fluorescence spectrum having a peak wavelength of 395 nm to 410 nm with 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 ratio of the intensity of the gamma ray sensitive fluorescence spectrum (alpha ray detection ratio) to the intensity of the total fluorescence spectrum obtained by adding the alpha ray sensitive fluorescence spectrum and the gamma ray sensitive fluorescence spectrum was 0.63. there were.

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を比較のため従来のP11型ZnS:Ag蛍光体である日亜化学工業(株)製1109−041蛍光体の蛍光スペクトルと共に図4に示す。本粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長成分が従来のP11型蛍光体に比較して増大していることが良くわかる。この短波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤(色素)としてBisMSB(1,4-Bis(2-methylstyryl)benzene:1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン)を用いた。BisMSBは、量子効率94%と非常に高い変換効率を有している。   For comparison, the alpha-irradiated fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor is shown in FIG. 4 together with the fluorescence spectrum of the 1109-041 phosphor manufactured by Nichia Corporation, which is a conventional P11 type ZnS: Ag phosphor. Show. It can be clearly seen that the short wavelength component of the present particle beam detection ZnS: Ag phosphor is increased as compared with the conventional P11 phosphor. BisMSB (1,4-Bis (2-methylstyryl) benzene: 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene) was used as a wavelength conversion agent (dye) having an absorption spectrum suitable for this short wavelength component. BisMSB has a very high conversion efficiency of 94% quantum efficiency.

アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトル、及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを図5に示す。BisMSBの吸収スペクトルは、410nmにピークを持ち、350nm〜435nmの範囲(FWHM)で良く吸収する。BisMSBの吸収スペクトルがZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと良く合致している。一方、BisMSBの波長変換蛍光スペクトルは、ピークが450nmにあり、440nm〜475nm(FWHM)範囲で波長変換された蛍光スペクトルを示すことが分かる。   FIG. 5 shows a fluorescence spectrum of a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.63, and an absorption spectrum and a wavelength-converted fluorescence spectrum of BisMSB. The absorption spectrum of BisMSB has a peak at 410 nm and absorbs well in the range of 350 nm to 435 nm (FWHM). The absorption spectrum of BisMSB is in good agreement with the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag phosphor. On the other hand, the wavelength-converted fluorescence spectrum of BisMSB has a peak at 450 nm, and shows that the wavelength-converted fluorescence spectrum is in the range of 440 nm to 475 nm (FWHM).

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを用いて、蛍光体だけの蛍光収率と蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光収率を評価することが出来る。評価計算は以下の手順で行う。   Using the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection and the absorption spectrum and wavelength conversion fluorescence spectrum of BisMSB, the fluorescence yield of the phosphor alone and the fluorescence when the wavelength conversion agent is added to the phosphor Yield can be evaluated. The evaluation calculation is performed according to the following procedure.

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルの全ての波長の蛍光強度を積分し、積分した値を1とし各波長の蛍光強度を規格化する。また、透過率特性については700nmの透過率を1としてすべての波長の透過率を規格化する。各波長について規格化された蛍光強度と規格化された透過率を掛け合わせ、すべての波長について積分すると蛍光体だけの蛍光収率を求めることができる。   The fluorescence intensities of all wavelengths in the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor are integrated, and the integrated value is set to 1 to normalize the fluorescence intensities at the respective wavelengths. As for the transmittance characteristic, the transmittance at all wavelengths is normalized by setting the transmittance at 700 nm to 1. By multiplying the normalized fluorescence intensity for each wavelength by the normalized transmittance and integrating for all wavelengths, the fluorescence yield of only the phosphor can be obtained.

一方、波長変換剤を加えた場合には、まず、蛍光スペクトルの全ての波長の蛍光強度を積分し、積分した値を1とし、各波長の蛍光強度を規格化する。次にBisMSBの吸収スペクトルと波長シフト蛍光スペクトルを各スペクトルの最大値を1とし、各波長の吸収率と波長シフト蛍光強度を規格化する。各波長について、規格化された蛍光強度と規格化された吸収強度とを掛け合わせ、すべての波長について積分すると、蛍光体の蛍光がBisMSBに吸収される収率を求めることができる。蛍光波長が長く波長変換剤に吸収されない分として、各波長について規格化された蛍光強度と規格化された透過率を掛け合わせ、BisMSBの吸収がほとんどなくなる440nm以降の波長について積分すると、BisMSBの吸収がない波長領域の蛍光体だけの蛍光の収率を求めることができる。次に、各波長についてBisMSBの規格化された波長シフト蛍光強度と、規格化された透過率と、を掛け合わせ、440nm以降の波長について積分すると、蛍光体にBisMSBを加えた場合の波長変換された蛍光の収率を求めることができる。   On the other hand, when a wavelength conversion agent is added, first, the fluorescence intensities of all wavelengths in the fluorescence spectrum are integrated, and the integrated value is set to 1, and the fluorescence intensities at the respective wavelengths are normalized. Next, the absorption spectrum and wavelength-shifted fluorescence intensity of BisMSB are normalized with the maximum value of each spectrum as 1, and the absorption rate and wavelength-shifted fluorescence intensity of each wavelength are normalized. For each wavelength, the normalized fluorescence intensity and the normalized absorption intensity are multiplied and integrated for all wavelengths to obtain the yield at which the fluorescence of the phosphor is absorbed by BisMSB. When the fluorescence wavelength is long and not absorbed by the wavelength conversion agent, the normalized fluorescence intensity for each wavelength is multiplied by the normalized transmittance and integrated for wavelengths after 440 nm where the BisMSB absorption hardly disappears. It is possible to obtain the fluorescence yield of only the phosphor in the wavelength region where there is no light. Next, by multiplying the normalized wavelength shift fluorescence intensity of BisMSB and the normalized transmittance for each wavelength and integrating for wavelengths of 440 nm and later, wavelength conversion is performed when BisMSB is added to the phosphor. Fluorescence yield can be determined.

蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光の収率は、蛍光体の蛍光がBisMSBに吸収される収率と、BisMSBの量子効率0.94と、波長変換された蛍光の収率と、の積に、BisMSBの吸収がない波長領域の蛍光体だけの蛍光の収率を加えることにより求めることができる。   The yield of fluorescence when a wavelength conversion agent is added to the phosphor is the yield in which the fluorescence of the phosphor is absorbed by BisMSB, the quantum efficiency of BisMSB 0.94, the yield of wavelength-converted fluorescence, Can be obtained by adding the yield of fluorescence of only the phosphor in the wavelength region where there is no BisMSB absorption.

以上の評価計算の結果、アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体にBisMSBを加えない場合と、加えた場合の収率はそれぞれ0.544と0.670であった。蛍光の収率が絶対値で約0.13、相対値としては約23%上昇するという評価結果を得ることができた。なお、この評価はZnS蛍光体の吸収の効果のみを考慮した評価であり、上記で述べたように中性子コンバータによる吸収の効果を加えると蛍光の収率の差はさらに大きくなる。   As a result of the above evaluation calculation, the case where BisMSB is not added to the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection whose alpha ray detection ratio is 0.63 and the yield when added are 0.544 and 0.670, respectively. there were. It was possible to obtain an evaluation result that the fluorescence yield increased by about 0.13 in absolute value and about 23% as a relative value. This evaluation is an evaluation that takes into account only the absorption effect of the ZnS phosphor, and as described above, the difference in the fluorescence yield is further increased when the absorption effect by the neutron converter is added.

[実施例2]
次に、実際にアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体にLiFを加え、そこに波長変換剤であるBisMSBの添加量を変えて加えた後、接着剤と共に混合し、基板に塗布して作製したZnS/LiF半透明中性子シンチレータを用いて最適な波長変換剤の添加量を求める実験を行った。
[Example 2]
Next, 6 LiF is added to the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection whose alpha ray detection ratio is actually 0.63, and the addition amount of BisMSB which is a wavelength conversion agent is added to the adhesive. In addition, an experiment was performed to obtain an optimum amount of the wavelength converting agent using a ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator prepared by mixing and applying to a substrate.

LiFとしてはAPPLIED CHEMISTRY社製の90%Li濃縮LiFを使用し、このLiFを微粉化し、その粒度の平均値が3μmのものを使用した。接着剤としては、コニシ(株)製SUプレミアム[ソフト]を用いた。また、この接着剤を融かす溶媒として、ラッカーうすめ液Sを用いた。波長変換剤としては関東化学(株)製BisMSB(色素)を用いた。 As 6 LiF, 90% 6 Li-concentrated 6 LiF manufactured by APPLIED CHEMISTRY was used, and this 6 LiF was finely powdered, and the average particle size was 3 μm. As the adhesive, SU Premium [Soft] manufactured by Konishi Co., Ltd. was used. Moreover, the lacquer thin liquid S was used as a solvent which melt | dissolves this adhesive agent. BisMSB (dye) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used as the wavelength conversion agent.

最初に、30ccの容積の陶器製るつぼに、接着剤80mgを入れ、ラッカーうすめ液S600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて溶かし接着剤溶液とした。超音波洗浄機としては、本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用いた。   First, 80 mg of an adhesive was put into a pottery crucible having a volume of 30 cc, and after adding 600 mg of lacquer thin solution S, ultrasonic waves were applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner to dissolve it to obtain an adhesive solution. As the ultrasonic cleaner, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used.

この接着剤溶液に、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体とLiFとの重量比を1:1として、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を900mg、LiF600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合する。この混合溶液に波長変換剤を加えない場合及び14種類の重量の異なる波長変換剤を加えた場合の計15種類のサンプルを用意した。波長変換剤を加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合した後、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し、乾燥させて固化して15種類のZnS/LiF半透明中性子シンチレータサンプル1〜15を製作した。14種類の波長変換剤の重量は、それぞれ、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体900mgとLiF600mgを加えた総重量1200mgに対して0.06wt%、0.13wt%、0.25wt%,0.5wt%,0.75wt%,1wt%,1.5wt%,2wt%,2.5wt%,3wt%,3.5wt%,4wt%,4.5wt%、5wt%である。製作後これらのZnS/LiF半透明中性子シンチレータの厚さを測定した結果、いずれも約280μmであった。 To this adhesive solution, the weight ratio of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection and 6 LiF was set to 1: 1, 900 mg of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection and 600 mg of 6 LiF were added, followed by ultrasonic cleaning. Mix by adding ultrasonic for 3 minutes. A total of 15 types of samples were prepared when no wavelength conversion agent was added to this mixed solution and when 14 types of wavelength conversion agents having different weights were added. After adding the wavelength converting agent, ultrasonically applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner, mixed, applied to an aluminum substrate of 5 cm x 5 cm x 0.3 mm (thickness), dried and solidified to produce 15 types ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator samples 1-15 were fabricated. The weights of the 14 types of wavelength converting agents were 0.06 wt%, 0.13 wt%, 0.25 wt%, 0 with respect to a total weight of 1200 mg including 900 mg of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection and 600 mg of 6 LiF, respectively. 0.5 wt%, 0.75 wt%, 1 wt%, 1.5 wt%, 2 wt%, 2.5 wt%, 3 wt%, 3.5 wt%, 4 wt%, 4.5 wt%, 5 wt%. As a result of measuring the thickness of these ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators after fabrication, all were about 280 μm.

製作した15種類の半透明ZnS/LiFコンバータ中性子シンチレータサンプル1〜15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。 About 15 types of semi-transparent ZnS / 6 LiF converter neutron scintillator samples 1 to 15 was produced, using a Am-Li-ray source 7.4GBq as neutron sources, it was measured detection characteristics with thermalized in paraffin blocks 5cm thickness.

半透明ZnS/LiF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に設定して、サンプリング周波数500MHzで測定した。 The pulse signal obtained when the translucent ZnS / 6 LiF neutron scintillator was irradiated with neutrons 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. As collection conditions, vertical sensitivity was set to 100 mV / div, time sensitivity was set to 1 μs / div, and trigger level was set to 32 mV, and measurement was performed at a sampling frequency of 500 MHz.

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の相対比較を行うことにより求めた。 The detection efficiency for thermal neutrons is determined by examining the time stamp recorded at the time of acquisition of each pulse signal waveform, deriving the count rate by obtaining the number of pulse signal waveforms acquired within a certain time, and then the detection efficiency is known It calculated | required by performing a relative comparison with the count rate of a 6Li glass scintillator.

得られた信号を基に減衰時間と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。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。なお、本実施例で減衰時間と述べた場合には短減衰時間を示すこととする。 In order to investigate the influence of decay time and 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 “short decay time”. Then, the elapsed time when the integrated signal voltage reaches the value corresponding to 0.632 times the total signal voltage obtained by integration up to 8 μs (corresponding to 1-e −1 ) is set as the “long time”. It was defined as “decay time”. In the present embodiment, when the decay time is described, a short decay time is indicated.

13種類の半透明ZnS/LiFコンバータ中性子シンチレータについて、それぞれ上記の特性試験によって中性子に対する検出効率と減衰時間を求めた。波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を図6に示す。中性子に対する検出効率についての結果より、波長変換剤の重量が0.25wt%の場合に最良の検出効率28.3%が得られることが分かった。既に、重量が極めて低い0.06wt%の場合でも波長変換剤の効果が出ていることから、アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の場合には非常に微量の波長変換剤で最大の効果が得られることが分かった。 For the 13 types of translucent ZnS / 6 LiF converter neutron scintillators, the detection efficiency and decay time for neutrons were determined by the above-described characteristic tests. FIG. 6 shows changes in detection efficiency and decay time for neutrons when the weight of the wavelength conversion agent is changed. From the results of detection efficiency with respect to neutrons, it was found that the best detection efficiency of 28.3% was obtained when the weight of the wavelength conversion agent was 0.25 wt%. Since the effect of the wavelength conversion agent has already been obtained even when the weight is extremely low, 0.06 wt%, the case of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.63 is very high. It was found that the maximum effect was obtained with a small amount of wavelength converting agent.

また、波長変換剤を入れない場合の検出効率が24.1%であることから絶対値で4.2%改善し、割合としては17%改善した。   Further, since the detection efficiency in the case where no wavelength converting agent was added was 24.1%, the absolute value was improved by 4.2%, and the ratio was improved by 17%.

この中性子に対する検出効率の結果は、上記で述べた蛍光体だけの蛍光の収率と、蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光の収率と、を評価した評価計算結果が、約17%蛍光の収率が増加することに対応して、シンチレータの奥の方で発光した蛍光を中性子信号として検出できるようになった結果である。   As a result of the detection efficiency for neutrons, an evaluation calculation result for evaluating the fluorescence yield of only the phosphor described above and the fluorescence yield when a wavelength conversion agent is added to the phosphor is about 17 This is a result of the fact that the fluorescence emitted in the back of the scintillator can be detected as a neutron signal corresponding to the increase in the yield of% fluorescence.

一方、波長変換剤の重量変化に対する減衰時間の結果を調べると、検出効率の場合と同様に波長変換剤の重量が低い0.125wt%と0.25wt%で一度短くなって0.26μsを示し、その後一度少し長くなった後、波長変換剤の重量の増加に伴って徐々に短くなることが分かった。波長変換剤を入れない場合の減衰時間が0.28μsであることから絶対値で0.02μs改善した。この結果より、波長変換剤の重量が低い0.25wt%では波長変換剤の効果が大きく効くことにより、短い波長成分の領域の蛍光の量を増加させ減衰時間が短縮されたことが分かる。   On the other hand, when the result of the decay time with respect to the change in the wavelength of the wavelength conversion agent was examined, the weight of the wavelength conversion agent was once reduced at 0.125 wt% and 0.25 wt%, which was 0.26 μs, as in the case of detection efficiency. After that, it was found that after becoming a little longer, it gradually became shorter as the weight of the wavelength converting agent increased. Since the decay time when no wavelength conversion agent was added was 0.28 μs, the absolute value was improved by 0.02 μs. From this result, it can be seen that when the weight of the wavelength converting agent is 0.25 wt%, the effect of the wavelength converting agent is greatly effective, thereby increasing the amount of fluorescence in the short wavelength component region and shortening the decay time.

アフターグローの影響については、波長変換剤を入れない場合と波長変換剤の重量0.25wt%を入れた場合について、アフターグローの目安となる長減衰時間の比較を行った。その結果、波長変換剤を入れない場合の長減衰時間が1.33μsであったものが入れた場合には1.09μsまで短くなり、アフタ−グローの影響も改善されていることが分かった。   Regarding the influence of the afterglow, a comparison was made in the long decay time, which is a measure of the afterglow, when the wavelength conversion agent was not added and when the weight of the wavelength conversion agent was added at 0.25 wt%. As a result, it was found that the long decay time when the wavelength conversion agent was not added was 1.33 μs, and that when the wavelength conversion agent was added, the time was shortened to 1.09 μs, and the influence of afterglow was also 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。波長変換剤の重量0.25wt%添加したZnS/LiF半透明中性子シンチレータが放出するフォトン数の分布を、添加なしのZnS/LiF半透明中性子シンチレータ、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フォトン数分布と比較して図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、少しフォトン数が少ない領域にピークはあるものの、添加しないで作製したZnS/LiF半透明中性子シンチレータと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. The number of photons distribution ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator was added by weight 0.25 wt% of the wavelength conversion agent is released, without the addition ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator, and commercially available AST Inc. ZnS / FIG. 7 shows a comparison with the photon number distribution of a 6 LiF translucent neutron scintillator. From this result, the photon number distribution of the ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator produced without addition is shown although there is a peak in the region where the photon number is slightly smaller than the photon number distribution of the conventional AST scintillator. Was found to be obtained.

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24700フォトン/パルスであるのに対して、22300フォトン/パルスと少しだけ少ない結果が得られることが分かった。   Furthermore, it has been found that the average photon emission amount of 1 μs is a little less than 22300 photons / pulse, compared to 24700 photons / pulse in the conventional AST scintillator.

[実施例3]
ZnS蛍光体として粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用い、10B中性子コンバータと組み合わせた半透明中性子シンチレータにおいて、中性子が入射してシンチレータ内でZnS蛍光体から発生した蛍光のうち、ZnS蛍光体の透過率が下がる短い波長スペクトル領域の蛍光を波長変換剤である色素をシンチレータに添加して、透過率が良い長い波長領域に波長変換し、シンチレータ内を透過させることにより中性子に対する検出効率を上げた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説明する。
[Example 3]
Of the fluorescence generated from the ZnS phosphor in the scintillator in the semitransparent neutron scintillator combined with the 10 B neutron converter using the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection as the ZnS phosphor, the ZnS phosphor Adds a dye, which is a wavelength conversion agent, to the scintillator for the fluorescence in the short wavelength spectral region where the transmittance of the light decreases, converts the wavelength to a long wavelength region with good transmittance, and transmits it through the scintillator to increase the detection efficiency for neutrons A ZnS / 10 B neutron converter translucent neutron scintillator will be described.

ZnS/10B中性子コンバータ半透明中性子シンチレータは、下記方法で製造した。 The ZnS / 10 B neutron converter translucent neutron scintillator was manufactured by the following method.

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重合させて作製した後、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蛍光体と混合して半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを作製した。 10 B prepared by mixing and polymerizing a mixed solution of 10 B concentrated boric acid, modified alicyclic polyamine, and water and ethyl alcohol having a 90 B isotope concentration of 90% or more, and then adding blending medium to prepare 10 A B-containing transparent adhesive substance was used as a neutron converter / adhesive and mixed with a ZnS: Ag phosphor to produce a translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator.

ZnS蛍光体としては、アルファ線検出割合の値が0.51倍である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を使用した。この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。   As the ZnS phosphor, a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio value of 0.51 times was used. The 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、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)に入れた後、上蓋を閉めて、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
焼成し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. % Strontium sulfide corresponding to%, 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 And 1 mmφ hole for releasing a part of the sublimate generated from the fired material was put in, and then the upper lid was closed and 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。   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%.

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 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.

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25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25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. 25, an alpha-sensitive fluorescence spectrum having a peak wavelength of 395 nm to 410 nm with a fluorescence spectrum of 320 nm to 580 nm emitted upon irradiation with alpha rays, and 380 nm emitted upon irradiation 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.

本粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性を図8に示す。透過率の悪化は450nm近辺から始まり、蛍光波長が短くなるに従い急に悪化し390nm近辺で透過しなくなることがわかる。また、蛍光スペクトルから本粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長成分が大きくなっていることが良くわかる。   FIG. 8 shows the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of the present ZnS: Ag phosphor for particle beam detection. It can be seen that the deterioration of the transmittance starts around 450 nm, suddenly worsens as the fluorescence wavelength becomes shorter, and does not transmit around 390 nm. Further, it is well understood from the fluorescence spectrum that the short wavelength component of the present particle beam detection ZnS: Ag phosphor is increased.

波長変換剤としては、この短波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤(色素)としてBisMSBを用いた。   As the wavelength converting agent, BisMSB was used as a wavelength converting agent (dye) having an absorption spectrum suitable for this short wavelength component.

アルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトル及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを図9に示す。BisMSBの吸収スペクトルは、410nmにピークを持ち、350nm〜435nmの範囲(FWHM)で良く吸収する。従って、BisMSBの吸収スペクトルがZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと良く合致している。   FIG. 9 shows a fluorescence spectrum of a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.51, a BisMSB absorption spectrum, and a wavelength-converted fluorescence spectrum. The absorption spectrum of BisMSB has a peak at 410 nm and absorbs well in the range of 350 nm to 435 nm (FWHM). Therefore, the absorption spectrum of BisMSB is in good agreement with the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag phosphor.

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.

10B濃縮ホウ酸500mg、80分硬化剤130mg及び水200mgメチルアルコール200mgの混合液を混合し重合させた後、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に粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を1250mg加えて混合した。 After 10 B a mixture of concentrated boric acid 500 mg, 80 minutes curing agent 130mg and water 200mg methyl alcohol 200mg were mixed and polymerized, particle beam 10 B containing translucent adhesive material prepared by mixing the addition of blending medium 1250 mg of ZnS: Ag phosphor for detection was added and mixed.

この混合溶液に波長変換剤を加えない場合及び8種類の重量の波長変換剤を加えた場合の計9種類のサンプルを用意した。波長変換剤としては、この短波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤(色素)としてBisMSBを用いた。波長変換剤を加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合し、5cm×5cm×0.3mm(厚さ)のアルミニウム基板に塗布し、乾燥させて固化して8種類の半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータを製作した。8種類の波長変換剤の重量は、それぞれ、10B濃縮ホウ酸500mg、80分硬化剤130mg及び粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体1250mgを加えた総重量1880mgに対して0.05wt%,0.075wt%,0.1wt%,0.15wt%,0.2wt%,0.3wt%,0.4wt%、0.5wt%である。 A total of nine types of samples were prepared when no wavelength conversion agent was added to this mixed solution and when eight types of weights of wavelength conversion agent were added. As the wavelength converting agent, BisMSB was used as a wavelength converting agent (dye) having an absorption spectrum suitable for this short wavelength component. After adding the wavelength converting agent, ultrasonic waves were applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner, mixed, applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified to obtain 8 types. A translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillator was fabricated. The weights of the eight wavelength conversion agents were 0.05 wt% and 0%, respectively, based on a total weight of 1880 mg including 10 B concentrated boric acid 500 mg, 80 minute curing agent 130 mg and particle beam detection ZnS: Ag phosphor 1250 mg. 0.075 wt%, 0.1 wt%, 0.15 wt%, 0.2 wt%, 0.3 wt%, 0.4 wt%, and 0.5 wt%.

製作後これらの半透明ZnS/10Bコンバータ中性子シンチレータ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 these translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillators after fabrication, all were about 350 μm.

製作した9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。検出特性の測定方法は実施例1で説明した測定方法と同じ方法を用いた。 About the produced nine types of translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillators, Am-Li radiation source 7.4 GBq was used as a neutron radiation source, and thermal neutronization was performed with a paraffin block of 5 cm thickness, and detection characteristics were measured. The measurement method of the detection characteristic was the same as the measurement method described in Example 1.

9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、それぞれ上記の特性試験によって中性子に対する検出効率と減衰時間を求めた。波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を図10に示す。中性子に対する検出効率は、波長変換剤の重量が0.075wt%の場合に最良の検出効率23.2%が得られることが分かった。波長変換剤を入れない時の検出効率が18.2%であることから絶対値で5%検出効率が増加し、相対値では27%増加した。 With respect to nine types of translucent ZnS / 10 B converter neutron scintillators, the detection efficiency and decay time for neutrons were determined by the above characteristic tests. FIG. 10 shows changes in detection efficiency and decay time for neutrons when the weight of the wavelength conversion agent is changed. As for the detection efficiency for neutrons, it was found that the best detection efficiency was 23.2% when the weight of the wavelength conversion agent was 0.075 wt%. Since the detection efficiency when no wavelength converting agent was added was 18.2%, the detection efficiency increased by 5% in absolute value, and increased by 27% in relative value.

この結果より、実施例1のLiFを中性子コンバータとして使用した場合と同様に、10B中性子コンバータを使用した場合にも、アルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の場合、非常に微量の波長変換剤で効果が得られることが分かった。 From this result, in the same manner as when 6 LiF of Example 1 was used as a neutron converter, even when a 10 B neutron converter was used, ZnS: Ag fluorescence for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.51 was obtained. In the case of the body, it was found that the effect can be obtained with a very small amount of the wavelength converting agent.

一方、波長変換剤の重量変化に対する減衰時間の結果を調べると、検出効率の場合と同様に波長変換剤の重量が低い0.075wt%で一度短くなり0.256μsを示し、その後一度長くなった後波長変換剤の重量が増加に伴って徐々に短くなることが分かった。波長変換剤を入れない場合の減衰時間が0.261μsであることから、絶対値で0.005μs改善した。   On the other hand, when the result of the decay time with respect to the change in the weight of the wavelength conversion agent was examined, the wavelength conversion agent was shortened once at 0.075 wt%, which was 0.256 μs, and then once again, as in the case of detection efficiency. It was found that the weight of the post-wavelength converting agent gradually decreased with an increase. Since the decay time when no wavelength conversion agent was added was 0.261 μs, the absolute value was improved by 0.005 μs.

[実施例4]
ZnS蛍光体としてP11型ZnS:Ag,Cl蛍光体を用い、中性子コンバータとしてLiFを用いた半透明中性子シンチレータにおいて、中性子が入射してシンチレータ内でZnS蛍光体から発生した蛍光のうち、ZnS蛍光体の透過率が下がる短い波長スペクトル領域の蛍光を波長変換剤である色素をシンチレータに添加して、透過率が良い長い波長領域に波長変換し、シンチレータ内を透過させることにより中性子に対する検出効率を上げたZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて説明する。
[Example 4]
Among semi-transparent neutron scintillators using a P11 type ZnS: Ag, Cl phosphor as the ZnS phosphor and 6 LiF as the neutron converter, among the fluorescence generated from the ZnS phosphor in the scintillator when neutrons are incident, ZnS fluorescence Fluorescence in the short wavelength spectral region where the transmittance of the body is reduced Adds a dye that is a wavelength conversion agent to the scintillator, converts the wavelength to a long wavelength region with good transmittance, and transmits the scintillator to improve the detection efficiency for neutrons The raised ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator will be described.

ZnS蛍光体としては、P11型ZnS:Ag,Cl蛍光体である日亜化学工業(株)製1109−041蛍光体を使用した。   As the ZnS phosphor, a 1109-041 phosphor manufactured by Nichia Corporation, which is a P11 type ZnS: Ag, Cl phosphor, was used.

P11に代表されるZnS:Ag,Cl蛍光体は、350nm〜450nmにわたる短波長領域の蛍光が低く、アルファ線検出割合は0.29である。しかし、蛍光体の色は白色である。   A ZnS: Ag, Cl phosphor represented by P11 has a low fluorescence in a short wavelength region ranging from 350 nm to 450 nm, and an alpha ray detection ratio is 0.29. However, the color of the phosphor is white.

1109−041蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性を図11に示す。その結果、透過率の悪化は450nm近辺から始まり、蛍光波長が短くなるに従い急に悪化し390nm近辺で透過しなくなることがわかる。また、蛍光スペクトルからZnS:Ag,Cl蛍光体の短い波長成分が小さいことが良くわかる。この短波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤としてBisMSBを用いた。   FIG. 11 shows the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of the 1109-041 phosphor. As a result, it can be seen that the deterioration of the transmittance starts from around 450 nm, suddenly worsens as the fluorescence wavelength becomes shorter, and does not transmit around 390 nm. Further, it is well understood from the fluorescence spectrum that the short wavelength component of the ZnS: Ag, Cl phosphor is small. BisMSB was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum suitable for this short wavelength component.

1109−041蛍光体の蛍光スペクトル及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを図12に示す。BisMSBの吸収スペクトルは410nmにピークを持ち、350nmから435nmの範囲(FWHM)で良く吸収する。従って、BisMSBの吸収スペクトルが1109−041蛍光体の短波長側蛍光スペクトルの膨らみの波長領域と良く合致している。   FIG. 12 shows the fluorescence spectrum of the 1109-041 phosphor, the absorption spectrum of BisMSB, and the wavelength-converted fluorescence spectrum. The absorption spectrum of BisMSB has a peak at 410 nm and absorbs well in the range of 350 nm to 435 nm (FWHM). Therefore, the absorption spectrum of BisMSB closely matches the bulging wavelength region of the short wavelength side fluorescence spectrum of the 1109-041 phosphor.

1109−041蛍光体にLiFを加え、そこに波長変換剤であるBisMSBの添加量を変えて加えた後、接着剤と共に混合し、基板に塗布して作製したZnS/LiF半透明中性子シンチレータを用いて最適な波長変換剤の添加量を求める実験を行った。 ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator prepared by adding 6 LiF to a 1109-041 phosphor, adding a different amount of BisMSB, which is a wavelength conversion agent, and then mixing with an adhesive and applying to a substrate An experiment was conducted to determine the optimum amount of wavelength converting agent to be used.

LiFとしてはロシア製の90%Li濃縮LiFを使用し、このLiFを微粉化し、その粒度の平均値3μmのものを使用した。接着剤としては、コニシ(株)製SUプレミアム[ソフト]を用いた。また、この接着剤を融かす溶媒として、アサヒペン株式会社製ラッカーうすめ液S(ラッカーシンナー)を用いた。波長変換剤としては関東化学(株)製BisMSBを用いた。 As 6 LiF, 90% 6 Li-concentrated 6 LiF made in Russia was used. This 6 LiF was pulverized, and the average particle size was 3 μm. As an adhesive, SU Premium [Soft] manufactured by Konishi Co., Ltd. was used. Moreover, Asahi Pen Co., Ltd. lacquer thin solution S (lacquer thinner) was used as a solvent for melting the adhesive. BisMSB manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used as the wavelength converting agent.

最初に、30ccの容積の陶器製るつぼに接着剤80mgを入れ、ラッカーうすめ液S800mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて溶かし接着剤溶液とした。超音波洗浄機としては、本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用いた。   First, 80 mg of the adhesive was put into a ceramic pot with a capacity of 30 cc, and after adding 800 mg of lacquer thin solution S, ultrasonic was applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner to dissolve it to obtain an adhesive solution. As the ultrasonic cleaner, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used.

この溶液に、1109−041蛍光体とLiFとを重量比2:1として、1109−041蛍光体を1200mgと、LiF600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合する。この混合溶液に波長変換剤を加えない場合及び10種類の重量の波長変換剤を加えた場合の計11種類のサンプルを用意した。波長変換剤を加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合した後、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て11種類のZnS/LiF半透明中性子シンチレータサンプルを製作した。10種類の波長変換剤の重量は、それぞれ、1109−041蛍光体1200mgとLiF600mgを加えた総重量1800mgに対して0.5wt%,1wt%,1.5wt%,2wt%,2.5wt%,3wt%,3.5wt%,4wt%,4.5wt%、5wt%である。 In this solution, 1109-041 phosphor and 6 LiF were mixed at a weight ratio of 2: 1, 1200 mg of 1109-041 phosphor and 600 mg of 6 LiF were added, and then ultrasonically added for 3 minutes with an ultrasonic cleaner. To do. A total of 11 types of samples were prepared when no wavelength conversion agent was added to the mixed solution and when 10 types of weight conversion agents were added. After adding the wavelength conversion agent, ultrasonic waves were applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner and mixed, then applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified to be 11 types. A ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator sample was fabricated. The weights of the 10 types of wavelength conversion agents were 0.5 wt%, 1 wt%, 1.5 wt%, 2 wt%, and 2.5 wt%, respectively, based on a total weight of 1800 mg including 1200 mg of 1109-041 phosphor and 600 mg of 6 LiF. 3 wt%, 3.5 wt%, 4 wt%, 4.5 wt%, and 5 wt%.

製作後これらのZnS/LiF半透明中性子シンチレータ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 these ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators after fabrication, all were about 350 μm.

製作した11種類のZnS/LiF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。検出特性の測定方法は実施例1で説明した測定方法と同じ方法を用いた。 About 11 types of produced ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators, Am-Li radiation source 7.4GBq was used as a neutron radiation source, and thermal neutronization was performed with a paraffin block of 5 cm thickness, and detection characteristics were measured. The measurement method of the detection characteristic was the same as the measurement method described in Example 1.

11種類のZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて、それぞれ上記の特性試験によって中性子に対する検出効率と減衰時間を求めた。波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を図13に示す。中性子に対する検出効率は、波長変換剤の重量が1wt%の場合に最良の検出効率28.2%が得られることが分かった。波長変換剤を入れない時の検出効率が23.6%であることから、絶対値で4.6%検出効率が増加し、相対値では20%増加した。 For eleven types of ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators, the detection efficiency and decay time for neutrons were determined by the above-described characteristic tests. FIG. 13 shows changes in detection efficiency and decay time for neutrons when the weight of the wavelength conversion agent is changed. As for the detection efficiency for neutrons, it was found that the best detection efficiency of 28.2% was obtained when the weight of the wavelength conversion agent was 1 wt%. Since the detection efficiency when no wavelength conversion agent was added was 23.6%, the detection efficiency increased by 4.6% in absolute value and increased by 20% in relative value.

一方、波長変換剤の重量変化に対する減衰時間の結果を調べると、検出効率が最も高い波長変換剤の重量が1wt%では0.392μsを示し、波長変換剤を入れない場合には、0.460μsであることから、絶対値で0.068μs改善されることが分かった。その後、波長変換剤の重量が増加に伴って徐々に短くなり、0.360μsまで改善されることがわかった。検出効率は、波長変換剤の添加量を多くしても減少しており、あまり改善されないことが分かった。   On the other hand, when the result of the decay time with respect to the change in the weight of the wavelength conversion agent is examined, it shows 0.392 μs when the weight of the wavelength conversion agent having the highest detection efficiency is 1 wt%, and 0.460 μs when no wavelength conversion agent is added. Therefore, it was found that the absolute value was improved by 0.068 μs. Thereafter, it was found that the weight of the wavelength converting agent gradually decreased with an increase, and was improved to 0.360 μs. It was found that the detection efficiency decreased even when the amount of the wavelength conversion agent added was increased, and was not improved much.

[実施例5]
ZnS蛍光体としてZnS:Ag,Al蛍光体を用い、中性子コンバータとしてLiFを用いた半透明中性子シンチレータにおいて、中性子が入射してシンチレータ内でZnS蛍光体から発生した蛍光のうち、ZnS蛍光体の透過率が下がる短い波長スペクトル領域の蛍光を波長変換剤である色素をシンチレータに添加して、透過率が良い長い波長領域に波長変換し、シンチレータ内を透過させることにより中性子に対する検出効率を上げたZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて説明する。
[Example 5]
In a translucent neutron scintillator using ZnS: Ag, Al phosphor as the ZnS phosphor and 6 LiF as the neutron converter, among the fluorescence generated from the ZnS phosphor in the scintillator when neutrons are incident, the ZnS phosphor Increasing the detection efficiency for neutrons by adding a wavelength conversion agent dye to the scintillator to convert the fluorescence in the short wavelength spectral region where the transmittance decreases into the scintillator, and converting the wavelength into a long wavelength region with good transmittance, and transmitting the scintillator. A ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator will be described.

ZnS蛍光体としては、ZnS:Ag,Al蛍光体である日亜化学工業(株)製1055−152蛍光体を使用した。ZnS:Ag,Al蛍光体の蛍光スペクトルと蛍光体の透過率特性を図14に示す。蛍光体の色は白色である。   As the ZnS phosphor, a 1055-152 phosphor manufactured by Nichia Corporation, which is a ZnS: Ag, Al phosphor, was used. FIG. 14 shows the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag, Al phosphor and the transmittance characteristics of the phosphor. The color of the phosphor is white.

ZnS:Ag,Al蛍光体の特徴は図14に示す蛍光スペクトルから、350nmから450nmにわたる短波長領域の蛍光に盛り上がりがなくアルファ線検出割合はほとんどないことがわかる。しかし、透過率は440nmから急に悪くなり390nmでは透過しなくなることから、この波長領域にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤としてBisMSBを用いた。   The characteristics of the ZnS: Ag, Al phosphor are found from the fluorescence spectrum shown in FIG. 14 that there is no rise in the fluorescence in the short wavelength range from 350 nm to 450 nm, and there is almost no alpha ray detection ratio. However, since the transmittance suddenly deteriorates from 440 nm and does not transmit at 390 nm, BisMSB was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum in this wavelength region.

1055−152蛍光体の蛍光スペクトル及びBisMSBの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを図15に示す。BisMSBの吸収スペクトルは、410nmにピークを持ち、350nmから435nmの範囲(FWHM)で良く吸収する。従って、BisMSBの吸収スペクトルが1055−152蛍光体の短波長側蛍光スペクトルの一部の波長領域と合致していることがわかる。   The fluorescence spectrum of the 1055-152 phosphor, the absorption spectrum of BisMSB, and the wavelength converted fluorescence spectrum are shown in FIG. The absorption spectrum of BisMSB has a peak at 410 nm and absorbs well in the range of 350 nm to 435 nm (FWHM). Therefore, it can be seen that the absorption spectrum of BisMSB matches the partial wavelength region of the short wavelength side fluorescence spectrum of 1055-152 phosphor.

ZnS:Ag,Al蛍光体にLiFを加え、そこに波長変換剤であるBisMSBの添加量を変えて加えた後、接着剤と共に混合し基板に塗布して作製したZnS/LiF半透明中性子シンチレータを用いて最適な波長変換剤の添加量を求める実験を行った実施例について述べる。 ZnS: 6 LiF translucent neutron produced by adding 6 LiF to a ZnS: Ag, Al phosphor, changing the addition amount of the wavelength conversion agent BisMSB, mixing with an adhesive, and applying to the substrate. An example in which an experiment for obtaining the optimum amount of addition of the wavelength conversion agent using a scintillator was conducted will be described.

LiFとしてはロシア製の90%Li濃縮LiFを使用し、このLiFを微粉化し、その粒度の平均値3μmのものを使用した。接着剤としては、コニシ(株)製SUプレミアム[ソフト]を用いた。また、この接着剤を融かす溶媒として、ラッカーうすめ液Sを用いた。波長変換剤としては関東化学(株)製BisMSBを用いた。 As 6 LiF, 90% 6 Li-concentrated 6 LiF made in Russia was used. This 6 LiF was pulverized, and the average particle size was 3 μm. As the adhesive, SU Premium [Soft] manufactured by Konishi Co., Ltd. was used. Moreover, the lacquer thin liquid S was used as a solvent which melt | dissolves this adhesive agent. BisMSB manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used as the wavelength converting agent.

最初に、30ccの容積の陶器製るつぼに接着剤80mgを入れ、ラッカーうすめ液S600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて溶かし接着剤溶液とした。超音波洗浄機としては、本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用いた。   First, 80 mg of an adhesive was put in a ceramic pot with a capacity of 30 cc, and after adding 600 mg of lacquer thin solution S, ultrasonic waves were applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner to dissolve it to obtain an adhesive solution. As the ultrasonic cleaner, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used.

この溶液に、ZnS:Ag,Al蛍光体とLiFを重量比2:1として、ZnS:Ag,Al蛍光体を1200mgそしてLiF600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合する。この混合溶液に波長変換剤を加えない場合及び10種類の重量の波長変換剤を加えた場合の計11種類のサンプルを用意した。波長変換剤を加えた後超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合した後、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て11種類のZnS/LiF半透明中性子シンチレータを製作した。10種類の波長変換剤の重量は、それぞれ、ZnS:Ag,Al蛍光体1200mgとLiF600mgを加えた総重量1800mgに対して0.5wt%,1wt%,1.5wt%,2wt%,2.5wt%,3wt%,3.5wt%,4wt%,4.5wt%、5wt%である。 To this solution, ZnS: Ag, Al phosphor and 6 LiF weight ratio of 2: as 1, ZnS: Ag, was added to 1200mg and 6 LiF600mg Al phosphor, a 3 minutes ultrasound in an ultrasonic cleaner added And mix. A total of 11 types of samples were prepared when no wavelength conversion agent was added to the mixed solution and when 10 types of weight conversion agents were added. After adding the wavelength converting agent, ultrasonic waves were applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner and mixed, then applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified to form 11 types of ZnS. / 6 A LiF translucent neutron scintillator was fabricated. The weights of the ten types of wavelength conversion agents are 0.5 wt%, 1 wt%, 1.5 wt%, 2 wt%, and 2. wt% with respect to a total weight of 1800 mg including ZnS: Ag, Al phosphor 1200 mg and 6 LiF 600 mg, respectively. 5 wt%, 3 wt%, 3.5 wt%, 4 wt%, 4.5 wt%, and 5 wt%.

製作後これらのZnS/LiF半透明中性子シンチレータ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 these ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators after fabrication, all were about 350 μm.

製作した11種類のZnS/LiF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。検出特性の測定方法は実施例1で説明した測定方法と同じ方法を用いた。 About 11 types of produced ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators, Am-Li radiation source 7.4GBq was used as a neutron radiation source, and thermal neutronization was performed with a paraffin block of 5 cm thickness, and detection characteristics were measured. The measurement method of the detection characteristic was the same as the measurement method described in Example 1.

11種類の半透明ZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて、それぞれ上記の特性試験によって中性子に対する検出効率と減衰時間を求めた。波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を図16に示す。図16の中性子に対する検出効率のグラフより、波長変換剤の重量が2wt%の場合に最良の検出効率31.6%が得られることが分かった。波長変換剤を入れない時の検出効率が26.3%であることから絶対値で5.3%検出効率が増加し、相対値では20%増加した。 With respect to eleven types of translucent ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators, the detection efficiency and decay time for neutrons were determined by the above-described characteristic tests. FIG. 16 shows changes in detection efficiency and decay time for neutrons when the weight of the wavelength conversion agent is changed. From the graph of detection efficiency for neutrons in FIG. 16, it was found that the best detection efficiency of 31.6% was obtained when the weight of the wavelength conversion agent was 2 wt%. Since the detection efficiency when no wavelength conversion agent was added was 26.3%, the detection efficiency increased by 5.3% in absolute value, and increased by 20% in relative value.

一方、波長変換剤の重量変化に対する減衰時間の結果を調べると、検出効率が最も高い波長変換剤の重量が2wt%では0.450μsを示し、波長変換剤を入れない場合には0.475μsであることから、絶対値で0.025μs改善されることが分かった。その後、波長変換剤の重量が増加に伴って、減衰時間は徐々に短くなり、波長変化剤の添加量が4.5wt%で減衰時間が0.414μsまで改善され、検出効率も30.0%まで改善されることが分かった。   On the other hand, when the result of the decay time with respect to the weight change of the wavelength conversion agent is examined, the weight of the wavelength conversion agent having the highest detection efficiency shows 0.450 μs when the weight is 2 wt%, and 0.475 μs when the wavelength conversion agent is not added. From this, it was found that the absolute value was improved by 0.025 μs. Thereafter, as the weight of the wavelength conversion agent increases, the decay time gradually decreases, the addition amount of the wavelength change agent is 4.5 wt%, the decay time is improved to 0.414 μs, and the detection efficiency is also 30.0%. It was found that it was improved.

[実施例6]
アルファ線検出割合の値が0.63の粒子線検出用ZnS蛍光体を用い、中性子コンバータとしてLiFを用いた半透明中性子シンチレータにおいて、中性子が入射してシンチレータ内でZnS蛍光体から発生した蛍光のうち、ZnS蛍光体の透過率が下がる短い波長スペクトル領域の蛍光を波長変換剤である色素としてアントラセン(7,12-dimethylbenz[a]anthracene)をシンチレータに添加して、透過率が良い長い波長領域に波長変換し、シンチレータ内を透過させることにより中性子に対する検出効率を上げたZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて説明する。
[Example 6]
In a translucent neutron scintillator using a ZnS phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio value of 0.63 and using 6 LiF as a neutron converter, the fluorescence generated from the ZnS phosphor in the scintillator when neutrons are incident Among them, anthracene (7,12-dimethylbenz [a] anthracene) is added to the scintillator as a dye that is a wavelength conversion agent for the fluorescence in the short wavelength spectrum where the transmittance of the ZnS phosphor decreases. A ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator will be described in which the detection efficiency for neutrons is increased by converting the wavelength into a region and allowing the scintillator to pass through.

ZnS蛍光体としては、アルファ線検出割合の値が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を使用した。ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性は図8に示されている。ZnS:Ag蛍光体の特徴は350nmから450nmにわたる短波長領域の蛍光がアルファ線検出割合は高く0.51である。このため、蛍光体の色は極めて薄い茶褐色である。   As the ZnS phosphor, a particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio value of 0.51 was used. The fluorescence spectrum and transmittance characteristics of the ZnS: Ag phosphor are shown in FIG. A characteristic of the ZnS: Ag phosphor is that the fluorescence in the short wavelength region extending from 350 nm to 450 nm has a high alpha ray detection ratio of 0.51. For this reason, the color of the phosphor is extremely light brown.

本実施例では、この短波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤としてアントラセン(7,12-dimethylbenz[a]anthracene)を用いた。   In this example, anthracene (7,12-dimethylbenz [a] anthracene) was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum suitable for this short wavelength component.

アルファ線検出割合の値が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトル及びアントラセンの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを図17に示す。アントラセンの吸収スペクトルは、407nmにピークを持ち、395nmから420nmの範囲(FWHM)で良く吸収する。従って、アントラセンの吸収スペクトルが粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短波長側蛍光スペクトルの中心部分の波長領域と合致していることがわかる。   FIG. 17 shows the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio value of 0.51, the absorption spectrum of anthracene, and the wavelength-converted fluorescence spectrum. The absorption spectrum of anthracene has a peak at 407 nm and absorbs well in the range of 395 nm to 420 nm (FWHM). Therefore, it can be seen that the absorption spectrum of anthracene matches the wavelength region of the central portion of the short wavelength side fluorescence spectrum of the particle beam detecting ZnS: Ag phosphor.

一方、アントラセンの波長変換蛍光スペクトルは、大きなピークが424nmと445nmにあり、418nmから450nm(FWHM)範囲で波長変換された蛍光スペクトルを示すことが分かる。   On the other hand, the wavelength-converted fluorescence spectrum of anthracene has large peaks at 424 nm and 445 nm, and shows that the wavelength spectrum is converted in the range of 418 nm to 450 nm (FWHM).

本蛍光体にLiFを加え、そこに波長変換剤であるアントラセンの添加量を変えて加えた後、接着剤と共に混合し基板に塗布して作製したZnS/LiF半透明中性子シンチレータを用いて最適な波長変換剤の添加量を求める実験を行った。 Using a ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator prepared by adding 6 LiF to the phosphor and changing the addition amount of anthracene, which is a wavelength converting agent, and then mixing with an adhesive and applying the mixture to a substrate. An experiment was conducted to determine the optimum amount of added wavelength converting agent.

LiFとしてはロシア製の90%Li濃縮LiFを使用し、このLiFを微粉化し、その粒度の平均値3μmのものを使用した。接着剤としては、コニシ(株)製SUプレミアム[ソフト]を用いた。また、この接着剤を融かす溶媒として、ラッカーうすめ液Sを用いた。波長変換剤としては関東化学(株)製アントラセン(7,12-dimethylbenz[a]anthracene)を用いた。 As 6 LiF, 90% 6 Li-concentrated 6 LiF made in Russia was used. This 6 LiF was pulverized, and the average particle size was 3 μm. As an adhesive, SU Premium [Soft] manufactured by Konishi Co., Ltd. was used. Moreover, the lacquer thin liquid S was used as a solvent which melt | dissolves this adhesive agent. An anthracene (7,12-dimethylbenz [a] anthracene) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used as the wavelength converting agent.

最初に、30ccの容積の陶器製るつぼに接着剤80mgを入れ、ラッカーうすめ液S600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて溶かし、接着剤溶液とした。超音波洗浄機としては、本田電子(株)製W−113型超音波洗浄機(周波数45kHz、出力100W)を用いた。   First, 80 mg of an adhesive was put into a ceramic pot with a capacity of 30 cc, and after adding 600 mg of lacquer thin solution S, ultrasonic was applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner to dissolve it to obtain an adhesive solution. As the ultrasonic cleaner, a W-113 type ultrasonic cleaner (frequency 45 kHz, output 100 W) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used.

この溶液に、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体とLiFを重量比1:1として、アルファ線検出割合の値が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を600mg、LiF600mgを加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合した。この混合溶液に波長変換剤を加えない場合及び12種類の重量の波長変換剤を加えた場合の計13種類のサンプルを用意した。波長変換剤を加えた後、超音波洗浄機で3分間超音波を加えて混合した後、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て13種類のZnS/LiF半透明中性子シンチレータを製作した。12種類の波長変換剤の重量は、それぞれ、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体600mgとLiF600mgを加えた総重量1200mgに対して0.25wt%,0.5wt%,0.75wt%,1wt%,1.5wt%,2wt%,2.5wt%,3wt%,3.5wt%,4wt%,4.5wt%、5wt%である。 In this solution, ZnS: Ag phosphor for particle beam detection and 6 LiF are set to a weight ratio of 1: 1, and a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection whose value of alpha ray detection ratio is 0.63 is 600 mg, 6 LiF 600 mg. Then, ultrasonic waves were added for 3 minutes with an ultrasonic cleaner to mix. A total of 13 types of samples were prepared when no wavelength conversion agent was added to this mixed solution and when 12 types of weights of wavelength conversion agent were added. After adding the wavelength conversion agent, ultrasonic waves were applied for 3 minutes with an ultrasonic cleaner and mixed, then applied to an aluminum substrate of 5 cm × 5 cm × 0.3 mm (thickness), dried and solidified to form 13 types. A ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillator was fabricated. The weights of the 12 types of wavelength conversion agents were 0.25 wt%, 0.5 wt%, 0.75 wt%, and 1 wt, respectively, with respect to a total weight of 1200 mg including 600 mg of particle-detecting ZnS: Ag phosphor and 600 mg of 6 LiF. %, 1.5 wt%, 2 wt%, 2.5 wt%, 3 wt%, 3.5 wt%, 4 wt%, 4.5 wt%, 5 wt%.

製作後これらのZnS/LiF半透明中性子シンチレータの厚さを測定した結果、いずれも約280μmであった。 As a result of measuring the thickness of these ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators after fabrication, all were about 280 μm.

製作した13種類のZnS/LiF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。検出特性の測定方法は実施例1で説明した測定方法と同じ方法を用いた。 About the produced 13 types of ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators, Am-Li radiation source 7.4GBq was used as a neutron radiation source, and thermal neutronization was performed with a paraffin block of 5 cm thickness, and detection characteristics were measured. The measurement method of the detection characteristic was the same as the measurement method described in Example 1.

13種類の半透明ZnS/LiF半透明中性子シンチレータについて、それぞれ上記の特性試験によって中性子に対する検出効率と減衰時間を求めた。波長変換剤の重量を変化させた場合の中性子に対する検出効率と減衰時間の変化を図18に示す。図18の中性子に対する検出効率より、波長変換剤の重量がもっとも低い0.25wt%の場合に最良の検出効率29.7%が得られることが分かった。この結果より、アルファ線検出割合が0.51である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の場合には非常に微量の波長変換剤で最大の効果が得られることが分かった。 For the 13 types of translucent ZnS / 6 LiF translucent neutron scintillators, the detection efficiency and decay time for neutrons were determined by the above-described characteristic tests. FIG. 18 shows changes in detection efficiency and decay time for neutrons when the weight of the wavelength conversion agent is changed. From the detection efficiency for neutrons in FIG. 18, it was found that the best detection efficiency of 29.7% was obtained when the weight of the wavelength conversion agent was 0.25 wt%, which is the lowest. From this result, it was found that in the case of a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.51, the maximum effect can be obtained with a very small amount of wavelength converting agent.

また、波長変換剤を入れない場合の検出効率が25.7%であることから、絶対値で4%改善し、割合としては16%改善した。   Further, since the detection efficiency when no wavelength converting agent was added was 25.7%, the absolute value was improved by 4%, and the ratio was improved by 16%.

一方、波長変換剤の重量変化に対する減衰時間の結果を調べると、検出効率の場合と同様に波長変換剤の重量が低い0.25wt%と0.5wt%で一度短くなり0.27μsを示し、その後一度長くなった後、波長変換剤の重量が増加に伴って徐々に短くなることが分かった。波長変換剤を入れない場合の減衰時間が0.29μsであることから絶対値で0.02μs改善した。この結果より、波長変換剤の重量が低い0.25wt%では波長変換剤の効果が大きく効き、短い波長成分の領域の蛍光の量を増加させていることが分かる。   On the other hand, when the result of the decay time with respect to the change in the weight of the wavelength conversion agent was examined, the weight of the wavelength conversion agent was reduced once at 0.25 wt% and 0.5 wt% as in the case of the detection efficiency, and showed 0.27 μs, It became clear that it became short gradually with the increase in the weight of a wavelength conversion agent after becoming once long after that. Since the decay time when no wavelength conversion agent was added was 0.29 μs, the absolute value was improved by 0.02 μs. From this result, it can be seen that the effect of the wavelength converting agent is greatly effective at 0.25 wt% where the weight of the wavelength converting agent is low, and the amount of fluorescence in the short wavelength component region is increased.

[実施例7]
波長変換剤である色素がPOPOP(1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene)である半透明中性子シンチレータの実施例について説明する。
[Example 7]
An example of a translucent neutron scintillator in which the dye serving as the wavelength converting agent is POPOP (1,4-Bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene) will be described.

ZnS:Ag蛍光体としてアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。この蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性は図3に示した。粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤としてPOPOPを用いた。POPOPの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルをアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと共に図19に示す。POPOPの量子効率は93%であり、非常に高い変換効率を持っている。POPOPの吸収スペクトルは、418nmにピークを持ち、380nm〜435nmの範囲(FWHM)で良く吸収するので、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長領域の蛍光スペクトルと良く合致している。また、POPOPの蛍光スペクトルは、ピークが443nmで、435nm〜480nm(FWHM)範囲で波長変換された蛍光スペクトルを示すことが分かる。本色素の吸収スペクトル及び波長変換蛍光スペクトルは、上記で述べたBisMSBに非常に似ているが、波長変換蛍光スペクトルのピーク波長が7nm短くなっているのが特徴である。   A ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.63 was used as the ZnS: Ag phosphor. The fluorescence spectrum and transmittance characteristics of this phosphor are shown in FIG. POPOP was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum suitable for the short wavelength component of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection. FIG. 19 shows the absorption spectrum and wavelength conversion fluorescence spectrum of POPOP together with the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.63. POPOP has a quantum efficiency of 93% and a very high conversion efficiency. The absorption spectrum of POPOP has a peak at 418 nm and absorbs well in the range of 380 nm to 435 nm (FWHM), and therefore agrees well with the fluorescence spectrum in the short wavelength region of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection. Further, it can be seen that the fluorescence spectrum of POPOP shows a fluorescence spectrum having a peak at 443 nm and wavelength-converted in the range of 435 nm to 480 nm (FWHM). The absorption spectrum and wavelength-converted fluorescence spectrum of the present dye are very similar to the BisMSB described above, but are characterized in that the peak wavelength of the wavelength-converted fluorescence spectrum is shortened by 7 nm.

アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性及びPOPOPの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを用いて、蛍光体だけの蛍光の収率と蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光の収率を評価することが出来る。評価計算は実施例1で述べた方法を用いた。   Using the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor with an alpha ray detection ratio of 0.63, and the POPOP absorption spectrum and wavelength conversion fluorescence spectrum, the fluorescence yield and fluorescence of the phosphor alone The fluorescence yield when a wavelength converting agent is added to the body can be evaluated. For the evaluation calculation, the method described in Example 1 was used.

以上の評価計算の結果、アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体にPOPOPを加えない場合と加えた場合の収率はそれぞれ0.544と0.609であった。割合として約12%蛍光の収率が上昇するという評価結果を得ることができた。特性が似ているBisMSBの結果と比較すると蛍光収率の改善は約半分であった。原因はPOPOPの吸収スペクトルが380nmから410nmの波長範囲でBisMSBに比較して落ち込んでいることがあげられる。色素を選ぶ場合にZnS蛍光体のスペクトルとの重複が大きいほど本発明の効果が得られることが分かる。   As a result of the above evaluation calculation, the yields when adding and not adding POPOP to the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.63 were 0.544 and 0.609, respectively. It was. An evaluation result that the yield of fluorescence by about 12% increases as a ratio could be obtained. Compared to BisMSB results with similar characteristics, the improvement in fluorescence yield was about half. The cause is that the absorption spectrum of POPOP is depressed compared with BisMSB in the wavelength range of 380 nm to 410 nm. It can be seen that the effect of the present invention is obtained as the overlap with the spectrum of the ZnS phosphor increases when a dye is selected.

[実施例8]
波長変換剤である色素がクマリン30(7-(Diethylamino)-3-(1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)2H-1-benzopyran-2-one)である半透明中性子シンチレータの実施例について説明する。
[Example 8]
Example of translucent neutron scintillator in which the wavelength conversion agent is coumarin 30 (7- (Diethylamino) -3- (1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl) 2H-1-benzopyran-2-one) Will be described.

ZnS:Ag蛍光体としてアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。本蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性は図3に示した。粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤としてクマリン30を用いた。クマリン30の吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルをアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと共に図20に示す。クマリン30の量子効率は64%と、高い変換効率を持っている。クマリン30の吸収スペクトルは、410nmにピークを持ち、380nm〜430nmの範囲(FWHM)で良く吸収するので、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長領域の蛍光スペクトルと良く合致している。また、クマリン30の蛍光スペクトルはピークが480nmで460nmから520nm(FWHM)範囲で波長変換された蛍光スペクトルを示すことが分かる。   A ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.63 was used as the ZnS: Ag phosphor. The fluorescence spectrum and transmittance characteristics of this phosphor are shown in FIG. Coumarin 30 was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum suitable for the short wavelength component of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection. The absorption spectrum and wavelength conversion fluorescence spectrum of coumarin 30 are shown in FIG. 20 together with the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.63. Coumarin 30 has a high conversion efficiency of 64%. The absorption spectrum of coumarin 30 has a peak at 410 nm and absorbs well in the range of 380 nm to 430 nm (FWHM), and therefore agrees well with the fluorescence spectrum in the short wavelength region of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection. Moreover, it turns out that the fluorescence spectrum of coumarin 30 shows the fluorescence spectrum by which wavelength conversion was carried out in the range of 460 nm to 520 nm (FWHM) with a peak of 480 nm.

アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性及びクマリン30の吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを用いて、蛍光体だけの蛍光の収率と蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光の収率を評価することが出来る。評価計算は実施例1で述べた方法を用いた。   Using the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of a ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.63, and the absorption spectrum and wavelength conversion fluorescence spectrum of coumarin 30, the fluorescence yield of the phosphor alone The fluorescence yield can be evaluated when a wavelength conversion agent is added to the phosphor. For the evaluation calculation, the method described in Example 1 was used.

以上の評価計算の結果、アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体にクマリン30を加えない場合と加えた場合の収率はそれぞれ0.54と0.57であった。割合として約5%蛍光の収率が上昇するという評価結果を得ることができた。実際には、中性子コンバータの吸収の効果が入るので波長変換剤を入れた方が良い結果が得られる。   As a result of the above evaluation calculation, the yield when the coumarin 30 is not added to the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection with an alpha ray detection ratio of 0.63 and when it is added are 0.54 and 0.57, respectively. there were. An evaluation result that the yield of fluorescence by about 5% increases as a ratio could be obtained. Actually, since the effect of absorption of the neutron converter is included, a better result can be obtained by adding a wavelength conversion agent.

[実施例9]
波長変換剤である色素が4-Dimethylamino-4 -Nitrostilbeneである半透明中性子シンチレータの実施例について説明する。
[Example 9]
An example of a translucent neutron scintillator in which the dye that is the wavelength converting agent is 4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene will be described.

ZnS:Ag蛍光体としてアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体を用いた。本蛍光体の蛍光スペクトルは図3に示した。粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の短い波長成分にあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤として4−ジメチルアミノ−4−ニトロスチベン(4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene)を用いた。4-Dimethylamino-4-Nitrostilbeneの量子効率は80%と、高い変換効率を持っている。本色素の吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルをアルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと共に図21に示す。本色素の吸収スペクトルは、430nmにピークを持ち、380nm〜470nmの範囲(FWHM)で良く吸収するので、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルの波長領域と良く合致している。また、本色素の蛍光スペクトルはピークが590nmで、535nm〜665nm(FWHM)範囲で波長変換された蛍光スペクトルを示すことが分かる。この波長領域は前記したようにSiAPD光検出素子の量子効率の最も高い領域と合致する。
また、スクリーンとして使用してCCDカメラ素子と組み合わせラジオグラフィ装置として用いた場合CCDカメラ素子の量子効率の最も高い領域と合致する。
A ZnS: Ag phosphor for particle beam detection having an alpha ray detection ratio of 0.63 was used as the ZnS: Ag phosphor. The fluorescence spectrum of this phosphor is shown in FIG. 4-Dimethylamino-4-nitrostilbene was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum suitable for the short wavelength component of the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection. 4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene has a high conversion efficiency of 80%. FIG. 21 shows the absorption spectrum and wavelength-converted fluorescence spectrum of this dye together with the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor having an alpha ray detection ratio of 0.63. The absorption spectrum of the present dye has a peak at 430 nm and absorbs well in the range of 380 nm to 470 nm (FWHM), and therefore agrees well with the wavelength region of the fluorescence spectrum of the particle beam detection ZnS: Ag phosphor. Further, it can be seen that the fluorescence spectrum of the present dye has a peak of 590 nm and shows a fluorescence spectrum that has been wavelength-converted in the range of 535 nm to 665 nm (FWHM). This wavelength region coincides with the region having the highest quantum efficiency of the SiAPD photodetector as described above.
Further, when used as a screen and combined with a CCD camera element as a radiography apparatus, it matches the region with the highest quantum efficiency of the CCD camera element.

粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性及び4-Dimethylamino-4-Nitrostilbeneの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルを用いて、蛍光体だけの蛍光の収率と蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光の収率を評価することが出来る。評価計算は実施例1で述べた方法を用いた。   Using the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of ZnS: Ag phosphor for particle beam detection and the absorption spectrum and wavelength conversion fluorescence spectrum of 4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene, the fluorescence yield of the phosphor alone and the wavelength conversion to the phosphor The yield of fluorescence when an agent is added can be evaluated. For the evaluation calculation, the method described in Example 1 was used.

以上の評価計算の結果、アルファ線検出割合が0.63である粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体に4-Dimethylamino-4 -Nitrostilbeneを加えない場合と加えた場合の収率はそれぞれ0.54と0.57あった。割合として約5%蛍光の収率が上昇するという評価結果を得ることができた。   As a result of the above evaluation calculation, the yield in the case where 4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene is not added to the ZnS: Ag phosphor for particle beam detection whose alpha ray detection ratio is 0.63 is 0.54 respectively. And 0.57. An evaluation result that the yield of fluorescence by about 5% increases as a ratio could be obtained.

[実施例10]
ZnS:Cu蛍光体と中性子コンバータであるLiFから構成される半透明中性子シンチレータにおいて、加える波長変換剤である色素をNile Red (9-diethylamino-5-benzo[α]phenoxazinone)とした半透明中性子シンチレータの実施例について説明する。
[Example 10]
In translucent neutron scintillator composed of ZnS: Cu phosphor and 6 LiF neutron converter, translucent neutron with Nile Red (9-diethylamino-5-benzo [α] phenoxazinone) as the wavelength conversion agent added An example of the scintillator will be described.

ZnS:Cu蛍光体である日亜化学工業(株)製1108−110蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性を図22に示す。この蛍光スペクトルにあった吸収スペクトルを持つ波長変換剤としてNile Redを用いた。Nile Redの吸収スペクトルと波長変換蛍光スペクトルをZnS:Cu蛍光体の蛍光スペクトルと共に図23に示す。Nile Redの量子効率は80%と高い変換効率を持っている。   FIG. 22 shows the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of a 1108-110 phosphor manufactured by Nichia Corporation, which is a ZnS: Cu phosphor. Nile Red was used as a wavelength conversion agent having an absorption spectrum suitable for this fluorescence spectrum. FIG. 23 shows the absorption spectrum and wavelength-converted fluorescence spectrum of Nile Red together with the fluorescence spectrum of the ZnS: Cu phosphor. Nile Red has a high conversion efficiency of 80%.

Nile Redの吸収スペクトルは、520nmにピークを持ち、450nm〜550nmの範囲(FWHM)で良く吸収する。Nile Redの吸収スペクトルがZnS:Ag蛍光体の蛍光スペクトルと良く合致していることがわかる。また、Nile Redの蛍光スペクトルは、ピークが580nmで、550nm〜640nm(FWHM)範囲で波長変換された蛍光スペクトルを示すことが分かる。この波長領域は前記したようにSiAPD光検出素子あるいはCCDカメラ素子の量子効率の最も高い領域と合致する。   The absorption spectrum of Nile Red has a peak at 520 nm and absorbs well in the range of 450 nm to 550 nm (FWHM). It can be seen that the absorption spectrum of Nile Red is in good agreement with the fluorescence spectrum of the ZnS: Ag phosphor. Further, it can be seen that the fluorescence spectrum of Nile Red shows a fluorescence spectrum having a peak at 580 nm and wavelength-converted in the range of 550 nm to 640 nm (FWHM). As described above, this wavelength region coincides with the region having the highest quantum efficiency of the SiAPD light detection element or the CCD camera element.

ZnS:Cu蛍光体の蛍光スペクトルと透過率特性及びNile Redの吸収スペクトルと波長シフト蛍光スペクトルを用いて、蛍光体だけの蛍光の収率と蛍光体に波長変換剤を加えた場合の蛍光の収率を評価することが出来る。評価計算は実施例1で述べた方法を用いた。   Using the fluorescence spectrum and transmittance characteristics of the ZnS: Cu phosphor and the absorption spectrum and wavelength-shifted fluorescence spectrum of Nile Red, the fluorescence yield of the phosphor alone and the fluorescence collection when a wavelength conversion agent is added to the phosphor. Rate can be evaluated. For the evaluation calculation, the method described in Example 1 was used.

評価計算の結果、ZnS:Cu蛍光体にNile Redを加えない場合と、加えた場合の収率は、それぞれ0.826と0.829であった。この結果、波長変換剤を加えた場合と加えない場合にはほとんど同じ蛍光収率が得られることが分かった。本シンチレータと組み合わせて使用する光検出器としてはSiAPD光検出素子あるいはスクリーンとして使用してCCDカメラ素子と組み合わせラジオグラフィ装置として用いた場合、その量子効率の最も高い波長と本シンチレータの波長変換蛍光スペクトルとがほぼ一致することを考慮すると本シンチレータの効果が生ずることが分かる。   As a result of the evaluation calculation, the yield in the case where Nile Red was not added to the ZnS: Cu phosphor and the case where it was added were 0.826 and 0.829, respectively. As a result, it was found that almost the same fluorescence yield was obtained when the wavelength conversion agent was added and when it was not added. As a photodetector used in combination with the scintillator, when used as a radiographic apparatus in combination with a CCD camera element using a SiAPD photodetector or a screen, the wavelength conversion fluorescence spectrum of the scintillator having the highest quantum efficiency. It can be seen that the effect of this scintillator is produced considering that the two are substantially in agreement.

Claims (4)

基板と、当該基板上のZnS系蛍光体、中性子コンバータ及び波長変換剤としての色素を分散させた接着性物質を含む中性子検出体と、を含む半透明ZnS系中性子シンチレータ。 A translucent ZnS-based neutron scintillator comprising: a substrate; and a neutron detector including an adhesive substance in which a dye as a ZnS-based phosphor, a neutron converter, and a wavelength conversion agent on the substrate is dispersed. 前記ZnS系蛍光体は、粒子線検出用ZnS:Ag蛍光体、ZnS:Ag,Cl蛍光体、ZnS:Ag,Al蛍光体、又はZnS:Cu蛍光体である、請求項1に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。 2. The translucent material according to claim 1, wherein the ZnS-based phosphor is a particle beam detection ZnS: Ag phosphor, a ZnS: Ag, Cl phosphor, a ZnS: Ag, Al phosphor, or a ZnS: Cu phosphor. ZnS-based neutron scintillator. 前記中性子コンバータは、LiF又は10B中性子コンバータである、請求項1又は2に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。 The translucent ZnS-based neutron scintillator according to claim 1 or 2, wherein the neutron converter is a 6 LiF or 10 B neutron converter. 前記波長変換剤としての色素は、BisMSB(1,4-Bis(2-methylstyryl) benzene)、POPOP(1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene)、クマリン30(7-(Diethylamino)-3-(1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-2H-1-benzopyran-2-one)、アントラセン誘導体(7,12-dimethylbenz[α]anthracene)、4−ジメチルアミノ−4’−ニトロスチルベン(4-Dimethylamino-4 -Nitrostilbene)又はNile Red(9-diethylamino-5-benzo[α]phenoxazinone)である、請求項1〜3のいずれか1に記載の半透明ZnS系中性子シンチレータ。 Examples of the color conversion agent include BisMSB (1,4-Bis (2-methylstyryl) benzene), POPOP (1,4-Bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene), Coumarin 30 (7- (Diethylamino). ) -3- (1-methyl-1H-benzimidazol-2-yl) -2H-1-benzopyran-2-one), anthracene derivative (7,12-dimethylbenz [α] anthracene), 4-dimethylamino-4 ′ The translucent ZnS type | system | group neutron scintillator of any one of Claims 1-3 which is -nitrostilbene (4-Dimethylamino-4-Nitrostilbene) or Nile Red (9-diethylamino-5-benzo [(alpha)] phenoxazinone).
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