JP7048349B2 - High-dose field plastic scintillation fiber and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明はプラスチックシンチレーションファイバー及びその製造方法に関し、特に高線量場での放射線検出に好適なプラスチックシンチレーションファイバー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a plastic scintillation fiber and a method for producing the same, and particularly to a plastic scintillation fiber suitable for radiation detection in a high dose field and a method for producing the same.

物質に対して外部から圧力、熱、光といったエネルギーを加えると、物質中の電子がある確率で励起状態へと遷移する。この励起された電子が基底状態に戻る際、余剰エネルギーが熱や光として放出される。この中で、放射線(α線、β線、γ線、X線などや陽子などの荷電粒子線)をエネルギーとして加えることによって、余剰エネルギーが光として放出される発光現象を、シンチレーションと呼ぶ。 When energy such as pressure, heat, and light is applied to a substance from the outside, the electrons in the substance transition to an excited state with a certain probability. When the excited electrons return to the ground state, excess energy is emitted as heat or light. Among these, the light emission phenomenon in which excess energy is emitted as light by adding radiation (alpha rays, β rays, γ rays, X-rays, charged particle beams such as protons) as energy is called scintillation.

シンチレーションファイバーは、シンチレーションを利用した放射線検出用の光ファイバーである。シンチレーションファイバーは、シンチレーション性を有する透明基材からなるコアの外周面に、コアよりも低屈折率の透明基材からなるクラッドを被覆したものである。放射線によってコア内で発生した光は、コア/クラッド界面で全反射を繰り返しながら伝播する。最終的に、この光がファイバーの端部に接続されたフォトマルチプライヤ(光電子増倍管)やフォトダイオード等の光検出器によって検知される。 The scintillation fiber is an optical fiber for radiation detection using scintillation. The scintillation fiber is obtained by coating the outer peripheral surface of a core made of a transparent base material having scintillation property with a clad made of a transparent base material having a lower refractive index than that of the core. The light generated in the core by radiation propagates while repeating total internal reflection at the core / clad interface. Finally, this light is detected by a photodetector such as a photomultiplier (photomultiplier tube) or photodiode connected to the end of the fiber.

シンチレーションファイバーでは、コア内で発生した光のみが、コアとクラッドとの界面で全反射を繰り返しながらコア内に閉じ込められて伝播する。クラッド内で発生した光は、表面の汚れやキズによって容易にファイバー外へ散失してしまうからである。 In the scintillation fiber, only the light generated in the core is confined in the core and propagates while repeating total internal reflection at the interface between the core and the cladding. This is because the light generated in the clad is easily dissipated to the outside of the fiber due to surface stains and scratches.

コア基材は、シンチレーション性が高い、すなわち放射線により電子励起しやすいものから選定される。励起されやすい電子としては、金属元素中の最外殻電子や不飽和結合のπ電子が代表的である。しかしながら、金属元素の励起光は、自身の光吸収現象により速やかに消失してしまうため、ファイバー用途には適さない。また、透明でシンチレーション性を有する材料として、金属をドープした多成分ガラスなどが知られているが、透明性、加工性、コストなどの点で問題も多い。 The core substrate is selected from those having high scintillation properties, that is, those that are easily electronically excited by radiation. Typical examples of electrons that are easily excited are outermost shell electrons in metal elements and π electrons with unsaturated bonds. However, the excitation light of the metal element is not suitable for fiber applications because it is rapidly extinguished by its own light absorption phenomenon. Further, as a transparent and scintillable material, a metal-doped multi-component glass or the like is known, but there are many problems in terms of transparency, processability, cost and the like.

このような観点から、シンチレンションファイバーとしては、π電子を含む有機系のプラスチックシンチレーションファイバーが一般的に用いられている。コア基材としては、透明性が高く、π電子を多く含み、放射線に対して安定であるポリスチレン又はポリビニルトルエンといったベンゼン環を側鎖に有する樹脂が用いられる。 From this point of view, an organic plastic scintillation fiber containing π electrons is generally used as the scintillation fiber. As the core base material, a resin having a benzene ring as a side chain, such as polystyrene or polyvinyltoluene, which has high transparency, contains a large amount of π electrons, and is stable to radiation, is used.

このようなプラスチックシンチレーションファイバーのコアを放射線が通過すると、コア基材のπ電子が励起され、材料固有の波長を有するシンチレーション光が放出される。ポリスチレンやポリビニルトルエンは、主に紫外線領域のシンチレーション光を放出する。例えば、ポリスチレンの発光スペクトルは310nmにピークを有する。ところが、このような紫外短波長領域の光は、コア基材自身によって吸収されるため、速やかに消失してしまい、光伝送には適さない。 When radiation passes through the core of such a plastic scintillation fiber, the π electrons of the core substrate are excited, and scintillation light having a wavelength peculiar to the material is emitted. Polystyrene and polyvinyltoluene mainly emit scintillation light in the ultraviolet region. For example, the emission spectrum of polystyrene has a peak at 310 nm. However, since the light in such an ultraviolet short wavelength region is absorbed by the core base material itself, it disappears quickly and is not suitable for optical transmission.

そこで、コア基材に蛍光剤を添加し、より長い波長の光に変換した後、ファイバー内を伝送させる方法が一般的である。ここで、コア基材に添加された蛍光剤は、コア基材から放出されたシンチレーション光を吸収し、より長波長の光を再放出する。蛍光剤としては、コア基材の発光波長付近に吸収波長を有するものが望ましい。また、伝送波長を調整するために複数の蛍光剤を用いてもよい。このように長波長へ変換された光が、ファイバー内を伝播し、ファイバー端部に接続された検出器によって検知される。 Therefore, a general method is to add a fluorescent agent to the core substrate, convert it into light having a longer wavelength, and then transmit it in the fiber. Here, the fluorescent agent added to the core substrate absorbs the scintillation light emitted from the core substrate and re-emits the light having a longer wavelength. The fluorescent agent preferably has an absorption wavelength near the emission wavelength of the core substrate. Further, a plurality of fluorescent agents may be used to adjust the transmission wavelength. The light thus converted to a long wavelength propagates in the fiber and is detected by a detector connected to the end of the fiber.

コア内に蛍光剤等を添加して波長変換するもうひとつの理由は、フォトマルチプライヤなどの光検出器の最大波長感度に合致させるためでもある。一般に、フォトマルチプライヤの感度が最大である波長は430nm付近の青色光であり、近年では微弱光に対応した半導体光検出器(アバランシェフォトダイオード)など、さらに長波長の緑色光に高感度であるものも開発が進んでいる。 Another reason for adding a fluorescent agent or the like into the core to convert the wavelength is to match the maximum wavelength sensitivity of a photodetector such as a photomultiplier. Generally, the wavelength at which the sensitivity of the photomultiplier is maximum is blue light around 430 nm, and in recent years, it is highly sensitive to green light having a longer wavelength such as a semiconductor photodetector (avalanche photodiode) corresponding to weak light. Things are also under development.

放射線通過位置の特定法としては、飛行時間差測定法すなわちTOF(Time Of Flight)法が知られている(特許文献1~3参照)。TOF法では、シンチレーションファイバーの両端に検出器を設け、放射線により発光した光パルスがファイバーの両端に到達するまでの時間差を検知することにより放射線の通過位置を算出する。 As a method for specifying the radiation passing position, a flight time difference measuring method, that is, a TOF (Time Of Flight) method is known (see Patent Documents 1 to 3). In the TOF method, detectors are provided at both ends of the scintillation fiber, and the passing position of the radiation is calculated by detecting the time difference until the optical pulse emitted by the radiation reaches both ends of the fiber.

ところで、放射線によるシンチレーションは、放射線と基材を構成する原子との相互作用によって発現する。すなわち、一部は原子間の結合を切断し、一部は原子と衝突して原子を陽子、中性子、電子などに分裂させ、一部は跳ね返されて散乱されて、物質内に2次粒子を発生させる。これら1次粒子や2次粒子が物質を構成する原子やその周囲の電子にエネルギーを与えて、一部の電子は励起される。この励起電子が基底状態に戻る際にシンチレーション光が放出される。 By the way, scintillation by radiation is expressed by the interaction between radiation and atoms constituting a base material. That is, some break the bonds between atoms, some collide with the atoms and divide the atoms into protons, neutrons, electrons, etc., and some are bounced off and scattered, causing secondary particles in the substance. generate. These primary particles and secondary particles give energy to the atoms constituting the substance and the electrons around it, and some of the electrons are excited. Scintillation light is emitted when these excited electrons return to the ground state.

ここで、極微弱な放射線検知の用途に用いられるシンチレーションファイバーでは、コアの材質として、シンチレーション性と透明性が高い樹脂を使う必要がある。従って、上述の通り、透明性が高く、放射線により電子励起されやすいπ電子を多く含む、ポリスチレン、ポリビニルトルエンといった芳香環を側鎖に有する樹脂が一般的には用いられていた。 Here, in the scintillation fiber used for the application of extremely weak radiation detection, it is necessary to use a resin having high scintillation property and transparency as the material of the core. Therefore, as described above, resins having an aromatic ring in the side chain, such as polystyrene and polyvinyltoluene, which are highly transparent and contain many π electrons which are easily electronically excited by radiation, have been generally used.

国際公開第2013/179970号International Publication No. 2013/179970 特開平5-249247号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-249247 特開2014-25833号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-25833 特開2000-137122号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-137122

しかしながら、放射線量の高い、いわゆる高線量場では、極短時間のうちに複数の放射線が一本のコアを通過することがある。ここで、シンチレーション光からなる光パルスが両端の検出器に到達する前に、次の放射線通過によるシンチレーション光の光パルスが発生してしまうと、前後のシンチレーション光を分離することができない。 However, in a so-called high dose field with a high radiation dose, a plurality of radiations may pass through one core in a very short time. Here, if an optical pulse of the scintillation light due to the next radiation passage is generated before the optical pulse composed of the scintillation light reaches the detectors at both ends, the scintillation light before and after cannot be separated.

すなわち、TOF法における位置の特定に必要な時間差に対して無視できない程の高い頻度で複数の放射線がコアを通過するような高線量場では、個々の放射線の情報を分離することはできない。そのため、従来のシンチレーションファイバーでは用をなさなかった。例えば、粒子フルエンス率が1×10[1/(m・s)]以上である高線量場では、このような問題が生じ得る。ここで、粒子フルエンス率とは、照射場の単位面積を単位時間あたりに通過する粒子(放射線)の数である。 That is, in a high-dose field in which a plurality of radiations pass through the core at a frequency that cannot be ignored with respect to the time difference required for position identification in the TOF method, information on individual radiations cannot be separated. Therefore, the conventional scintillation fiber was useless. For example, in a high dose field where the particle fluence rate is 1 × 105 [ 1 / (m 2 · s)] or more, such a problem can occur. Here, the particle fluence rate is the number of particles (radiation) that pass through a unit area of an irradiation field per unit time.

本発明は、上記に鑑みなされたものであって、高線量場における分解能が高く、強度とハンドリング性に優れたプラスチックシンチレーションファイバーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a plastic scintillation fiber having high resolution in a high dose field and excellent strength and handleability.

本発明の一態様に係るプラスチックシンチレーションファイバーは、
紫外線発光性を有する蛍光剤を含有するコアと、前記コアの外周面を被覆すると共に、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドと、を有するプラスチックシンチレーションファイバーであって、
前記コアが、構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体から構成されていると共に一定の屈折率を有するものである。
The plastic scintillation fiber according to one aspect of the present invention is
A plastic scintillation fiber having a core containing a fluorescent agent having ultraviolet light emission and a cladding having a clad having a refractive index lower than that of the core while covering the outer peripheral surface of the core.
The core is composed of a copolymer of a monomer having no aromatic ring in its structure and a vinyl aromatic monomer, and has a constant refractive index.

本発明の一態様に係るプラスチックシンチレーションファイバーは、コアがビニル芳香族モノマーのホモポリマーから構成されるものに比べ、ポリマー中のπ電子が少なくなる。そのため、高線量場においてもシンチレーション光の発光確率が低くなくなり、従来よりも分解能が高くなる。また、コアが一定の屈折率を有するため、容易に製造することができる。 The plastic scintillation fiber according to one aspect of the present invention has fewer π electrons in the polymer as compared with the one in which the core is composed of a homopolymer of a vinyl aromatic monomer. Therefore, the emission probability of the scintillation light is not low even in a high dose field, and the resolution is higher than before. Moreover, since the core has a constant refractive index, it can be easily manufactured.

前記クラッドが、インナークラッドと、前記インナークラッドの外周面を被覆すると共に、前記インナークラッドよりも低い屈折率を有するアウタークラッドとを含むマルチクラッド構造を有していることが好ましい。開口数を大きくすることができる。 It is preferable that the clad has a multi-clad structure including an inner clad and an outer clad that covers the outer peripheral surface of the inner clad and has a refractive index lower than that of the inner clad. The numerical aperture can be increased.

また、前記アウタークラッドが、遮光剤を含有することが好ましい。クラッドで発生するシンチレーション光に起因するノイズを低減することができる。 Further, it is preferable that the outer clad contains a light-shielding agent. Noise caused by scintillation light generated in the cladding can be reduced.

本発明の一態様に係るプラスチックシンチレーションファイバーの製造方法は、
紫外線発光性を有する蛍光剤を含有するコアと、前記コアの外周面を被覆するクラッドと、を備えたプラスチックシンチレーションファイバーの製造方法であって、
紫外線発光性を有する蛍光剤を含有する樹脂からなる棒状のコア用ロッドを、前記コア用ロッドよりも低い屈折率を有する樹脂からなる円筒状のクラッド用パイプに挿入してプリフォームを作製する工程と、
前記プリフォームを加熱しつつ線引きする工程と、を備え、
前記コアが、構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体から構成されていると共に一定の屈折率を有するものである。
The method for producing a plastic scintillation fiber according to one aspect of the present invention is
A method for producing a plastic scintillation fiber comprising a core containing a fluorescent agent having ultraviolet light emission and a clad covering the outer peripheral surface of the core.
A step of inserting a rod-shaped core rod made of a resin containing a fluorescent agent having ultraviolet light emission into a cylindrical clad pipe made of a resin having a refractive index lower than that of the core rod to prepare a preform. When,
The step of drawing a line while heating the preform is provided.
The core is composed of a copolymer of a monomer having no aromatic ring in its structure and a vinyl aromatic monomer, and has a constant refractive index.

前記クラッド用パイプを、インナークラッド用パイプと、前記インナークラッド用パイプの外周面を被覆すると共に、前記インナークラッド用パイプよりも低い屈折率を有する樹脂からなるアウタークラッド用パイプとから構成することが好ましい。開口数を大きくすることができる。 The clad pipe may be composed of an inner clad pipe and an outer clad pipe made of a resin having a refractive index lower than that of the inner clad pipe while covering the outer peripheral surface of the inner clad pipe. preferable. The numerical aperture can be increased.

前記アウタークラッド用パイプを、遮光剤を含有する樹脂から構成することが好ましい。クラッドで発生するシンチレーション光に起因するノイズを低減することができる。 It is preferable that the outer clad pipe is made of a resin containing a light-shielding agent. Noise caused by scintillation light generated in the cladding can be reduced.

本発明により、高線量場における分解能が高く、強度とハンドリング性に優れたプラスチックシンチレーションファイバーを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a plastic scintillation fiber having high resolution in a high dose field and excellent in strength and handleability.

実施の形態1に係るプラスチックシンチレーションファイバーの断面図である。It is sectional drawing of the plastic scintillation fiber which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係るプラスチックシンチレーションファイバーの断面図である。It is sectional drawing of the plastic scintillation fiber which concerns on Embodiment 2. FIG.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings are appropriately simplified.

(実施の形態1)
図1を参照して、本発明の実施の形態1に係るプラスチックシンチレーションファイバーについて説明する。図1は、実施の形態1に係るプラスチックシンチレーションファイバーの断面図である。
図1に示すように、本実施の形態に係るプラスチックシンチレーションファイバーは、コア1と、コア1の外周面を被覆するクラッド2と、を備えている。このプラスチックシンチレーションファイバーは、特に高線量場での放射線検出に好適である。
(Embodiment 1)
The plastic scintillation fiber according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the plastic scintillation fiber according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the plastic scintillation fiber according to the present embodiment includes a core 1 and a clad 2 that covers the outer peripheral surface of the core 1. This plastic scintillation fiber is particularly suitable for radiation detection in a high dose field.

コア1は、構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体である透明樹脂からなり、紫外線発光性を有する蛍光剤を含む。また、コア1は、一定の屈折率を有する。コア1を構成するコア基材、及び蛍光剤、ならびにクラッド2を構成するクラッド基材の詳細については後述する。 The core 1 is made of a transparent resin which is a copolymer of a monomer having no aromatic ring in its structure and a vinyl aromatic monomer, and contains a fluorescent agent having ultraviolet light emission. Further, the core 1 has a constant refractive index. Details of the core base material constituting the core 1, the fluorescent agent, and the clad base material constituting the clad 2 will be described later.

本実施の形態に係るシンチレーションファイバーでは、コア1が構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体から構成される。そのため、本実施の形態に係るシンチレーションファイバーは、コア1がビニル芳香族モノマーのホモポリマーから構成されるものに比べ、放射線により励起されやすいπ電子がポリマー中に少ない。その結果、高線量場においてもシンチレーション光の発光確率が低く、従来よりも高線量場における分解能が高い。
また、コア1が一定の屈折率を有するため、屈折率分布を有するコアに比べて容易に製造することができる。
In the scintillation fiber according to the present embodiment, the core 1 is composed of a copolymer of a monomer having no aromatic ring in its structure and a vinyl aromatic monomer. Therefore, in the scintillation fiber according to the present embodiment, there are few π electrons in the polymer, which are easily excited by radiation, as compared with the one in which the core 1 is composed of a homopolymer of a vinyl aromatic monomer. As a result, the emission probability of scintillation light is low even in a high dose field, and the resolution in a high dose field is higher than in the past.
Further, since the core 1 has a constant refractive index, it can be easily manufactured as compared with a core having a refractive index distribution.

コア1における、構造中に芳香環を含まないモノマーの含有率は、特に限定されないが、10~90質量%であることが好ましい。構造中に芳香環を含まないモノマーの含有率が10質量%を下回ると、シンチレーション光の発光確率を効果的に低減することができず、高線量場における分解能を充分に高めることができない。他方、構造中に芳香環を含まないモノマーの含有率が90質量%を超えると、相対的にビニル芳香族モノマーの含有量が小さくなり、コア1の屈折率が低くなり過ぎる。そのため、コア1とクラッド2との屈折率差が小さくなり、光ファイバーとしての性能を充分に発現することができなくなってしまう。 The content of the monomer having no aromatic ring in the structure in the core 1 is not particularly limited, but is preferably 10 to 90% by mass. If the content of the monomer containing no aromatic ring in the structure is less than 10% by mass, the emission probability of the scintillation light cannot be effectively reduced, and the resolution in a high dose field cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the content of the monomer containing no aromatic ring in the structure exceeds 90% by mass, the content of the vinyl aromatic monomer becomes relatively small, and the refractive index of the core 1 becomes too low. Therefore, the difference in the refractive index between the core 1 and the clad 2 becomes small, and the performance as an optical fiber cannot be fully exhibited.

[コア基材]
コア基材としては、構造中に芳香環を有さないモノマーとして、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレートのモノマー郡のいずれか1種類以上と、ビニル芳香族モノマーとして、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、1-フェニルエチルメタクリレート、1,2-ジフェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタクリレート、1-フェニルシクロヘキシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、1-ナフチルメタクリレート、2-ナフチルメタクリレート、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエンのモノマー群のいずれか1種類以上のモノマーを共重合して得られる共重合体が適している。
[Core base material]
As the core base material, as a monomer having no aromatic ring in the structure, any one of a group of monomers such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, propyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, and butyl acrylate. One or more and as vinyl aromatic monomers, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, 1-phenylethyl methacrylate, 1,2-diphenylethyl methacrylate, diphenylethyl methacrylate, 1-phenylcyclohexyl methacrylate, pentachlorophenyl methacrylate, penta A copolymer obtained by copolymerizing one or more of the monomers of any one of the monomers of bromophenyl methacrylate, 1-naphthyl methacrylate, 2-naphthyl methacrylate, styrene, α-methylstyrene, and vinyltoluene is suitable.

重合に際しては、一般的な重合開始剤及び分子量調整剤を添加してもよい。
分子量調整剤は、重合成長反応を抑制するものであれば特に制限はない。代表的な分子量調整剤としてはメルカプタン類が挙げられる。具体的にはメルカプタンとしてノルマルオクチルメルカプタン、ノルマルデカニルメルカプタン等がある。
At the time of polymerization, a general polymerization initiator and a molecular weight adjusting agent may be added.
The molecular weight adjusting agent is not particularly limited as long as it suppresses the polymerization growth reaction. Examples of typical molecular weight modifiers include mercaptans. Specifically, examples of the mercaptan include normal octyl mercaptan and normal decanyl mercaptan.

[クラッド基材]
クラッド基材としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレートのモノマー郡のうち1種類以上を重合又は共重合して得られる重合体が適している。中でも、メチルメチクリレートモノマーの重合体又はメチルメタクリレートと他のモノマーの共重合体が望ましい。メチルメタクリレートは透明性が高く、容易に重合するため取り扱いしやすい利点がある。重合に際しては、一般的な重合開始剤及び分子量調整剤を添加してもよい。
[Clad base material]
As the clad substrate, a weight obtained by polymerizing or copolymerizing one or more of the monomer groups of methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, propyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate and butyl acrylate. Coalescence is suitable. Of these, a polymer of a methylmethylate monomer or a copolymer of methyl methacrylate and another monomer is desirable. Methyl methacrylate has the advantage of being highly transparent and easy to handle because it polymerizes easily. At the time of polymerization, a general polymerization initiator and a molecular weight adjusting agent may be added.

[蛍光剤]
コア基材に添加する蛍光剤は、紫外線発光性であり、複数個の芳香環を有し、かつ共鳴が可能な構造を有するものの中から選ばれる。代表的な蛍光剤としては、2-(4-t-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(b-PBD)、2-(4-ビフェニル)-5-フェニル-1,3,4-オキサジアゾール(PBD)、パラターフェニル(PTP)、パラクォーターフェニル(PQP)、2,5-ジフェニルオキサゾール(PPO)、1-フェニル-3-(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-ピラゾリン(PMP)、3-ヒドロキシフラボン(3HF)、4,4‘-ビス-(2,5-ジメチルスチリル)-ジフェニル(BDB)、2,5-ビス-(5-t-ブチル-ベンゾキサゾイル)チオフェン(BBOT)、1,4-ビス-(2-(5-フェニロキサゾリル))ベンゼン(POPOP)、1,4-ビス-(4-メチル-5-フェニル-2-オキサゾリル)ベンゼン(DMPOPOP)、1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン(DPB)、1,6-ジフェニル-1,3,5-ヘキサトリエン(DPH)等が挙げられる。
これらは単体で使用してもよいし、複数の蛍光剤を組み合わせて使用してもかまわない。
[Fluorescent agent]
The fluorescent agent added to the core substrate is selected from those that are ultraviolet-emitting, have a plurality of aromatic rings, and have a structure capable of resonance. Typical fluorescent agents include 2- (4-t-butylphenyl) -5- (4-biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (b-PBD), 2- (4-biphenyl)-. 5-Phenyl-1,3,4-oxadiazole (PBD), paraterphenyl (PTP), paraquarterphenyl (PQP), 2,5-diphenyloxazole (PPO), 1-phenyl-3- (2,) 4,6-trimethylphenyl) -2-pyrazolin (PMP), 3-hydroxyflavon (3HF), 4,4'-bis- (2,5-dimethylstyryl) -diphenyl (BDB), 2,5-bis- (5-t-butyl-benzoxazoyl) thiophene (BBOT), 1,4-bis- (2- (5-phenyloxazolyl)) benzene (POPOP), 1,4-bis- (4-methyl-5-) Examples thereof include phenyl-2-oxazolyl benzene (DMPOPOP), 1,4-diphenyl-1,3-butadiene (DPB), 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH) and the like.
These may be used alone or in combination of a plurality of fluorescent agents.

以下に、蛍光剤の組み合わせ例について説明する。
蛍光剤の効能は、コア基材が発するシンチレーション光を吸収し、より長波長の光へと変換して放出することにある。従って、コア基材の発光波長付近に光吸収を有するものが望ましい。これらの蛍光剤の例としてはb-PBDやPTP、PQP等が挙げられる。これらを便宜的に第一蛍光剤と称する。
An example of a combination of fluorescent agents will be described below.
The effect of the fluorescent agent is to absorb the scintillation light emitted by the core substrate, convert it into light having a longer wavelength, and emit it. Therefore, it is desirable that the core substrate has light absorption near the emission wavelength. Examples of these fluorescent agents include b-PBD, PTP, PQP and the like. These are referred to as first fluorescent agents for convenience.

ただし、これらの蛍光剤の発光波長は一般に検出器の最適受光感度よりも低いため、より長波長に変換させることが好ましく、第一蛍光剤が発した光をより長波長の光へ変換する蛍光剤を加えることがある。これらを便宜的に第二蛍光剤と称する。第二蛍光剤の例としてはBBOT、BDB、POPOP等が挙げられる。 However, since the emission wavelength of these fluorescent agents is generally lower than the optimum light receiving sensitivity of the detector, it is preferable to convert the light to a longer wavelength, and the fluorescence emitted by the first fluorescent agent is converted into light having a longer wavelength. Agents may be added. These are referred to as a second fluorescent agent for convenience. Examples of the second fluorescent agent include BBOT, BDB, POPOP and the like.

例えば、3HFのような吸収波長と発光波長が大きく離れている蛍光剤は単独で用いることができるが、このような蛍光剤は限られたものしか存在しないので、第一蛍光剤と第二蛍光剤の2種類の蛍光剤を用いることが多い。
第一の蛍光剤の好適添加量は、0.5~3.0質量%であり、より好ましくは0.8~2.2質量%である。比較的高濃度とする理由は、コア材から発光した短波長のシンチレーション光をコア材自身で吸収されることなく、その発光位置から短い距離内で、より長波長に波長変換させなければならないからである。第一蛍光剤の添加量が少ないと、最初の波長変換効率が悪化するので最終的な発光性能が確保できない。逆に、過度に添加することは蛍光剤のコア材への溶解性において困難であったり、コスト高になるばかりか、伝送損失悪化の原因にもなる。
また、第二蛍光剤の好適添加量は、0.01~0.5質量%であり、より好ましくは0.02~0.3質量%である。添加量が少な過ぎると、第一蛍光剤で変換した光を効率よく吸収してより長い波長に波長変換することができない。逆に、添加量が多過ぎると、コストアップに繋がるだけでなく、蛍光剤自身の光吸収損失により伝送損失が悪化する。
For example, a fluorescent agent such as 3HF whose absorption wavelength and emission wavelength are greatly separated can be used alone, but since such a fluorescent agent exists only in a limited number, the first fluorescent agent and the second fluorescence are used. Two types of fluorescent agents are often used.
The preferable amount of the first fluorescent agent added is 0.5 to 3.0% by mass, more preferably 0.8 to 2.2% by mass. The reason for the relatively high concentration is that the short wavelength scintillation light emitted from the core material must be converted to a longer wavelength within a short distance from the emission position without being absorbed by the core material itself. Is. If the amount of the first fluorescent agent added is small, the initial wavelength conversion efficiency deteriorates, so that the final light emission performance cannot be ensured. On the contrary, excessive addition is difficult in the solubility of the fluorescent agent in the core material, increases the cost, and causes deterioration of transmission loss.
The preferable amount of the second fluorescent agent added is 0.01 to 0.5% by mass, more preferably 0.02 to 0.3% by mass. If the amount added is too small, the light converted by the first fluorescent agent cannot be efficiently absorbed and the wavelength can be converted to a longer wavelength. On the contrary, if the addition amount is too large, not only the cost is increased, but also the transmission loss is deteriorated due to the light absorption loss of the fluorescent agent itself.

[製造方法]
シンチレーションファイバーの製造方法については、特に制限はない。例えば、円形と筒形を複合させたマルチダイを用いて屈折率の異なる複数の熱可塑性樹脂ペレットを同時に溶融押し出ししてクラッド付きファイバーを成形するいわゆる溶融押し出し法を用いることができる。あるいは、モノフィラメント状の透明高屈折率樹脂の表面に低屈折率樹脂を塗布してクラッドを形成するいわゆるコーティング法を用いることができる。
[Production method]
There are no particular restrictions on the method for manufacturing the scintillation fiber. For example, a so-called melt extrusion method can be used in which a plurality of thermoplastic resin pellets having different refractive indexes are simultaneously melt-extruded using a multi-die in which a circular shape and a tubular shape are combined to form a clad fiber. Alternatively, a so-called coating method can be used in which a low refractive index resin is applied to the surface of a monofilament-shaped transparent high refractive index resin to form a clad.

しかしながら、溶融押し出し法は、押し出し機のシリンダー内部でせん断応力を受けるため基材や蛍光剤が劣化し透明性が悪化する。また、コーティング法は、コーティング後の加熱乾燥を考慮すると生産性が低い。 However, in the melt extrusion method, since the inside of the cylinder of the extruder is subjected to shear stress, the base material and the fluorescent agent are deteriorated, and the transparency is deteriorated. In addition, the coating method has low productivity in consideration of heat drying after coating.

そこで、低屈折率基材からなるクラッド用の円筒状透明重合体(クラッド用パイプ)に、高屈折率基材からなるコア用の透明棒状重合体(コア用ロッド)を挿入してプリフォームを作製した後、筒状のヒーターで周囲から加熱して線引きする、いわゆるプリフォーム加熱線引き法が好ましい。
プリフォーム加熱線引き法は、せん断応力を受けないため、基材の劣化が少なく、透明性に優れる。また、コア用ロッドとクラッド用パイプとを別々に作製するため、その後の加熱線引きにより得られるファイバーの寸法精度にも優れている。
Therefore, a transparent rod-shaped polymer for the core (rod for the core) made of the high refractive index substrate is inserted into the cylindrical transparent polymer for the clad (pipe for the clad) made of the low refractive index substrate to form a preform. The so-called preform heating wire drawing method, in which the material is heated from the surroundings with a tubular heater and drawn, is preferable.
Since the preform heating wire drawing method is not subjected to shear stress, the deterioration of the base material is small and the transparency is excellent. Further, since the core rod and the clad pipe are manufactured separately, the dimensional accuracy of the fiber obtained by the subsequent heating wire drawing is also excellent.

ここで、コア用ロッドは、円筒状の重合容器に入れて熱重合によって作製するのが望ましい。重合方法は熱による自発的重合が好ましいが、最小限量の熱解裂型ラジカル開始剤を添加してもよい。さらに、光解裂型ラジカル開始剤を併用してもよい。また、コア用ロッドは、分子量が低過ぎると、加熱線引きの際に自重で流れ落ちるドローダウン現象やファイバー径が周期的に変動するドローレゾナンス現象が起こり、寸法精度が保持し難くなる。逆に、分子量が高過ぎると、粘度が高くなるため、加熱温度を高くする必要があり、熱劣化による着色や熱分解といった問題が発生する。このため、必要に応じて、分子量調整剤を添加してもよい。 Here, it is desirable that the core rod is placed in a cylindrical polymerization container and thermally polymerized. The polymerization method is preferably spontaneous polymerization by heat, but a minimum amount of pyrolytic radical initiator may be added. Further, a photo-cleavable radical initiator may be used in combination. Further, if the molecular weight of the core rod is too low, a draw-down phenomenon that flows down due to its own weight and a draw resonance phenomenon in which the fiber diameter fluctuates periodically occurs at the time of heating and drawing, and it becomes difficult to maintain dimensional accuracy. On the contrary, if the molecular weight is too high, the viscosity becomes high, so that it is necessary to raise the heating temperature, which causes problems such as coloring and thermal decomposition due to thermal deterioration. Therefore, a molecular weight adjusting agent may be added as needed.

また、クラッド用パイプは、回転する円筒容器中で遠心力によってモノマーを円筒容器側面に押し付けるようにして中空部を形成させながら重合固化させる方法により作製することができる。あるいは、ロッド状の重合体の軸中心部にドリル等で穴を開けて中空部を形成する方法や、円形ダイを装着した溶融押し出し機より熱可塑性樹脂ペレットを押し出してパイプ状に成形する方法などを用いてもよい。 Further, the clad pipe can be produced by a method of polymerizing and solidifying while forming a hollow portion by pressing a monomer against the side surface of the cylindrical container by centrifugal force in a rotating cylindrical container. Alternatively, a method of forming a hollow portion by making a hole in the center of the shaft of the rod-shaped polymer with a drill or the like, or a method of extruding thermoplastic resin pellets from a melt extruder equipped with a circular die to form a pipe shape, etc. May be used.

(実施の形態2)
次に、図2を参照して、本発明の実施の形態2に係るプラスチックシンチレーションファイバーについて説明する。図2は、実施の形態2に係るプラスチックシンチレーションファイバーの断面図である。
(Embodiment 2)
Next, the plastic scintillation fiber according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the plastic scintillation fiber according to the second embodiment.

図2に示すように、実施の形態1に係るプラスチックシンチレーションファイバーでは、クラッド2が単層からなるマルチクラッド構造を有している。これに対し、実施の形態2に係るプラスチックシンチレーションファイバーでは、クラッド2が、インナークラッド21及びアウタークラッド22の2層を少なくとも含むマルチクラッド構造を有している。 As shown in FIG. 2, in the plastic scintillation fiber according to the first embodiment, the clad 2 has a multi-clad structure composed of a single layer. On the other hand, in the plastic scintillation fiber according to the second embodiment, the clad 2 has a multi-clad structure including at least two layers of an inner clad 21 and an outer clad 22.

インナークラッド21は、コア1の外周面を被覆すると共に、コア1よりも低い屈折率を有する透明樹脂からなる。インナークラッド21を構成するクラッド基材は、実施の形態1におけるクラッド2を構成するクラッド基材と同じであるため、説明を省略する。 The inner clad 21 is made of a transparent resin that covers the outer peripheral surface of the core 1 and has a lower refractive index than that of the core 1. Since the clad base material constituting the inner clad 21 is the same as the clad base material constituting the clad 2 in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

アウタークラッド22は、インナークラッド21の外周面を被覆すると共に、インナークラッド21よりも低い屈折率を有する樹脂からなる。主としてフッ素原子を含む樹脂が用いられる。アウタークラッド22を構成するアウタークラッド基材、遮光剤の詳細については後述する。 The outer clad 22 is made of a resin that covers the outer peripheral surface of the inner clad 21 and has a lower refractive index than the inner clad 21. A resin containing a fluorine atom is mainly used. Details of the outer clad base material and the light-shielding agent constituting the outer clad 22 will be described later.

実施の形態2に係るシンチレーションファイバーでは、実施の形態1に係るシンチレーションファイバーと同様に、コア1が構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体から構成される。そのため、本実施の形態に係るシンチレーションファイバーも、コア1がビニル芳香族モノマーのホモポリマーから構成されるものに比べ、ポリマー中のπ電子が少ない。その結果、高線量場においてもシンチレーション光の発光確率が低く、従来よりも高線量場における分解能が高い。
さらに、クラッド2が、インナークラッド21とインナークラッド21よりも低い屈折率を有するアウタークラッド22とを含むマルチクラッド構造を有している。そのため、実施の形態1に係るシンチレーションファイバーよりも開口数NAを大きくすることができる。
In the scintillation fiber according to the second embodiment, similarly to the scintillation fiber according to the first embodiment, the core 1 is composed of a copolymer of a monomer having no aromatic ring in its structure and a vinyl aromatic monomer. Therefore, the scintillation fiber according to the present embodiment also has less π electrons in the polymer than the core 1 composed of a homopolymer of a vinyl aromatic monomer. As a result, the emission probability of scintillation light is low even in a high dose field, and the resolution in a high dose field is higher than in the past.
Further, the clad 2 has a multi-clad structure including an inner clad 21 and an outer clad 22 having a refractive index lower than that of the inner clad 21. Therefore, the numerical aperture NA can be made larger than that of the scintillation fiber according to the first embodiment.

ところで、プラスチックシンチレーションファイバーでは、放射線によって分子結合の軸となるσ電子が励起され、この電子が基底状態に戻る際にシンチレーション光が放出されることがある。この発光はコア1とクラッド2のいずれでも起こり得る。ここで、クラッド2から放出されたシンチレーション光がコア1を通過し、コア1の蛍光剤が発光する場合がある。この発光は、コア1に到達した放射線以外によるイレギュラーな発光であり、好ましくない。このようなクラッド2での発光によるコア1の蛍光剤の発光は、コア1での発光によるコア1の蛍光剤の発光に対してタイムラグが発生し、ノイズとなるからである。その結果、放射線通過位置の特定精度が低下する。 By the way, in a plastic scintillation fiber, σ electrons, which are the axes of molecular bonds, are excited by radiation, and scintillation light may be emitted when these electrons return to the ground state. This emission can occur in either the core 1 or the cladding 2. Here, the scintillation light emitted from the clad 2 may pass through the core 1 and the fluorescent agent of the core 1 may emit light. This light emission is irregular light emission other than the radiation that has reached the core 1, and is not preferable. This is because the light emission of the fluorescent agent of the core 1 due to the light emission of the clad 2 causes a time lag with respect to the light emission of the fluorescent agent of the core 1 due to the light emission of the core 1, and becomes noise. As a result, the accuracy of specifying the radiation passing position is lowered.

上述の通り、実施の形態2に係るプラスチックシンチレーションファイバーでは、アウタークラッド22が、遮光剤を含有していてもよい。アウタークラッド22が遮光剤を含有することにより、アウタークラッド22で発生するシンチレーション光がコア1に到達し難くなり、上記ノイズを低減することができる。その際、インナークラッドの厚さは光を閉じ込めることができる伝送波長の数倍以上で、しかもできるだけ薄いことが好ましく、1~200μm、より好ましくは5~30μmであることが好ましい。 As described above, in the plastic scintillation fiber according to the second embodiment, the outer clad 22 may contain a light-shielding agent. When the outer clad 22 contains a light-shielding agent, the scintillation light generated in the outer clad 22 is less likely to reach the core 1, and the noise can be reduced. At that time, the thickness of the inner clad is preferably several times or more the transmission wavelength at which light can be confined, and is preferably as thin as possible, preferably 1 to 200 μm, and more preferably 5 to 30 μm.

[アウタークラッド基材]
アウタークラッド基材としては、メチルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチルメタクリレート,2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート、α-フルオロアクリル酸メチル、2-(トリフルオロメチル)プロペン酸メチルのモノマー郡のうち1種類以上を重合又は共重合して得られる重合体及び、前記重合体とポリフッ化ビニリデンの混合物が適している。中でも、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートポリマーとポリフッ化ビニリデンの混合物が望ましい。
さらに、コア1において構造中に芳香環を含まないモノマー組成が多い場合(例えば50質量%以上である場合)、コアとクラッドとの屈折率差を確保するために、インナークラッド21を設けずにクラッドをアウタークラッド22のみとしてもよい。
[Outer clad base material]
As the outer clad substrate, methyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl methacrylate, 2 , 2,3,4,4,4-hexafluorobutyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, α-methyl fluoroacrylate, 2- (trifluoromethyl) ) A polymer obtained by polymerizing or copolymerizing one or more of the monomers of methyl propateate, and a mixture of the polymer and vinylidene fluoride are suitable. Of these, a mixture of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate polymer and polyvinylidene fluoride is desirable.
Further, when the core 1 has a large amount of monomer composition containing no aromatic ring in the structure (for example, when it is 50% by mass or more), the inner clad 21 is not provided in order to secure the difference in refractive index between the core and the clad. The clad may be only the outer clad 22.

[遮光剤]
遮光剤としては、アウタークラッド基材に溶解又は分散させた形態で測定した透過率が10mmの光路長で50%以下となるものであれば、有機染料、無機顔料のいずれを用いてもよい。また、複数の遮光剤を混ぜて使用してもよい。有機染料としては、MACROLEX(登録商標)Green G、Green 5B(Lanxess社製)、無機顔料としては、三菱カーボンブラック(三菱化学社製)等が挙げられる。
[Shading agent]
As the light-shielding agent, either an organic dye or an inorganic pigment may be used as long as the transmittance measured in the form of being dissolved or dispersed in the outer clad substrate is 50% or less at an optical path length of 10 mm. Further, a plurality of light-shielding agents may be mixed and used. Examples of organic dyes include MACROLEX (registered trademark) Green G and Green 5B (manufactured by Lanxess), and examples of inorganic pigments include Mitsubishi carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).

以下、本発明に係る実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例により何ら限定されない。 Hereinafter, examples according to the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the examples.

<実施例1>
[コア用ロッド]
コア用ロッドとしては蛍光剤パラターフェニル(PTP)1質量%及び2,5-ビス-(5-t-ブチル-ベンゾキサゾイル)チオフェン(BBOT)0.02質量%を添加したスチレンとメチルメタクリレート(MMA)を60対40の質量比率で共重合させ外径66mmのロッド状としたもの用いた。この共重合体の屈折率は一定であり、25℃で1.55であった。
<Example 1>
[Core rod]
As the core rod, styrene and methyl methacrylate (MMA) to which 1% by mass of the fluorescent agent paraterphenyl (PTP) and 0.02% by mass of 2,5-bis- (5-t-butyl-benzoxazoyl) thiophene (BBOT) were added. ) Was copolymerized at a mass ratio of 60:40 to form a rod having an outer diameter of 66 mm. The refractive index of this copolymer was constant, 1.55 at 25 ° C.

[クラッド用パイプ]
メチルメタクリレートモノマーに重合開始剤(日油社製パーオクタO(登録商標)(PO-O):0.05質量%、日油社製パーヘキサV(登録商標)(PH-V):0.05質量%)と分子量を調整するための連鎖移動剤n-オクチルメルカプタン(n-OM:0.25質量%)を添加した。これを内径70mmの円筒容器に入れ、熱媒中で軸方向に回転させながら加熱、重合させて、外径70mm-内径68mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)製クラッド用パイプを得た。このPMMA製クラッド用パイプの屈折率は一定であり、25℃で1.49であった。
[Clad pipe]
Polymerization initiator (NOF Corporation Perocta O (registered trademark) (PO-O): 0.05% by mass, NOF Corporation Perhexa V (registered trademark) (PH-V): 0.05% by mass) on methyl methacrylate monomer %) And the chain transfer agent n-octyl mercaptan (n-OM: 0.25% by mass) for adjusting the molecular weight were added. This was placed in a cylindrical container having an inner diameter of 70 mm, heated and polymerized while rotating in a heat medium in the axial direction to obtain a polymethylmethacrylate (PMMA) clad pipe having an outer diameter of 70 mm and an inner diameter of 68 mm. The refractive index of this PMMA clad pipe was constant and was 1.49 at 25 ° C.

[プリフォーム作製及び加熱線引き]
ポリスチレン製コア用ロッドとPMMA製クラッド用パイプとを組み合わせてプリフォームを作製した。このプリフォームを加熱線引きし、外径1mmのシンチレーションファイバーを得た。コア径は0.97mmであった。
[Preform preparation and heating line drawing]
A preform was prepared by combining a polystyrene core rod and a PMMA clad pipe. This preform was heated and drawn to obtain a scintillation fiber having an outer diameter of 1 mm. The core diameter was 0.97 mm.

<実施例2>
[コア用ロッド]
コア用ロッドとしては蛍光剤パラターフェニル(PTP)1質量%及び2,5-ビス-(5-t-ブチル-ベンゾキサゾイル)チオフェン(BBOT)0.02質量%を添加したスチレンとメチルメタクリレートを60対40の質量比率で共重合させ外径66mmのロッド状としたもの用いた。この共重合体の屈折率は一定であり、25℃で1.55であった。
<Example 2>
[Core rod]
As the core rod, 60% by mass of the fluorescent agent paraterphenyl (PTP) and 0.02% by mass of 2,5-bis- (5-t-butyl-benzoxazoyl) thiophene (BBOT) were added to the styrene and methyl methacrylate. A rod-shaped material having an outer diameter of 66 mm was used by copolymerizing with a mass ratio of 40 to 40. The refractive index of this copolymer was constant, 1.55 at 25 ° C.

[インナークラッド用パイプ]
メチルメタクリレートモノマーに重合開始剤(PO-O:0.05質量%、PH-V:0.05質量%)と分子量を調整するための連鎖移動剤n-オクチルメルカプタン(n-OM:0.25質量%)を添加した。これを内径70mmの円筒容器に入れ、熱媒中で軸方向に回転させながら加熱、重合させて、外径70mm-内径68mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)製クラッド用パイプを得た。このPMMA製クラッド用パイプの屈折率は一定であり、25℃で1.49であった。
[Pipe for inner clad]
A polymerization initiator (PO-O: 0.05% by mass, PH-V: 0.05% by mass) and a chain transfer agent n-octyl mercaptan (n-OM: 0.25) for adjusting the molecular weight of the methyl methacrylate monomer. Mass%) was added. This was placed in a cylindrical container having an inner diameter of 70 mm, heated and polymerized while rotating in a heat medium in the axial direction to obtain a polymethylmethacrylate (PMMA) clad pipe having an outer diameter of 70 mm and an inner diameter of 68 mm. The refractive index of this PMMA clad pipe was constant and was 1.49 at 25 ° C.

[アウタークラッド用パイプ]
トリフルオロエチルメタクリレート(3FMA)モノマーに重合開始剤(PO-O:0.05質量%、PH-V:0.05質量%)と分子量を調整するための連鎖移動剤n-オクチルメルカプタン(n-OM:0.025質量%)を添加した。これを内径74mmの円筒容器に入れ、熱媒中で軸方向に回転させながら加熱、重合させて外径74mm-内径72mmのポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウターパイプを得た。このポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウターパイプの屈折率は一定であり、25℃で1.42であった。
[Pipe for outer clad]
Trifluoroethyl methacrylate (3FMA) monomer, polymerization initiator (PO-O: 0.05% by mass, PH-V: 0.05% by mass) and chain transfer agent n-octyl mercaptan (n-) for adjusting the molecular weight. OM: 0.025% by mass) was added. This was placed in a cylindrical container having an inner diameter of 74 mm, heated and polymerized while rotating in a heat medium in the axial direction to obtain an outer pipe made of polytrifluoroethyl methacrylate having an outer diameter of 74 mm and an inner diameter of 72 mm. The refractive index of this polytrifluoroethyl methacrylate outer pipe was constant and was 1.42 at 25 ° C.

[プリフォーム作製及び加熱線引き]
ポリスチレン製コア用ロッドとPMMA製インナーパイプとポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウターパイプとを組み合わせてプリフォームを作製した。このプリフォームを加熱線引きし、外径1mmのシンチレーションファイバーを得た。コア径は0.97mmであった。
[Preform preparation and heating line drawing]
A preform was prepared by combining a polystyrene core rod, a PMMA inner pipe, and a polytrifluoroethyl methacrylate outer pipe. This preform was heated and drawn to obtain a scintillation fiber having an outer diameter of 1 mm. The core diameter was 0.97 mm.

<実施例3>
ポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウタークラッドに遮光剤として光吸収性を有する染料MACROLEX Green Gを100質量ppm添加した以外は実施例2と同様に行い、ポリスチレン製コア用ロッドとPMMA製インナーパイプとポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウターパイプとを得た。ポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウターパイプの光透過率は、10mmの厚みにおいて1%であった。
<Example 3>
The same procedure as in Example 2 was carried out except that the dye MACROLEX Green G having light absorption as a light-shielding agent was added to the outer clad made of polytrifluoroethyl methacrylate in the same manner as in Example 2, and the polystyrene core rod, PMMA inner pipe and polytri were carried out. An outer pipe made of fluoroethyl methacrylate was obtained. The light transmittance of the outer pipe made of polytrifluoroethyl methacrylate was 1% at a thickness of 10 mm.

[プリフォーム作製及び加熱線引き]
ポリスチレン製コア用ロッドとPMMA製インナーパイプとポリトリフルオロエチルメタクリレート製アウターパイプとを組み合わせてプリフォームを作製した。このプリフォームを加熱線引きし、外径1mmのシンチレーションファイバーを得た。コア径は0.97mmであった。
[Preform preparation and heating line drawing]
A preform was prepared by combining a polystyrene core rod, a PMMA inner pipe, and a polytrifluoroethyl methacrylate outer pipe. This preform was heated and drawn to obtain a scintillation fiber having an outer diameter of 1 mm. The core diameter was 0.97 mm.

<比較例>
[コア用ロッド]
コア用ロッドとしては蛍光剤パラターフェニル(PTP)1質量%及び2,5-ビス-(5-t-ブチル-ベンゾキサゾイル)チオフェン(BBOT)0.02質量%を添加したスチレンを熱重合させたポリスチレンを外径66mmのロッド状としたもの用いた。このポリスチレンの屈折率は一定であり、25℃で1.59であった。
<Comparison example>
[Core rod]
As the core rod, styrene to which 1% by mass of the fluorescent agent paraterphenyl (PTP) and 0.02% by mass of 2,5-bis- (5-t-butyl-benzoxazoyl) thiophene (BBOT) were added was thermally polymerized. Polystyrene was used in the form of a rod having an outer diameter of 66 mm. The refractive index of this polystyrene was constant and was 1.59 at 25 ° C.

[クラッド用パイプ]
メチルメタクリレートモノマーに重合開始剤(PO-O:0.05質量%、PH-V:0.05質量%)と分子量を調整するための連鎖移動剤n-オクチルメルカプタン(n-OM:0.25質量%)を添加する。これを内径70mmの円筒容器に入れ、熱媒中で軸方向に回転させながら加熱、重合させて、外径70mm-内径68mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)製クラッド用パイプを得た。このPMMA製クラッド用パイプの屈折率は一定であり、25℃で1.49であった。
[Clad pipe]
A polymerization initiator (PO-O: 0.05% by mass, PH-V: 0.05% by mass) and a chain transfer agent n-octyl mercaptan (n-OM: 0.25) for adjusting the molecular weight of the methyl methacrylate monomer. Mass%) is added. This was placed in a cylindrical container having an inner diameter of 70 mm, heated and polymerized while rotating in a heat medium in the axial direction to obtain a polymethylmethacrylate (PMMA) clad pipe having an outer diameter of 70 mm and an inner diameter of 68 mm. The refractive index of this PMMA clad pipe was constant and was 1.49 at 25 ° C.

[プリフォーム作製及び加熱線引き]
ポリスチレン製コア用ロッドとPMMA製クラッド用パイプとを組み合わせてプリフォームを作製した。このプリフォームを加熱線引きし、外径1mmのシンチレーションファイバーを得た。コア径は0.97mmであった。
[Preform preparation and heating line drawing]
A preform was prepared by combining a polystyrene core rod and a PMMA clad pipe. This preform was heated and drawn to obtain a scintillation fiber having an outer diameter of 1 mm. The core diameter was 0.97 mm.

表1に上記条件をまとめて示す。

Figure 0007048349000001
Table 1 summarizes the above conditions.
Figure 0007048349000001

例えば、メチルメタクリレートのホモポリマーのシンチレーション光の発光頻度はポリスチレンの1/10程度である。そのため、スチレンとメチルメタクリレートとのモノマー比率が60対40の共重合体からなる実施例1に係るシンチレーションファイバーにおけるシンチレーション光の発光頻度は、ポリスチレンからなる比較例に係るシンチレーションファイバーにおけるシンチレーション光の発光頻度を1とすると、1×0.6+1/10×0.4=0.64となる。すなわち、実施例1に係るシンチレーションファイバーは、比較例に係るシンチレーションファイバーに比べ、シンチレーション光の発光頻度が6割程度と少ない。また、外径等の構造は同じであるため、同等の強度とハンドリング性を有している。 For example, the emission frequency of scintillation light of a homopolymer of methyl methacrylate is about 1/10 of that of polystyrene. Therefore, the emission frequency of the scintillation light in the scintillation fiber according to Example 1 made of a copolymer having a monomer ratio of styrene and methyl methacrylate of 60:40 is the emission frequency of the scintillation light in the scintillation fiber according to the comparative example made of polystyrene. Is 1, then 1 × 0.6 + 1/10 × 0.4 = 0.64. That is, the scintillation fiber according to the first embodiment has a lower emission frequency of the scintillation light of about 60% than the scintillation fiber according to the comparative example. Moreover, since the structure such as the outer diameter is the same, it has the same strength and handleability.

同様に、実施例2に係るシンチレーションファイバーも、比較例に係るシンチレーションファイバーに比べ、シンチレーション光の発光頻度が6割程度と少ない。また、外径等の構造は同じであるため、同等の強度とハンドリング性を有している。さらに、アウタークラッドとして、インナークラッドよりも低い屈折率を有するフッ素原子を含む樹脂が用いられたマルチクラッド構造であるため、開口率が大きい。 Similarly, the scintillation fiber according to the second embodiment also emits less frequently than the scintillation fiber according to the comparative example at about 60%. Moreover, since the structure such as the outer diameter is the same, it has the same strength and handleability. Further, since the outer clad has a multi-clad structure in which a resin containing a fluorine atom having a lower refractive index than the inner clad is used, the opening ratio is large.

実施例3に係るシンチレーションファイバーは、比較例に対してコアでのシンチレーション光の発光頻度が約6割程度と少ない。また、外径等の構造は同じであるため、同等の強度とハンドリング性を有している。さらに、アウタークラッドとして、インナークラッドよりも低い屈折率を有するフッ素原子を含む樹脂が用いられたマルチクラッド構造であるため、開口率が大きい。その上、アウタークラッドが遮光剤を含有しているため、クラッドで発生するシンチレーション光によるノイズが低減する。 In the scintillation fiber according to the third embodiment, the emission frequency of the scintillation light in the core is as low as about 60% as compared with the comparative example. Moreover, since the structure such as the outer diameter is the same, it has the same strength and handleability. Further, since the outer clad has a multi-clad structure in which a resin containing a fluorine atom having a lower refractive index than the inner clad is used, the opening ratio is large. Moreover, since the outer clad contains a light-shielding agent, noise due to scintillation light generated in the clad is reduced.

本発明は上記実施の形態に限られず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.

1 コア
2 クラッド
21 インナークラッド
22 アウタークラッド
1 core 2 clad 21 inner clad 22 outer clad

Claims (6)

紫外線発光性を有する蛍光剤を含有するコアと、前記コアの外周面を被覆すると共に、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドと、を有するプラスチックシンチレーションファイバーであって、
前記コアが、構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体から構成されていると共に、前記コアの全体が、一定の屈折率を有する、
プラスチックシンチレーションファイバー。
A plastic scintillation fiber having a core containing a fluorescent agent having ultraviolet light emission and a cladding having a clad having a refractive index lower than that of the core while covering the outer peripheral surface of the core.
The core is composed of a copolymer of a monomer containing no aromatic ring in the structure and a vinyl aromatic monomer, and the entire core has a constant refractive index.
Plastic scintillation fiber.
前記クラッドが、インナークラッドと、前記インナークラッドの外周面を被覆すると共に、前記インナークラッドよりも低い屈折率を有するアウタークラッドとを含むマルチクラッド構造を有している、
請求項1に記載のプラスチックシンチレーションファイバー。
The clad has a multi-clad structure including an inner clad and an outer clad that covers the outer peripheral surface of the inner clad and has a lower refractive index than the inner clad.
The plastic scintillation fiber according to claim 1.
前記アウタークラッドが、遮光剤を含有する、
請求項2に記載のプラスチックシンチレーションファイバー。
The outer clad contains a light-shielding agent.
The plastic scintillation fiber according to claim 2.
紫外線発光性を有する蛍光剤を含有するコアと、前記コアの外周面を被覆するクラッドと、を備えたプラスチックシンチレーションファイバーの製造方法であって、
紫外線発光性を有する蛍光剤を含有する樹脂からなる棒状のコア用ロッドを、前記コア用ロッドよりも低い屈折率を有する樹脂からなる円筒状のクラッド用パイプに挿入してプリフォームを作製する工程と、
前記プリフォームを加熱しつつ線引きする工程と、を備え、
前記コアが、構造中に芳香環を含まないモノマーとビニル芳香族モノマーとの共重合体から構成されていると共に一定の屈折率を有する、
プラスチックシンチレーションファイバーの製造方法。
A method for producing a plastic scintillation fiber comprising a core containing a fluorescent agent having ultraviolet light emission and a clad covering the outer peripheral surface of the core.
A step of inserting a rod-shaped core rod made of a resin containing a fluorescent agent having ultraviolet light emission into a cylindrical clad pipe made of a resin having a refractive index lower than that of the core rod to prepare a preform. When,
The step of drawing a line while heating the preform is provided.
The core is composed of a copolymer of a monomer containing no aromatic ring in the structure and a vinyl aromatic monomer, and has a constant refractive index.
How to make plastic scintillation fibers.
前記クラッド用パイプを、インナークラッド用パイプと、前記インナークラッド用パイプの外周面を被覆すると共に、前記インナークラッド用パイプよりも低い屈折率を有する樹脂からなるアウタークラッド用パイプとから構成する、
請求項4に記載のプラスチックシンチレーションファイバーの製造方法。
The clad pipe is composed of an inner clad pipe and an outer clad pipe made of a resin having a refractive index lower than that of the inner clad pipe while covering the outer peripheral surface of the inner clad pipe.
The method for producing a plastic scintillation fiber according to claim 4.
前記アウタークラッド用パイプを、遮光剤を含有する樹脂から構成する、
請求項5に記載のプラスチックシンチレーションファイバーの製造方法。
The outer clad pipe is made of a resin containing a light-shielding agent.
The method for producing a plastic scintillation fiber according to claim 5.
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