JP6411165B2 - 極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法及び装置に係り、特に、極低温マイクロカロリーメータを用いた放射能測定に用いるのに好適な、放射線吸収用の金属箔で挟まれた極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法及び装置に関する。

極低温マイクロカロリーメータには、放射線吸収体に放射線が入射すると、放射線のエネルギーが熱に変換され、検出器の温度が上昇し、超伝導体の抵抗値が変化することを利用して、放射線を検出する超伝導転移端検出器と呼ばれる超伝導放射線検出器（特許文献１、２参照）、或いは、温度上昇を磁化の変化として読み出す、磁気カロリーメータ（非特許文献１）、或いはサーミスタを用いた検出器等がある。主にＸ線やガンマ線など光子である放射線に対する検出器として用いられてきている（特許文献１、２参照）。またα線やβ線等の粒子に対する検出器としても用いられはじめている（非特許文献１参照）。

極低温マイクロカロリーメータにて、放射線を検出するにあたっては、放射線検出装置外部より放射線を照射し、極低温マイクロカロリーメータそのもの或いは吸収体に放射線が入射することよる温度上昇事象、或いは、吸収体中に放射線源を密封し、吸収体に放射線エネルギーが付与されることによる温度上昇事象を利用する方法がある。極低温マイクロカロリーメータで放射能を測定する場合（特許文献３参照）、放射線を効率よく吸収するため、図１に例示する如く、金箔を２枚用い、１枚の金箔１２上に、放射性溶液１４を滴下し乾燥させ、その上に、もう１枚の金箔１６を被せて吸収体として放射線源１０とし、極低温マイクロカロリーメータに熱的に接続している（非特許文献１参照）。この放射線源によれば、他の検出器では実現できない高い検出効率、低いバックグランドが実現されている。

特開２００１−２８９９５４号公報 特開２００５−３４１１号公報 特開２０１２−８３１５２号公報

M. Loidl, et al. First measurement of the beta spectrum of 241Pu with a cryogenic detector, Applied Radiation and Isotopes, 68, 1454-1458, 2010

極低温マイクロカロリーメータを用いて放射能を測定する場合、放射線源は以下のように製造されていた（非特許文献１参照）。即ち、図１に示したように、金箔１２に少量の放射性溶液１４を滴下し、乾燥させた後、さらに金箔１６を被せ、万力で加圧して、４００℃の温度をかけて融着させる。その後、余分な金箔を切り落として、放射線源１０としていた。極低温マイクロカロリーメータでは、放射線エネルギーを温度に変換して測定を行うため、出来る限り、小さく軽い低熱容量の放射線源とする必要があるが、前記従来の方法では、最後の切り落としの工程で、放射性物質も切り落としてしまう恐れがあり、充分に小さな線源を製造するのは難しかった。

本発明は前記従来の問題点を解決すべくなされたものであり、大きさが小さく重量の軽い低い熱容量をもつ極低温マイクロカロリーメータ用放射線源を製造できるようにすることを課題とする。

本発明は、放射線吸収用の金属箔で挟まれた極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法において、放射線源を金属箔で挟み、これを更に剥離材で挟んで集合体を形成し、これを昇温して上下の金属箔を一体化することで放射線源を金属箔により密封した後、当該剥離材を前記金属箔から分離することを特徴とする極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法により、前記課題を解決したものである。

ここで、剥離材で囲んだ粘着剤の上に金属箔を載せ、該金属箔の上に固体放射線源を載せるか、又は、液体放射線源を滴下して乾燥させ、放射線源が載った金属箔を粘着材から分離して剥離材の上に載った状態とし、該剥離材の上に載った状態の放射線源が載った金属箔上に更に金属箔と剥離材を載せ、その上に錘を載せるか、又は、圧着した状態で昇温して上下の金属箔を一体化した後、剥離材から分離することができる。

又、前記昇温をガス雰囲気で行うことができる。

又、前記ガス雰囲気をアルゴンガス雰囲気とすることができる。

又、前記金属箔を錫箔又は金箔とすることができる。

又、前記剥離材を、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体のいずれかとすることができる。

又、前記粘着材を、粘着性ゴム、又は、粘着性ウレタンとすることができる。

又、前記固体放射線源を、Ｃ−１４プラスチックとすることができる。

又、前記液体放射線源を、Ａｍ−２４１放射性溶液とすることができる。

又、前記液体放射線源を、ピクノメータにより滴下することができる。

又、前記錘又は圧着する際に使用される平板を、アルミナとすることができる。

本発明は、又、放射線吸収用の金属箔で挟まれた極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置において、放射線源を金属箔で挟み、これを更に剥離材で挟んで集合体を形成するための集合体形成部と、前記集合体を昇温することで、放射線源を金属箔により密封するための集合体一体化部とを備え、前記剥離材を前記金属箔から分離することを特徴とする極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置を提供するものである。

ここで、前記集合体形成部は、剥離材で囲んだ粘着剤の上に金属箔を載せ、該金属箔の上に固体放射線源を載せるか、又は、液体放射線源を滴下して乾燥させ、放射線源が載った金属箔を粘着材から分離して剥離材の上に載った状態とし、該剥離材の上に載った状態の放射線源が載った金属箔上に更に金属箔と剥離材を載せて集合体を形成するようにされることができる。

又、前記集合体形成部は、作業台と、該作業台に支持される作業板と、該作業板を上下に貫通する粘着材とを備え、該粘着材又は前記作業板が上下動可能とされることができる。

又、前記集合体一体化部は、前記集合体の上に錘を載せるか、又は、圧着した状態で昇温して上下の金属箔を一体化するようにされることができる。

又、前記集合体一体化部は、天板を加熱するようにされた平板型昇温機と、耐熱板と、錘と、を備えることができる。

又、前記集合体一体化部は、対象を挟んで加熱するようにされた圧着型昇温機を備えることができる。

又、前記集合体一体化部は、ガスボンベにより雰囲気が置換可能とされたグローブボックスを更に備えることができる。

本発明により、小さい形状の軽く低熱容量の極低温マイクロメータ用放射線源を製造できるようになる。これにより、従来は難しかった、低エネルギー放射線を放出する放射性核種の測定が可能となり、低エネルギー放射線の持つエネルギー分布や、放出率の測定が可能となる。本発明を前記特許文献３にある方法に適用することにより、より容易に放射能測定ができるようになる。

放射線源の構成例を示す断面図 本発明に係る極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置の実施形態の全体構成を示すブロック図 前記実施形態で集合体形成部の作業板の上に金属箔を固定している状態を示す平面図 同じく集合体形成部で金属箔の上に溶液放射線源を滴下している状態を示す正面図 同じく金属箔の上に固体放射線源を置いている状態を示す正面図 同じく作業板の上に形成された集合体を示す正面図 同じく集合体一体化部の平板型昇温機により集合体を昇温している状態を示す正面図 集合体形成部の変形例を示す正面図 集合体一体化部の変形例を示す正面図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

図２は、本発明に係る極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置の実施形態の全体構成を示すブロック図である。

本実施形態は、放射線源を金属箔で挟み、これを更に剥離材で挟んで集合体を形成するための集合体形成部１００と、前記集合体を昇温することで放射線源を金属箔により密封するための集合体一体化部３００とを備えている。

前記集合体形成部１００は、剥離材１１０で囲んだ粘着材１２０の上に金属箔を載せ、該金属箔の上に固体放射線源を載せるか、又は、液体放射線源を滴下して乾燥させ、放射線源が載った金属箔を粘着材１２０から分離して剥離材１１０の上に載った状態とし、該剥離材１１０の上に載った状態の放射線源が載った金属箔上に更に金属箔と剥離材を載せて集合体を形成するための、作業台１３０、及び、該作業台１３０に支持される作業板１４０と、該作業板１４０を上下に貫通する粘着材１２０、及び、該粘着材１２０を支持する粘着材支持体１５０とを備え、該粘着材支持体１５０を上下動することにより前記粘着材１２０が上下動可能とされている。

前記集合体一体化部３００は、天板を加熱するようにされた平板型昇温機３１０と、その上に載せられる、例えばセラミック製の耐熱板３２０と、その上に載せられる、例えばセラミック製の錘３３０と、これらを収容するグローブボックス３４０と、該グローブボックス３４０内の雰囲気を、例えばアルゴンガスに置換するためのガスボンベ３５０とを備えている。

図３は、金属箔１６０を粘着材１２０に接触させ、且つ、金属箔１６０を粘着材１２０の周囲にある剥離材１１０の上に置くようにして、集合体形成部１００の作業板１４０上に金属箔１６０を固定した様子を示す。このように金属箔１６０を作業板１４０上に固定することで、図４に例示するように、溶液放射線源１７０をピクノメータのような小口径容器１８０から滴下して乾燥させたり、或いは、図５に例示するように、固体放射線源１９０を金属箔１６０上に置くことができる。

粘着材１２０は、図２に示したように、粘着材支持体１５０により上下に移動することができる。したがって、粘着材支持体１５０により粘着材１２０を下げることにより、乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０（図６参照）が付着している金属箔１６０を剥離材１１０に載せたまま粘着材１２０から分離することができる。乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０が付着している金属箔１６０を、図６に例示する如く作業板１４０の任意の場所に移動させ、乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０の上に金属箔２００を載せ、更にその上に剥離材２１０を載せて、集合体２３０を形成することができる。

このようにして形成された集合体２３０を、図７に示す如く、耐熱板３２０の上に載せ、これを平板型昇温機３１０の上に載せ、更にこれらの上に錘３３０を載せる。そして、集合体２３０を金属箔１６０、２００が溶融しない程度に昇温して、金属箔１６０、２００と乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０とを一体化して密封する。

このとき、ガスボンベ３５０により雰囲気を置換してあるグローブボックス３４０内で作業することができる。

なお、前記実施形態では、集合体形成部１００の粘着材支持体１５０により粘着材１２０を上下動するようにしていたが、図８に示す変形例のように、作業台１３０により作業板１４０を上下動可能とし、作業板１４０を上げることによって、乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０が付着している金属箔１６０を剥離材１１０に載せたまま、粘着材１２０から分離することができる。

また、前記集合体一体化部３００で、平板型昇温機３１０の代わりに、図９に例示如く、対象を挟んで加熱するようにされた圧着型昇温機３６０を用いて、集合体２３０をこの圧着型昇温機３６０の中に入れ、集合体２３０に圧力をかけながら、集合体２３０を金属箔１６０、２００が溶融しない程度に昇温して、金属箔１６０、２００と乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０を一体化することもできる。この場合も、ガスボンベ３５０より雰囲気を置換してあるグローブボックス３４０内で作業することができる。

或いは、集合体一体化部３００を用いることなく、集合体２３０に万力等で圧力をかけながら、ガス雰囲気での炉で、金属箔１６０、２００が溶融しない程度に昇温して、金属箔１６０、２００と乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０を一体化してもよい。

集合体２３０を冷却後、剥離材１１０、２１０を分離することで、金属箔１６０、２００と乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源２２０を一体化することでできた、極低温マイクロカロリーメータ用放射線源を取り出すことができる。

錫箔（１６０）を剥離材１１０であるポリテトラフルオロエチレンで囲まれた粘着性ゴム（１２０）で固定した。固体放射線源１９０であるＣ−１４プラスチックを錫箔（１６０）の上に載せた。作業板１４０を上昇させ、錫箔（１６０）を粘着性ゴム（１２０）から分離した。Ｃ−１４プラスチック（１９０）が載った錫箔（１６０）の上に錫箔（２００）を被せ、その上にポリテトラフルオロエチレン（２１０）を被せた。このようにしてできた集合体２３０を、セラミック製の耐熱板３２０の上に載せ、これらをグローブボックス３４０の中にある平板型昇温機３１０の上に載せた。さらに、これらの上に、図７に例示したようにセラミック製の錘３３０を載せた。グローブボックス３４０内の空気をアルゴンガスで置換した。平板型昇温機３１０で集合体２３０を昇温し、冷却後、集合体２３０からポリテトラフルオロエチレン（１１０、２１０）を分離し、極低温マイクロカロリーメータ用放射線源を製造することができた。

金箔（１６０）をポリテトラフルオロエチレン（１１０）で囲まれた粘着性ゴム（１２０）で固定した。ピクノメータ（１８０）を用いてＡｍ−２４１放射性溶液（１７０）を金箔（１６０）の上に滴下し乾燥させた。作業板１４０を上昇させ、金箔（１６０）を粘着性ゴム（１２０）から分離した。Ａｍ−２４１（１７０）が載った金箔（１６０）の上に金箔（２００）を被せ、その上にポリテトラフルオロエチレン（２１０）を被せた。このようにしてできた集合体２３０を、図９に例示したように、グローブボックス３４０の中にある圧着型昇温機３６０の中に入れた。グローブボックス３４０内の空気をアルゴンガスで置換した。圧着型昇温機３６０で圧力をかけつつ集合体２３０を昇温し、冷却後、集合体２３０からポリテトラフルオロエチレン（１１０、２１０）を分離し、極低温マイクロカロリーメータ用放射線源を製造することができた。

なお、前記実施例において、極低温マイクロカロリーメータ用放射線源を形成するのに、平板型昇温機３１０、圧着型昇温機３６０を用いたが、他の手段に置き換えてもかまわない。又、金属箔１６０、２００として錫、金を用いたが、他の金属或いは、複数の金属種に置き換えてもかまわない。又、粘着材１２０、剥離材１１０、２１０は、粘着性ゴム、ポリテトラフルオロエチレンに限定されない。雰囲気ガスはアルゴンガスに限定されない。放射線源は固体のＣ−１４プラスチック（１９０）、液体のＡｍ−２４１放射性溶液（１７０）を用いたが、放射線の発生がある試料や、放射線の種類も前記実施形態に限定されない。

放射性物質の放射能測定、或いは、放射性物質のエネルギースペクトル分析に本放射線源を供することができる。

１００…集合体形成部
１１０、２１０…剥離材
１２０…粘着材
１３０…作業台
１４０…作業板
１５０…粘着材支持体
１６０、２００…金属箔
１７０…溶液放射線源
１８０…小口径容器
１９０…固体放射線源
２２０…乾燥した溶液放射線源又は固体放射線源
２３０…集合体
３００…集合体一体化部
３１０…平板型昇温機
３２０…耐熱板
３３０…錘
３４０…グローブボックス
３５０…ガスボンベ
３６０…圧着型昇温機

Claims (18)

1. 放射線吸収用の金属箔で挟まれた極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法において、
   放射線源を金属箔で挟み、
   これを更に剥離材で挟んで集合体を形成し、
   これを昇温して上下の金属箔を一体化することで放射線源を金属箔により密封した後、
   当該剥離材を前記金属箔から分離することを特徴とする極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
2. 剥離材で囲んだ粘着剤の上に金属箔を載せ、
   該金属箔の上に固体放射線源を載せるか、又は、液体放射線源を滴下して乾燥させ、
   放射線源が載った金属箔を粘着材から分離して剥離材の上に載った状態とし、
   該剥離材の上に載った状態の放射線源が載った金属箔上に更に金属箔と剥離材を載せ、
   その上に錘を載せるか、又は、圧着した状態で昇温して上下の金属箔を一体化した後、
   剥離材から分離することを特徴とする請求項１に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
3. 前記昇温をガス雰囲気で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
4. 前記ガス雰囲気がアルゴンガス雰囲気であることを特徴とする請求項３に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
5. 前記金属箔が錫箔又は金箔であることを特徴とする請求項１又は２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
6. 前記剥離材が、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
7. 前記粘着材が、粘着性ゴム、又は、粘着性ウレタンであることを特徴とする請求項２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
8. 前記固体放射線源が、Ｃ−１４プラスチックであることを特徴とする請求項２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
9. 前記液体放射線源が、Ａｍ−２４１放射性溶液であることを特徴とする請求項２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
10. 前記液体放射線源を、ピクノメータにより滴下することを特徴とする請求項２又は９に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
11. 前記錘又は圧着する際に使用される平板が、アルミナであることを特徴とする請求項２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造方法。
12. 放射線吸収用の金属箔で挟まれた極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置において、
    放射線源を金属箔で挟み、これを更に剥離材で挟んで集合体を形成するための集合体形成部と、
    前記集合体を昇温することで、放射線源を金属箔により密封するための集合体一体化部とを備え、
    前記剥離材を前記金属箔から分離することを特徴とする極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。
13. 前記集合体形成部が、
    剥離材で囲んだ粘着剤の上に金属箔を載せ、該金属箔の上に固体放射線源を載せるか、又は、液体放射線源を滴下して乾燥させ、放射線源が載った金属箔を粘着材から分離して剥離材の上に載った状態とし、該剥離材の上に載った状態の放射線源が載った金属箔上に更に金属箔と剥離材を載せて集合体を形成するようにされていることを特徴とする請求項１２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。
14. 前記集合体形成部が、
    作業台と、
    該作業台に支持される作業板と、
    該作業板を上下に貫通する粘着材とを備え、
    該粘着材又は前記作業板が上下動可能とされていることを特徴とする請求項１３に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。
15. 前記集合体一体化部が、前記集合体の上に錘を載せるか、又は、圧着した状態で昇温して上下の金属箔を一体化するようにされていることを特徴とする請求項１２に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。
16. 前記集合体一体化部が、
    天板を加熱するようにされた平板型昇温機と、
    耐熱板と、
    錘と、
    を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。
17. 前記集合体一体化部が、対象を挟んで加熱するようにされた圧着型昇温機を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。
18. 前記集合体一体化部が、ガスボンベにより雰囲気が置換可能とされたグローブボックスを更に備えていることを特徴とする請求項１２、１５乃至１７のいずれかに記載の極低温マイクロカロリーメータ用放射線源の製造装置。

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