JP7019298B2 - Sheets or pellets for plastic scintillators - Google Patents
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本発明は理学、工学、医学をはじめとする幅広い科学の分野で使用される、放射線測定のための放射線検出用プラスチックシンチレータに関する。 The present invention relates to a plastic scintillator for radiation detection for radiation measurement, which is used in a wide range of scientific fields including science, engineering, and medicine.
一般にα線、β線等の荷電粒子である放射線は、物質を通過する際にその物質中の原子又は分子を電離、励起又は解離し、エネルギーを失う。物質に伝達されたエネルギーはさらに熱運動エネルギーもしくは電磁波として放出される。この物質が蛍光を発する物質等である場合、そのエネルギーの多くの部分が可視領域の光として放出され、この現象をシンチレーション、放出される光をシンチレーション光という。 Generally, radiation, which is a charged particle such as α ray or β ray, ionizes, excites or dissociates an atom or molecule in the substance when passing through the substance, and loses energy. The energy transmitted to the substance is further released as thermal kinetic energy or electromagnetic waves. When this substance is a substance that emits fluorescence, most of its energy is emitted as light in the visible region, and this phenomenon is called scintillation, and the emitted light is called scintillation light.
さらにγ線や中性子線等のような電荷を有しない放射線の場合も、前記放射線が物質と相互作用する際に放出される二次的な荷電粒子により同様の現象が起こるため、このシンチレーション現象を利用して放射線の検出が行われている。 Furthermore, in the case of uncharged radiation such as γ-rays and neutron rays, the same phenomenon occurs due to the secondary charged particles emitted when the radiation interacts with a substance, so this scintillation phenomenon is described. Radiation is detected by using it.
シンチレーション光の測定には光電子増倍管が使用される。光電子増倍管は、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を基本に、電流増幅(=電子増倍)機能を付加した高感度光検出器である。 A photomultiplier tube is used to measure scintillation light. A photomultiplier tube is a high-sensitivity photodetector with a current amplification (= electron multiplication) function based on a phototube that converts light energy into electrical energy using the photoelectric effect.
シンチレーション現象を起こす物質を一般にシンチレータと総称し、放射線測定分野においてはNaI(Tl)に代表される無機結晶を含む無機シンチレータ、アントラセンのような有機結晶、ターフェニル等の放射線が入射すると蛍光を発する蛍光体をキシレン等の有機溶媒に溶かした液体シンチレータ、また蛍光体をスチロール系の透明樹脂に溶解分散させたプラスチックシンチレータを含む有機シンチレータが使用されている。 Substances that cause a scintillation phenomenon are generally collectively called scintillators, and in the field of radiation measurement, they emit fluorescence when exposed to radiation such as inorganic scintillators containing inorganic crystals represented by NaI (Tl), organic crystals such as anthracene, and turphenyl. A liquid scintillator in which a fluorescent substance is dissolved in an organic solvent such as xylene, and an organic scintillator including a plastic scintillator in which the fluorescent substance is dissolved and dispersed in a styrene-based transparent resin are used.
特にプラスチックシンチレータはその取り扱いの容易さ、および任意かつ大型の形状に成形することが可能である等の利点により、半世紀に渡り非常に多く利用されてきた。 In particular, plastic scintillators have been used very often for half a century because of their ease of handling and their ability to be molded into arbitrary and large shapes.
請求項1記載の発明は、
硬質汎用ポリスチレン樹脂(GPPS)と、有機シンチレータと、スチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂とを含むプラスチックシンチレータ用樹脂組成物からなるプラスチックシンチレータ用シートまたはペレットであって、
当該プラスチックシンチレータ用シートまたは当該ペレットの全量に対して、前記硬質汎用ポリスチレン樹脂を80質量%以上含み、前記軟質スチレン樹脂を5質量%以上10質量%以下含み、
当該軟質スチレン樹脂がSBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体であり、
当該有機シンチレータが第1蛍光体と第2蛍光体の少なくとも2種類を含み、
前記第1蛍光体はp-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)から選ばれる一つまたは複数の蛍光体であり、
前記第2蛍光体は1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)から選ばれる一つまたは複数の蛍光体であるプラスチックシンチレータ用シートまたはペレットである。
The invention according to claim 1 is
A sheet or pellet for a plastic scintillator comprising a resin composition for a plastic scintillator containing a rigid general-purpose polystyrene resin (GPPS), an organic scintillator, and a soft styrene resin composed of an elastomer containing styrene.
The hard general-purpose polystyrene resin is contained in an amount of 80% by mass or more and the soft styrene resin is contained in an amount of 5% by mass or more and 10% by mass or less based on the total amount of the plastic scintillator sheet or the pellets.
The soft styrene resin is an SBS (styrene-butadiene-styrene block) copolymer.
The organic scintillator contains at least two types, a first fluorophore and a second fluorophore.
The first fluorophore is p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3,4. -One or more phosphors selected from oxadiazole (Bu-PBD),
The second phosphor is 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP) and 1,4-bis [2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene. A sheet or pellet for a plastic scintillator which is one or more phosphors selected from (DMPOPOP), 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB).
技術分野における長年の常識として、プラスチックシンチレータには蛍光体の添加が必要とされている。その主な理由は、放射線の照射により励起されたスチロール系樹脂が放出する電磁波の波長が150~300nmと短いものが報告されていたために、1)測定に使用される光電子増倍管の測定に適した波長範囲、300~400nmに合わない、2)母体樹脂による自己吸収が起こり検出部まで到達する光の量が十分でないことが挙げられる。この点、蛍光体を添加することにより、母体樹脂が出す電磁波のエネルギーを第1蛍光体により~350nm、第2蛍光体により~420nmの光に変換することができ、測定に適し、透過率が高く自己吸収されにくい波長のシンチレーション光を得ることができるとされている。 It has been a long-standing common sense in the technical field that plastic scintillators require the addition of phosphors. The main reason for this is that it has been reported that the wavelength of the electromagnetic wave emitted by the styrol resin excited by irradiation with radiation is as short as 150 to 300 nm. It does not match the suitable wavelength range of 300 to 400 nm. 2) The amount of light that reaches the detection part due to self-absorption by the parent resin is not sufficient. In this regard, by adding a phosphor, the energy of the electromagnetic wave emitted by the parent resin can be converted into light of ~ 350 nm by the first phosphor and ~ 420 nm by the second phosphor, which is suitable for measurement and has a transmittance of about 420 nm. It is said that it is possible to obtain scintillation light having a wavelength that is high and difficult to self-absorb.
一般にはプラスチックシンチレータのスチロール系母体樹脂にはポリビニルトルエンが使われている。ポリビニルトルエン(PVT)は代表的なスチロール系樹脂であるポリスチレンよりも蛍光の光量が1割から2割大きい。しかし、ポリビニルトルエンは汎用樹脂ではなく特殊な樹脂であるため、ポリスチレンよりコスト面や利便性の面で課題がある。PVTを用いたプラスチックシンチレータにはサンゴバン社製BC-400などが市販されている。 Generally, polyvinyltoluene is used as the styrene-based base resin for plastic scintillators. Polypolytoluene (PVT) has 10% to 20% more fluorescence than polystyrene, which is a typical styrene resin. However, since polyvinyltoluene is not a general-purpose resin but a special resin, it has problems in terms of cost and convenience as compared with polystyrene. As a plastic scintillator using PVT, BC-400 manufactured by Saint-Gobain Co., Ltd. is commercially available.
一方、スチロール系樹脂の代表格で汎用性樹脂であるポリスチレンに前記有機シンチレータを添加した場合、樹脂の特性上、両者の混錬が難しく硬くて脆い性状となり十分にプラスチックシンチレータとしての使用に耐えられる物性の樹脂製ペレットや樹脂製プレートを作ることができない。このため、様々な先行文献にはポリスチレンはプラスチックシンチレータとして利用可能である旨が記載されているのにも係わらず、実際に量産化し上市する者がいなかった。 On the other hand, when the organic scintillator is added to polystyrene, which is a typical general-purpose resin of styrene resin, it is difficult to knead the two due to the characteristics of the resin, and the properties are hard and brittle, so that it can be sufficiently used as a plastic scintillator. It is not possible to make resin pellets or resin plates with physical characteristics. For this reason, despite the fact that polystyrene can be used as a plastic scintillator in various prior documents, no one has actually mass-produced and put it on the market.
特許文献1では、有機シンチレータを使わずに母体樹脂のみでプラスチックシンチレータを製造する技術を開示している。しかし、母体樹脂のみでは蛍光の光量は十分でなく、広く普及していない。 Patent Document 1 discloses a technique for manufacturing a plastic scintillator using only a base resin without using an organic scintillator. However, the amount of fluorescent light is not sufficient with the parent resin alone, and it is not widely used.
特許文献2では、ガラス製バイアル内に放射性物質を含む液体と樹脂からなるペレット状の固体シンチレータに入れて密閉し、当該液体をバイアル内で蒸散させて放射線測定する方法を開示している。しかし、当該文献には固体シンチレータの成分などについての細かな記載はない。
汎用性樹脂であるポリスチレン樹脂に有機シンチレータを添加しても硬くて脆い性状とならずプラスチックシンチレータとしての使用に十分耐えられるプラスチックシンチレータの樹脂製プレート及び樹脂ペレットを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a resin plate and a resin pellet of a plastic scintillator that does not become hard and brittle even when an organic scintillator is added to a general-purpose resin, polystyrene resin, and can sufficiently withstand use as a plastic scintillator.
本発明者は、汎用性樹脂であるポリスチレン樹脂にスチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂を添加することで、ポリスチレン樹脂に有機シンチレータを添加しても硬くて脆い性状とならずプラスチックシンチレータとしての使用に十分耐えられるプラスチックシンチレータの樹脂製プレート及び樹脂ペレットを作製できることを見いだした。 The present inventor added a soft styrene resin made of an elastomer containing styrene to a polystyrene resin which is a general-purpose resin, so that even if an organic scintillator is added to the polystyrene resin, the properties do not become hard and brittle, and the plastic scintillator can be used as a plastic scintillator. It has been found that resin plates and resin pellets of plastic scintillators that can withstand use can be produced.
請求項1記載の発明は、
硬質汎用ポリスチレン樹脂(GPPS)が80質量%以上と、有機シンチレータと、スチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂が5質量%以上20質量%以下とが溶融混練されてなるプラスチックシンチレータ用樹脂組成物であって、
当該軟質スチレン樹脂がSBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体であり、
当該有機シンチレータが第1蛍光体と第2蛍光体の少なくとも2種類を含み、
前記第1蛍光体はp-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)から選ばれる一つまたは複数の蛍光体であり、
前記第2蛍光体は1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)から選ばれる一つまたは複数の蛍光体であるプラスチックシンチレータ用樹脂組成物である。
The invention according to claim 1 is
A resin composition for a plastic scintillator in which 80% by mass or more of rigid general-purpose polystyrene resin (GPPS) and 5% by mass or more and 20% by mass or less of a soft styrene resin composed of an organic scintillator and an elastomer containing styrene are melt-kneaded . And
The soft styrene resin is an SBS (styrene-butadiene-styrene block) copolymer.
The organic scintillator contains at least two types, a first fluorophore and a second fluorophore.
The first fluorophore is p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3,4. -One or more phosphors selected from oxadiazole (Bu-PBD),
The second phosphor is 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP) and 1,4-bis [2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene. A resin composition for a plastic scintillator which is one or more phosphors selected from (DMPOPOP), 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB) .
本発明者は、汎用性樹脂であるポリスチレン樹脂に、有機シンチレータと、スチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂を添加することで、ポリスチレン樹脂に有機シンチレータを添加しても硬くて脆い性状とならずプラスチックシンチレータとしての使用に十分耐えられるプラスチックシンチレータの樹脂製プレート及び樹脂ペレットが作製できることを見いだした。 The present inventor adds an organic scintillator and a soft styrene resin composed of an elastomer containing styrene to a polystyrene resin which is a general-purpose resin, so that even if an organic scintillator is added to the polystyrene resin, the properties become hard and brittle. It was found that resin plates and resin pellets of plastic scintillators that can be sufficiently used as plastic scintillators can be produced.
プラスチックシンチレータには有機シンチレータ(蛍光体)の添加が必要である。それは放射線の照射により励起されたポリスチレン樹脂が放出する電磁波の波長が150~300nmと短く、測定に使用される光電子増倍管の測定に適した波長範囲の300~400nに変換する必要があるためである。また有機シンチレータ(蛍光体)には第1蛍光体と第2蛍光体の2種類あり、ポリスチレン樹脂が出す電磁波のエネルギーを第1蛍光体により~350nmの光に変換し、さらに第2蛍光体により~420nmの光に変換して、光電子倍増管にて測定される。このため一般的に第1蛍光体と第2蛍光体を組み合わせて使用される。 It is necessary to add an organic scintillator (fluorescent substance) to the plastic scintillator. This is because the wavelength of the electromagnetic wave emitted by the polystyrene resin excited by irradiation with radiation is as short as 150 to 300 nm, and it is necessary to convert it to 300 to 400 n in the wavelength range suitable for measurement of the photomultiplier tube used for measurement. Is. There are two types of organic scintillators (fluorescent materials), the first phosphor and the second phosphor. The energy of the electromagnetic wave emitted by the polystyrene resin is converted into light of ~ 350 nm by the first phosphor, and further by the second phosphor. It is converted to light of ~ 420 nm and measured with a photoelectron double tube. Therefore, generally, the first fluorescent substance and the second fluorescent substance are used in combination.
第1蛍光体としては、p-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)等が挙げられ、第2蛍光体としては、1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)等が挙げられる。 The first phosphors include p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxadiazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3. Examples thereof include 4-oxadiazole (Bu-PBD), and examples of the second phosphor include 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP) and 1,4-bis [. 2- (4-Methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene (DMPOPOP), 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB) and the like can be mentioned.
当該発明に利用可能な有機シンチレータは、
p-テルフェニル(P-TP/CAS番号:92-94-4)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO/CAS番号:92-71-7)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD/CAS番号:15082-28-7)、1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP/CAS番号:1806-34-4)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP/CAS番号:3073-87-8)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB/CAS番号:13280-61-0)
から選ばれる1つまたは複数の蛍光体であり、通常はこの群より2種類の蛍光体を選び出し組み合わせて使用される。とりわけ、有機シンチレータの第1蛍光体としてp-テルフェニル(P-TP)または2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)と、第2蛍光体として1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)を組み合わせて使用することが好適である。
The organic scintillator that can be used in the present invention is
p-terphenyl (P-TP / CAS number: 92-94-4), 2,5-diphenyloxadiazole (DPO / CAS number: 92-71-7), 2- (4-tert-butylphenyl) -5 -(4-Biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole (Bu-PBD / CAS number: 15082-28-7), 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene ( POPOP / CAS number: 1806-34-4), 1,4-bis [2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene (DMPOPOP / CAS number: 3073-87-8), 1,4 -Bis (2-methylstyryl) benzene (Bis-MSB / CAS number: 13280-61-0)
It is one or more fluorescent substances selected from the above, and usually two kinds of fluorescent substances are selected from this group and used in combination. In particular, p-terphenyl (P-TP) or 2,5-diphenyloxazole (DPO) as the first fluorophore of the organic scintillator and 1,4-bis [2- (5-phenyloxazoli) as the second fluorophore. L)] It is preferable to use in combination with benzene (POPOP).
当該軟質スチレン樹脂はベンゼン環を含むエラストマーであり、とりわけポリスチレンとの相溶性がいいものがよい。本発明に利用可能な軟質スチレン樹脂としては、SB(スチレン-ブタジエン)共重合体、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体、MBS(メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン)共重合体、MABS(メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)共重合体、ASA(アクリロニトリル-スチレン-アクリルゴム)共重合体、AES(アクリロニトリル-エチレンプロピレンゴム-スチレン)共重合体、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)、共重合体、AS(アクリロニトリル-スチレン)共重合体、MAS(メチルメタクリレート-アクリルゴム-スチレン)共重合体、メチルメタクリレート-アクリル-ブタジエンゴム-スチレン共重合体が挙げられ、とりわけ好適なものはSB(スチレン-ブタジエン)共重合体である。 The soft styrene resin is an elastomer containing a benzene ring, and a resin having good compatibility with polystyrene is particularly preferable. Examples of the soft styrene resin that can be used in the present invention include SB (styrene-butadiene) copolymer, SBS (styrene-butadiene-styrene block) copolymer, MBS (methyl methacrylate-butadiene-styrene) copolymer, and MABS ( Methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene) copolymer, ASA (acrylonitrile-styrene-acrylic rubber) copolymer, AES (acrylonitrile-ethylene propylene rubber-styrene) copolymer, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), co-polymer Examples include polymers, AS (acrylonitrile-styrene) copolymers, MAS (methylmethacrylate-acrylic rubber-styrene) copolymers, and methylmethacrylate-acrylic-butadiene rubber-styrene copolymers, with SB (Styrene) being particularly suitable. Styrene-butadiene) copolymer.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のプラスチックシンチレータ用樹脂組成物からなるプラスチックシンチレータ用シートである。The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1記載のプラスチックシンチレータ用樹脂組成物からなるプラスチックシンチレータ用ペレットである。The invention according to claim 3 is a pellet for a plastic scintillator comprising the resin composition for a plastic scintillator according to claim 1.
本発明により、汎用性樹脂であるポリスチレン樹脂にスチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂を添加することで、ポリスチレン樹脂に有機シンチレータを添加してもプラスチックシンチレータとしての使用に十分耐えられるプラスチックシンチレータの樹脂製プレート及び樹脂ペレットを提供することができる。 According to the present invention, by adding a soft styrene resin made of an elastomer containing styrene to a polystyrene resin which is a general-purpose resin, a plastic scintillator that can sufficiently withstand use as a plastic scintillator even if an organic scintillator is added to the polystyrene resin. Resin plates and resin pellets can be provided.
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present embodiment is merely one embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment, and various modified embodiments are possible without departing from the gist of the present invention. be.
本発明は、汎用性樹脂であるポリスチレン樹脂に有機シンチレータを添加しても硬くて脆い性状とならずプラスチックシンチレータとしての使用に十分耐えられるプラスチックシンチレータの樹脂製プレート及び樹脂ペレットを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a resin plate and resin pellet of a plastic scintillator that does not become hard and brittle even when an organic scintillator is added to polystyrene resin, which is a general-purpose resin, and can sufficiently withstand use as a plastic scintillator. And.
すなわち本発明は 、ポリスチレン樹脂と、有機シンチレータと、スチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂とを含むプラスチックシンチレータ用樹脂組成物である。 That is, the present invention is a resin composition for a plastic scintillator containing a polystyrene resin, an organic scintillator, and a soft styrene resin composed of an elastomer containing styrene.
また、前記有機シンチレータが、
p-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)、1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)から選ばれる1つまたは複数の蛍光体である。
In addition, the organic scintillator
p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxadiazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole (Bu) -PBD), 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP), 1,4-bis [2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene (DMPOPOP) ), 1,4-Bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB), one or more phosphors.
さらに、前記軟質スチレン樹脂が、
SB(スチレン-ブタジエン)共重合体、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体、MBS(メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン)共重合体、MABS(メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)共重合体、ASA(アクリロニトリル-スチレン-アクリルゴム)共重合体、AES(アクリロニトリル-エチレンプロピレンゴム-スチレン)共重合体、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)、共重合体、AS(アクリロニトリル-スチレン)共重合体、MAS(メチルメタクリレート-アクリルゴム-スチレン)共重合体、メチルメタクリレート-アクリル-ブタジエンゴム-スチレン共重合体から選ばれる少なくとも1つの軟質スチレン樹脂である。
Further, the soft styrene resin is
SB (styrene-butadiene) copolymer, SBS (styrene-butadiene-styrene block) polymer, MBS (methylmethacrylate-butadiene-styrene) polymer, MABS (methylmethacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene) copolymer , ASA (acrylonitrile-styrene-acrylic rubber) copolymer, AES (acrylonitrile-ethylene propylene rubber-styrene) copolymer, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), copolymer, AS (acrylonitrile-styrene) copolymer , MAS (methyl methacrylate-acrylic rubber-styrene) copolymer, methyl methacrylate-acrylic-butadiene rubber-styrene copolymer, at least one soft styrene resin.
本願発明に使用するポリスチレン樹脂について説明する。ポリスチレン樹脂は、原油・ナフサを原料としたスチレンモノマーを重合させて作られるプラスチック樹脂であり、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリ塩化ビニルと並び5大汎用樹脂のひとつに挙げられ広く利用されている。ポリスチレン樹脂は、透明性が高く硬い汎用ポリスチレン(GPPS)と、ゴム成分を加えて衝撃性を改良した乳白色の耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)がある。また、1990年代後半には、メタロセン触媒による重合でシンジオタクチック構造を持つポリスチレンが合成され、工業化された。これによって生成するポリスチレンは結晶性の高分子であり、不透明であるがアタクチックポリスチレンよりも耐熱性に優れている。 The polystyrene resin used in the present invention will be described. Polystyrene resin is a plastic resin made by polymerizing a styrene monomer made from crude oil and naphtha, and is widely used as one of the five major general-purpose resins along with polyethylene, polypropylene, and polyvinyl chloride. Polystyrene resins include general-purpose polystyrene (GPPS), which is highly transparent and hard, and milky white impact-resistant polystyrene (HIPS), which has improved impact resistance by adding a rubber component. In the latter half of the 1990s, polystyrene with a syndiotactic structure was synthesized and industrialized by metallocene-catalyzed polymerization. The polystyrene produced thereby is a crystalline polymer, which is opaque but has better heat resistance than the atactic polystyrene.
本発明では透明性の高いGPPSやアタクチックポリスチレンが好適である。本発明においてポリスチレン樹脂を主成分とし、好ましくはポリスチレン樹脂がプラスチックシンチレータ中に80wt%以上、好ましくは90wt%以上、さらに好ましくは95wt%以上含まれる。 In the present invention, GPPS and atactic polystyrene having high transparency are suitable. In the present invention, polystyrene resin is the main component, and polystyrene resin is preferably contained in the plastic scintillator in an amount of 80 wt% or more, preferably 90 wt% or more, and more preferably 95 wt% or more.
次に、本願発明に使用する有機シンチレータについて説明する。シンチレータとは放射線のエネルギーを吸収して励起あるいは電離が起こる蛍光体を指す。この中でも有機シンチレータは、1947年にKallmanがナフタレン結晶のシンチレータとしての有用性を見いだして以来、アントラセン、スチルベンなどの結晶シンチレータが次々と発見された。現在では多くの物質が有機シンチレータとして知られている。本発明に利用可能なシンチレータは、p-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)、1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)などであり、本発明にはこれらの物質を適宜1種類または複数種類組み合わせて用いることができる。 Next, the organic scintillator used in the present invention will be described. A scintillator is a fluorophore that absorbs the energy of radiation and is excited or ionized. Among them, as organic scintillators, crystal scintillators such as anthracene and stilbene have been discovered one after another since Kallman discovered the usefulness of naphthalene crystals as scintillators in 1947. Many substances are now known as organic scintillators. The scintillators available in the present invention are p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxadiazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1, 3,4-Oxadiazole (Bu-PBD), 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP), 1,4-bis [2- (4-methyl-5-) Phenyloxadiazole)] Benzene (DMPOPOP), 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB), etc., and these substances may be used alone or in combination in the present invention. Can be done.
プラスチックシンチレータは蛍光体(有機シンチレータ)の添加が必要とされている。その主な理由は、放射線の照射により励起された母体樹脂が放出する電磁波の波長が150~300nmと短いものが報告されていたために、1)測定に使用される光電子増倍管の測定に適した波長範囲、300~400nmに合わない、2)母体樹脂による自己吸収が起こり検出部まで到達する光の量が十分でないことが挙げられる。この点、蛍光体を添加することにより、母体樹脂が出す電磁波のエネルギーを第1蛍光体により~350nm、第2蛍光体により~420nmの光に変換することができ、測定に適し、透過率が高く自己吸収されにくい波長のシンチレーション光を得ることができるとされている。 Plastic scintillators require the addition of phosphors (organic scintillators). The main reason for this is that it has been reported that the wavelength of the electromagnetic wave emitted by the mother resin excited by irradiation with radiation is as short as 150 to 300 nm, so it is suitable for 1) measurement of photoelectron double tubes used for measurement. It does not match the wavelength range of 300 to 400 nm. 2) The amount of light that reaches the detection part due to self-absorption by the parent resin is not sufficient. In this regard, by adding a phosphor, the energy of the electromagnetic wave emitted by the parent resin can be converted into light of ~ 350 nm by the first phosphor and ~ 420 nm by the second phosphor, which is suitable for measurement and has a transmittance of about 420 nm. It is said that it is possible to obtain scintillation light having a wavelength that is high and difficult to self-absorb.
プラスチックシンチレータは、前記有機シンチレータをポリスチレン(PS)またはポリビニルトルエン(PVT)等のスチロール系の母体樹脂に添加したものである。母体樹脂に添加する有機シンチレータには前記記載の第1蛍光体と第2蛍光体とがあり、通常は第1蛍光体と第2蛍光体を組み合わせて使用される。
第1蛍光体は、p-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)等が挙げられ、
第2蛍光体は、1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、
1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)等が挙げられる。
この中でも特に好適なのは、
第1蛍光体としてのp-テルフェニル(P-TP)または2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)と、
第2蛍光体としての1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)との組み合わせである。
The plastic scintillator is obtained by adding the organic scintillator to a styrene-based parent resin such as polystyrene (PS) or polyvinyltoluene (PVT). The organic scintillator added to the base resin includes the first fluorescent substance and the second fluorescent substance described above, and usually, the first fluorescent substance and the second fluorescent substance are used in combination.
The first fluorophore is p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3,4. -Oxadiazole (Bu-PBD) and the like can be mentioned.
The second fluorophore is 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP),
Examples thereof include 1,4-bis [2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene (DMPOPOP) and 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB).
Of these, the most suitable
With p-terphenyl (P-TP) or 2,5-diphenyloxazole (DPO) as the first fluorophore,
It is a combination with 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP) as a second phosphor.
次に本願発明に使用する軟質スチレン系樹脂について説明する。本発明でいう軟質スチレン系樹脂としては、スチレンを含んだエラストマーを用いることが好ましく、中でも熱可塑性のエラストマーを用いることが好ましい。 Next, the soft styrene resin used in the present invention will be described. As the soft styrene resin in the present invention, it is preferable to use an elastomer containing styrene, and it is particularly preferable to use a thermoplastic elastomer.
より具体的には、SB(スチレン-ブタジエン)共重合体、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体、MBS(メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン)共重合体、MABS(メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)共重合体、ASA(アクリロニトリル-スチレン-アクリルゴム)共重合体、AES(アクリロニトリル-エチレンプロピレンゴム-スチレン)共重合体、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)、共重合体、AS(アクリロニトリル-スチレン)共重合体、MAS(メチルメタクリレート-アクリルゴム-スチレン)共重合体、メチルメタクリレート-アクリル-ブタジエンゴム-スチレン共重合体等を用いることができる。 More specifically, SB (styrene-butadiene) copolymer, SBS (styrene-butadiene-styrene block) copolymer, MBS (methylmethacrylate-butadiene-styrene) copolymer, MABS (methylmethacrylate-acrylonitrile-butadiene). -Sterethane) copolymer, ASA (acrylonitrile-styrene-acrylic rubber) copolymer, AES (acrylonitrile-ethylene propylene rubber-styrene) copolymer, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), copolymer, AS (acrylonitrile) -Polymer) copolymer, MAS (methyl methacrylate-acrylic rubber-styrene) copolymer, methyl methacrylate-acrylic-butadiene rubber-styrene copolymer and the like can be used.
これらの軟質スチレン系樹脂の中でも、透明性の面からSB(スチレン-ブタジエン)共重合体が選択されることが好ましい。そしてSB(スチレン-ブタジエン)共重合体はスチレン含有量が50質量%以上であることが好ましく、中でもSB(スチレン-ブタジエン)共重合体のスチレン/ブタジエンの質量比は90/10~60/40であることが好ましく、90/10~70/30であることがより好ましい。
上記SBSの具体的な例として、例えば、旭化成ケミカルズ社製:アサフレックスシリーズ、電気化学工業社製:クリアレンシリーズ、シェブロンフィリップス社製:Kレジン、BASF社製:スタイロラックス、アトフィナ社製:フィナクリアなどが市販品として挙げられる。
Among these soft styrene resins, SB (styrene-butadiene) copolymers are preferably selected from the viewpoint of transparency. The SB (styrene-butadiene) copolymer preferably has a styrene content of 50% by mass or more, and the mass ratio of styrene / butadiene of the SB (styrene-butadiene) copolymer is 90/10 to 60/40. It is preferably 90/10 to 70/30, and more preferably 90/10 to 70/30.
As specific examples of the above SBS, for example, Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd .: Asaflex series, Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd .: Clearen series, Chevron Phillips Co., Ltd .: K resin, BASF Co., Ltd .: Stylolux, Atofina Co., Ltd .: Fina Clear and the like are listed as commercial products.
軟質スチレン系樹脂の含有量は、プラスチックシンチレータ全量に対して5~20重量%であることが好ましい。含有量が5重量%未満である場合には、成形性が低下する。一方、20重量%を超える場合には、ポリスチレン樹脂との相溶性が低下し、成形性が悪化したり、得られる成形体は透明性に劣るものとなる。また、軟質スチレン系樹脂を上記の所定量を含有させることによって、得られるポリスチレン樹脂の引張伸度などの引張特性を向上させることができる。 The content of the soft styrene resin is preferably 5 to 20% by weight based on the total amount of the plastic scintillator. When the content is less than 5% by weight, the moldability is lowered. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the compatibility with the polystyrene resin is lowered, the moldability is deteriorated, and the obtained molded product is inferior in transparency. Further, by containing the above-mentioned predetermined amount of the soft styrene resin, the tensile properties such as the tensile elongation of the obtained polystyrene resin can be improved.
本願発明のプラスチックシンチレータ用樹脂組成物は、全量に対してポリスチレン樹脂は90重量%以上、有機シンチレータは1重量%以下、軟質スチレン系樹脂は10重量%以下の組成が好適である。 The resin composition for a plastic scintillator of the present invention preferably has a composition of 90% by weight or more for polystyrene resin, 1% by weight or less for an organic scintillator, and 10% by weight or less for a soft styrene resin with respect to the total amount.
本発明のプラスチックシンチレータ用樹脂組成物は、各成分を高速ミキサー或いはタンブラー等でプレミキシングされた後、溶融混練されて製造される。溶融混練工程は、単軸スクリュ押出機や2軸スクリュ押出機等で行われる。 The resin composition for a plastic scintillator of the present invention is produced by premixing each component with a high-speed mixer, a tumbler, or the like, and then melt-kneading. The melt-kneading step is performed by a single-screw extruder, a twin-screw extruder, or the like.
以下に実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1には、ポリスチレンと、軟質スチレン系樹脂としてSB(スチレン-ブタジエン)共重合体、有機シンチレータとして2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO/第1蛍光体)と1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP/第2蛍光体)を用いた例を示した。
実施例2,3には、ポリスチレンと、軟質スチレン系樹脂としてSB(スチレン-ブタジエン)共重合体、有機シンチレータとしてp-テルフェニル(P-TP/第1蛍光体)と1,4-ビス(5-フェニル-2-オキサゾリル)ベンゼン(POPOP/第2蛍光体)を用いた例を示した。
比較例1には、ポリスチレンと有機シンチレータとして2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO/第1蛍光体)と1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP/第2蛍光体)を用い、軟質スチレン系樹脂を添加しなかった例を示した。
Examples and comparative examples will be described below, but the present invention is not limited thereto.
In Example 1, polystyrene, SB (styrene-butadiene) copolymer as a soft styrene resin, 2,5-diphenyloxazole (DPO / first phosphor) and 1,4-bis [2-] as an organic scintillator. (5-Phenyloxazolyl)] An example using benzene (POPOP / second phosphor) is shown.
In Examples 2 and 3, polystyrene, SB (styrene-butadiene) copolymer as a soft styrene resin, p-terphenyl (P-TP / first phosphor) and 1,4-bis (P-TP / first phosphor) as an organic scintillator ( An example using 5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (POPOP / second phosphor) is shown.
Comparative Example 1 shows polystyrene and 2,5-diphenyloxazole (DPO / first fluorophore) and 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP / second fluorescence) as organic scintillators. The body) was used, and an example in which the soft styrene resin was not added was shown.
ポリスチレン樹脂は、東洋ポリスチレン株式会社製のトーヨースチロールGPを使用した。表1には使用したポリスチレン樹脂のグレード及び物性(カタログ値)を示した。
軟質スチレン系樹脂としてのSB(スチレン-ブタジエン)共重合体は、デンカ株式会社製のクリアレンを使用した。表2には使用したSB(スチレン-ブタジエン)共重合体のグレード及び物性(カタログ値)を示した。
本実施例・比較例では有機シンチレータのうち、第1蛍光体として2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)とp-テルフェニル(P-TP)、第2蛍光体として1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)を使用した。
2,5-ジフェニルオキサゾール (2,5-Diphenyloxazole/DPO)は、常温では白色結晶性粉末で、分子量221.3、融点は71~74℃である(CAS番号:92-71-7)。
p-テルフェニル (p―Terphenyl、または1,4-Diphenylbenzene/P-TP) は、常温では白色~淡黄色結晶性粉末で、分子量230.3、融点は211℃である(CAS番号:92-94-4)。
1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン (1,4-Bis[2-(5-phenyloxazolyl)]benzene、または1,4-Di(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene)/POPOP) は、常温では淡黄色~淡黄緑色針状結晶で、分子量364.4、融点は245℃である(CAS番号:1806-34-4)。
上記有機シンチレータは、いずれも東京化成工業(株)より購入した。
In this example / comparative example, among the organic scintillators, 2,5-diphenyloxazole (DPO) and p-terphenyl (P-TP) are used as the first phosphor, and 1,4-bis [2-bis] is used as the second phosphor. (5-Phenyloxazolyl)] Benzene (POPOP) was used.
2,5-Diphenyloxazole (DPO) is a white crystalline powder at room temperature, having a molecular weight of 221.3 and a melting point of 71-74 ° C. (CAS No .: 92-71-7).
p-Terphenyl (p-Terphenyl, or 1,4-Diphenylbenezene / P-TP) is a white to pale yellow crystalline powder at room temperature with a molecular weight of 230.3 and a melting point of 211 ° C. (CAS No .: 92-). 94-4).
1,4-Bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (1,4-Bis [2- (5-phenyloxyzollyl)] benzene, or 1,4-Di (5-phenyl-2-oxazolyl) Benzene) / POPOP) is a pale yellow to pale yellow-green needle-like crystal at room temperature, has a molecular weight of 364.4, and has a melting point of 245 ° C. (CAS number: 1806-34-4).
All of the above organic scintillators were purchased from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
表3には実施例、比較例及び参考例のプラスチックシンチレータ用樹脂組成物の組成を示した。なお参考例1は株式会社ジーテック製のポリビニルトルエン樹脂からなるペレット状プラスチックシンチレータ(製品名:EJ-200)を使用した。参考例2はサンゴバン社製のポリビニルトルエン樹脂からなるプレート状プラスチックシンチレータ(製品名:BC-400、0.5mm厚)を使用した。
表3に示した実施例及び比較例の組成のプラスチックシンチレータ用樹脂組成物は、以下のような工程を経て作製された。各表に記した組成の混合物をヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製三井FMミキサー)で混合し、混合物を作製した。前記混合物を2軸スクリュ押出機(30mmΦ、株式会社池貝製PCM―30、最高温度設定部の設定温度は各表に示した)を用いて溶融混練を行い、ストランドを形成後、コールドカットにて樹脂ペレットを作製した。 The resin compositions for plastic scintillators having the compositions of Examples and Comparative Examples shown in Table 3 were prepared through the following steps. The mixture having the composition shown in each table was mixed with a Henschel mixer (Mitsui FM mixer manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) to prepare a mixture. The mixture is melt-kneaded using a twin-screw extruder (30 mmΦ, PCM-30 manufactured by Ikegai Corp., the set temperature of the maximum temperature setting unit is shown in each table), strands are formed, and then cold-cut. Resin pellets were prepared.
得られた樹脂ペレットは、以下のように評価した。
1)ペレット化
2軸スクリュ押出機によるマスターバッチ化の過程を目視にて判定した。
○ :ストランドが正常に形成され途中で切れるなどの不具合がない
△ :ストランドがパリパリとした外観で安定せず、途中で切れる
× :押出機からの吐出が不安定でペレット化できない
The obtained resin pellets were evaluated as follows.
1) Pelletization The process of masterbatching with a twin-screw extruder was visually determined.
○: Strands are formed normally and there are no problems such as cutting in the middle. △: Strands are not stable due to their crisp appearance and cut in the middle. ×: Discharge from the extruder is unstable and cannot be pelletized.
2)シート化
前記ペレットをシート成型が可能なTダイ押し出し機にて0.5mm厚のシートを作成した。
○ :シート成形可能
△ :シートが硬く脆くてうまく形にならない
× :シートがつくれない
2) Sheet formation A 0.5 mm thick sheet was prepared by using a T-die extruder capable of sheet molding the pellets.
○: Sheet molding is possible
△: The sheet is hard and brittle and does not form well ×: The sheet cannot be made
3)シート状プラスチックシンチレータの折り曲げ強度の測定
シート化2)で作製したシートについて折り曲げ強度(最大点応力)を測定した。測定方法はJIS K7171によった。試験条件は折り曲げ速度2mm/sec、支点間距離50mmである。
3) Measurement of bending strength of sheet-shaped plastic scintillator The bending strength (maximum point stress) of the sheet produced in 2) was measured. The measurement method was based on JIS K7171. The test conditions are a bending speed of 2 mm / sec and a distance between fulcrums of 50 mm.
4)放射線測定
プラスチックシンチレータの放射線検知性能の測定は、放射線源してのトリチウム(三重水素(3H))及び炭素14(14C)を一定量の含む水溶液を添加した放射線測定用バイアルを作製し、液体シンチレーションカウンタ装置(LSC)(パーキンエルマー社、製品名:Tri-Carb3110TR)を用いて行った。
トリチウム(三重水素(3H))水溶液は、トリチウム水を純水にて希釈し、140kBq/5μLになるように濃度調整した。
炭素14(14C)水溶液は、L-アルギニン(L-Arginine[14C(U)]、米国 Moravek Biochemicals社製)を純水にて溶かし、140Bq/5μLになるように濃度調整した。
なお、バイアルの作製方法は、プラスチックシンチレータの形状がペレット形状とシート形状の場合で異なるので、以下に場合分けして記載した。
4) Radiation measurement To measure the radiation detection performance of a plastic scintillator, prepare a vial for radiation measurement to which an aqueous solution containing a certain amount of tritium (triple hydrogen ( 3 H)) and carbon-14 ( 14 C) as a radiation source is added. Then, a liquid scintillation counter device (LSC) (Perkin Elmer Co., Ltd., product name: Tri-Carb3110TR) was used.
The concentration of the tritium (tritium ( 3H )) aqueous solution was adjusted to 140 kHz / 5 μL by diluting the tritiated water with pure water.
The carbon-14 ( 14C ) aqueous solution was prepared by dissolving L-arginine (L-Arginine [14C (U)], manufactured by Moravek Biochemicals, USA) in pure water and adjusting the concentration to 140 Bq / 5 μL.
Since the shape of the plastic scintillator differs depending on whether the shape of the plastic scintillator is the pellet shape or the sheet shape, the method for producing the vial is described separately below.
a)ペレット形状の場合
ペレット状プラスチックシンチレータを用いた放射線測定方法の手順を図1に示した。手順については図1を用いて説明する。なお、当該方法は特許文献2記載の方法とほぼ同様の方法である。
バイアル2(低カリウムガラス製、20mL瓶)に、ペレット形状プラスチックシンチレータ3a(ペレット直径3mm)を15.5g(平均15.47g±0.22g)入れ、前記トリチウム水溶液1または前記炭素14水溶液1を5μL滴下した。当該バイアルにキャップ4(ポリエチレン製、Meridian社製uGV2-CAP)で栓をした。栓をして閉鎖系となったバイアルをあらかじめ60℃に加熱しておいた恒温槽5の中に45分間入れ、 バイアルの中の水溶液(トリチウム水溶液または炭素14水溶液)をバイアル内に蒸散させた。水溶液が蒸散したバイアルをLSC6の内に設置し、放射線量cpm(計数率、count per minute)を測定した。
a) In the case of pellet shape The procedure of the radiation measurement method using a pellet-shaped plastic scintillator is shown in FIG. The procedure will be described with reference to FIG. The method is almost the same as the method described in
In a vial 2 (low potassium glass, 20 mL bottle), 15.5 g (average 15.47 g ± 0.22 g) of pellet-shaped
b)シート形状の場合
シート状プラスチックシンチレータを用いた放射線測定方法の手順を図2に示した。手順については図2を用いて説明する。
シート形状プラスチックシンチレータ3b(幅13mm、長さ50mm、厚さ0.5mmの板状形状)の上に前記トリチウム水溶液1または前記炭素14水溶液1を5μL滴下した。当該シート形状プラスチックシンチレータを4時間放置し、水溶液の水分を蒸発・乾燥させた。蒸発を確認後、当該シート形状プラスチックシンチレータの上からもう1枚のシート形状プラスチックシンチレータ3c(幅13mm、長さ50mm、厚さ0.5mmの板状形状)を載置し、プラスチックシンチレータ/放射線源/プラスチックシンチレータのサンドイッチのような3層構造の試料3dを作製した。当該試料3dをバイアル2(低カリウムガラス製、20mL瓶)に入れ、バイアルキャップ4(ポリエチレン製、Meridian社製uGV2-CAP)で栓をし、当該バイアルをLSC6の内に設置し、放射線量cpm(計数率、count per minute)を測定した。
b) In the case of sheet shape The procedure of the radiation measurement method using the sheet-shaped plastic scintillator is shown in FIG. The procedure will be described with reference to FIG.
5 μL of the tritium aqueous solution 1 or the carbon-14 aqueous solution 1 was dropped onto the sheet-shaped plastic scintillator 3b (plate shape having a width of 13 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm). The sheet-shaped plastic scintillator was left to stand for 4 hours to evaporate and dry the water content of the aqueous solution. After confirming evaporation, another sheet-shaped plastic scintillator 3c (plate-shaped with a width of 13 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm) is placed on the sheet-shaped plastic scintillator, and the plastic scintillator / radiation source is placed. / A three-layered
上記操作から得られた毎分計数率cpm(count per minute)から、以下の計算式より計数効率Eff.(%)を算出した。
Eff.(%) = cpm / dpm × 100
すなわち計数効率Eff.(%)は、調整した試料(トリチウム水溶液:140Bq、炭素14水溶液:140Bq)から毎分壊変率dpm(disintegrations per minitus)を算出し、毎分計数率cpmで割り、百分率で示したものである。
From the count per minute cpm (count per minute) obtained from the above operation, the counting efficiency Eff. (%) Was calculated.
Eff. (%) = Cpm / dpm x 100
That is, the counting efficiency Eff. (%) Is obtained by calculating the decay rate dpm (disintegrations per minitus) per minute from the prepared sample (tritium aqueous solution: 140 Bq, carbon-14 aqueous solution: 140 Bq), dividing by the count rate cpm per minute, and indicating the percentage. ..
ペレット形状プラスチックシンチレータの試験結果は表4に示した。実施例より参考例1のポリビニルトルエンを母体樹脂とするプラスチックシンチレータと同程度の計測効率になることが確認できた。
シート形状プラスチックシンチレータの試験結果は表5に示した。実施例より参考例2のポリビニルトルエン(PVT)を母体樹脂とするプラスチックシンチレータと同程度の計測効率になることが確認できた。
本発明のポリスチレン樹脂と、有機シンチレータと、スチレンを含んだエラストマーからなる軟質スチレン樹脂とからなる放射線検出用プラスチックシンチレータを利用することで、従来の汎用樹脂を母体樹脂としない高価格のプラスチックシンチレータを使用するより手軽に放射線検出検査を実施することができる。 By using the polystyrene resin of the present invention, an organic scintillator, and a plastic scintillator for radiation detection made of a soft styrene resin made of an elastomer containing styrene, a high-priced plastic scintillator that does not use a conventional general-purpose resin as a base resin can be obtained. Radiation detection inspection can be performed more easily than using it.
1 放射性物質を含む水溶液
2 バイアル
3a ペレット状プラスチックシンチレータ
3b シート状プラスチックシンチレータ
3c シート状プラスチックシンチレータ(3bの上に載置するもの)
3d プラスチックシンチレータ/放射線源/プラスチックシンチレータの3層試料
4 バイアルのキャップ
5 恒温槽
6 液体シンチレーションカウンタ装置(LSC)
1 Aqueous solution containing
3d 3 layer sample of plastic scintillator / radiation source /
Claims (1)
当該プラスチックシンチレータ用シートまたは当該ペレットの全量に対して、前記硬質汎用ポリスチレン樹脂を80質量%以上含み、前記軟質スチレン樹脂を5質量%以上10質量%以下含み、
当該軟質スチレン樹脂がSBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体であり、
当該有機シンチレータが第1蛍光体と第2蛍光体の少なくとも2種類を含み、
前記第1蛍光体はp-テルフェニル(P-TP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(DPO)、2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(Bu-PBD)から選ばれる一つまたは複数の蛍光体であり、
前記第2蛍光体は1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス[2-(4-メチル-5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン(ビス-MSB)から選ばれる一つまたは複数の蛍光体であるプラスチックシンチレータ用シートまたはペレット。 A sheet or pellet for a plastic scintillator comprising a resin composition for a plastic scintillator containing a rigid general-purpose polystyrene resin (GPPS), an organic scintillator, and a soft styrene resin composed of an elastomer containing styrene.
The hard general-purpose polystyrene resin is contained in an amount of 80% by mass or more and the soft styrene resin is contained in an amount of 5% by mass or more and 10% by mass or less based on the total amount of the plastic scintillator sheet or the pellets.
The soft styrene resin is an SBS (styrene-butadiene-styrene block) copolymer.
The organic scintillator contains at least two types, a first fluorophore and a second fluorophore.
The first fluorophore is p-terphenyl (P-TP), 2,5-diphenyloxazole (DPO), 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3,4. -One or more phosphors selected from oxadiazole (Bu-PBD),
The second phosphor is 1,4-bis [2- (5-phenyloxazolyl)] benzene (POPOP) and 1,4-bis [2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl)] benzene. A sheet or pellet for a plastic scintillator that is one or more phosphors selected from (DMPOPOP), 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB).
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