JP7094492B2 - Treatment method of glass for radiation detection - Google Patents

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Description

本発明は、放射線検出用ガラスの処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating a glass for radiation detection.

放射線検出用ガラスは、放射線被ばく線量を測定するための検出物質として、医療分野、原子力分野等の放射線を取り扱う分野において広く用いられている。なお、ここで放射線とはベータ線、ガンマ線、エックス線等を指す。一般に放射線検出用ガラスには、例えば、銀イオンを含有したリン酸塩ガラスが用いられている。このガラスに放射線を照射すると、ガラス中に正孔と電子が生成し、形成された正孔と電子がガラス中のAgイオンに捕捉されてAg2+、Agとなる。ガラス中のAg2+、Agを、波長300~400nmの紫外光により励起すると蛍光を発する(ラジオフォトルミネッセンス現象、以下「RPL現象」と示す。)。 Radiation detection glass is widely used as a detection substance for measuring radiation exposure dose in fields dealing with radiation such as the medical field and the nuclear power field. Here, radiation refers to beta rays, gamma rays, X-rays, and the like. Generally, as the radiation detection glass, for example, phosphate glass containing silver ions is used. When this glass is irradiated with radiation, holes and electrons are generated in the glass, and the formed holes and electrons are captured by Ag + ions in the glass to become Ag 2+ and Ag 0 . When Ag 2+ and Ag 0 in glass are excited by ultraviolet light having a wavelength of 300 to 400 nm, they fluoresce (radiophotoluminescence phenomenon, hereinafter referred to as "RPL phenomenon").

RPL現象による蛍光強度は照射された放射線の線量当量(以下、「放射線量」と記す。)に比例するので、蛍光強度を測定する事により放射線量を計測する事が出来る。RPL現象によってガラス中に形成された蛍光中心は近接配位原子との相互作用により安定化し、室温下では蛍光中心の消失が起こらないため、長期間にわたり放射線量の計測が可能である。また、熱処理により、ガラス中に形成された蛍光中心を消失させることが可能である。(例えば、特許文献1参照)つまり、ガラスを蛍光中心が存在しない状態に再生できるため、繰り返して使用することが可能である。 Since the fluorescence intensity due to the RPL phenomenon is proportional to the dose equivalent of the irradiated radiation (hereinafter referred to as "radiation dose"), the radiation dose can be measured by measuring the fluorescence intensity. The fluorescent center formed in the glass by the RPL phenomenon is stabilized by the interaction with the proximity coordinating atom, and the fluorescent center does not disappear at room temperature, so that the radiation dose can be measured for a long period of time. Further, it is possible to eliminate the fluorescent center formed in the glass by the heat treatment. (For example, refer to Patent Document 1) That is, since the glass can be regenerated in a state where the fluorescent center does not exist, it can be used repeatedly.

特開2016-145145号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-145145

しかし、蛍光中心を消失させるためにガラスを熱処理すると、ガラスが着色することがある。着色したガラスは、放射線未照射時にガラス自身が有する蛍光(以下、「プレドーズ」と示す。)が多く、放射線量の計測を阻害するため、繰り返して使用できないという問題があった。 However, when the glass is heat treated to eliminate the fluorescent center, the glass may be colored. The colored glass has a problem that it cannot be used repeatedly because the glass itself has a lot of fluorescence (hereinafter referred to as "predose") when it is not irradiated with radiation and hinders the measurement of the radiation dose.

以上に鑑み、本発明は、ガラスを熱処理する際に生じるガラスの着色を抑制することが可能な放射線検出用ガラスの処理方法を提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for treating glass for radiation detection, which can suppress the coloring of glass generated when the glass is heat-treated.

本発明者等は、種々の実験を繰り返した結果、ガラスが着色する原因は、熱処理する際に発生したAgであることを見出した。Agが発生するメカニズムは以下の通りである。まず、ガラス内部のAgとガラス表面に付着した大気中の水(H)がイオン交換し、ガラス表面にAgが移動する。移動したAgと大気中のCOが反応し、ガラス表面にAgCOが生成する。この状態でガラスを熱処理すると、AgCOはAgOとCOに、AgOはAgとOに分解される。つまり、熱処理時にガラス表面にはAgが発生し、Agはガラス中にコロイド(Ag)として拡散する。なお、Agは、ガラスを着色させるだけでなく、ガラスのプレドーズ値を上昇させる。 As a result of repeating various experiments, the present inventors have found that the cause of coloration of glass is Ag 0 generated during heat treatment. The mechanism by which Ag 0 is generated is as follows. First, Ag + inside the glass and water (H + ) in the atmosphere adhering to the glass surface exchange ions, and Ag + moves to the glass surface. The transferred Ag + reacts with CO 2 in the atmosphere to generate Ag 2 CO 3 on the glass surface. When the glass is heat-treated in this state, Ag 2 CO 3 is decomposed into Ag O and CO 2 , and Ag O is decomposed into Ag and O 2 . That is, Ag is generated on the glass surface during the heat treatment, and Ag diffuses into the glass as a colloid (Ag 0 ). In addition, Ag 0 not only colors the glass, but also increases the predose value of the glass.

上記知見に基づきなされた本発明の放射線検出用ガラスの処理方法は、銀リン酸系ガラスからなる放射線検出用ガラスを、水で洗浄した後に、熱処理してガラス中に生成した蛍光中心を消失させることを特徴とする。 The method for treating radiation detection glass of the present invention based on the above findings is to wash the radiation detection glass made of silver phosphate glass with water and then heat-treat it to eliminate the fluorescent center generated in the glass. It is characterized by that.

AgCOは、アルコール等の有機溶媒よりも水に溶け易いため、ガラスを水で洗浄することにより、ガラス表面に発生したAgCOを除去することが可能である。AgCOが除去されたガラスは、熱処理しても着色しにくく、低いプレドーズ値を有し易くなる。ここで、「水」とは、イオン交換水、純水、水道水等を指す。 Since Ag 2 CO 3 is more soluble in water than an organic solvent such as alcohol, it is possible to remove Ag 2 CO 3 generated on the glass surface by washing the glass with water. The glass from which Ag 2 CO 3 has been removed is less likely to be colored even by heat treatment and tends to have a low predose value. Here, "water" refers to ion-exchanged water, pure water, tap water, and the like.

本発明の放射線検出用ガラスの処理方法は、銀リン酸系ガラスが、組成として、モル%で、SiO+B 0.1~30%、SiO 0~20%、B 0~10%、P 40~70%、Al 5~30%、NaO 10~35%、AgO 0.01~2%を含有することが好ましい。 In the method for treating radiation detection glass of the present invention, silver phosphate glass has a composition of mol%, SiO 2 + B 2 O 3 0.1 to 30%, SiO 20 to 20%, B 2 O 3 It preferably contains 0 to 10%, P 2 O 5 40 to 70%, Al 2 O 3 5 to 30%, Na 2 O 10 to 35%, and Ag 2 O 0.01 to 2%.

本発明の放射線検出用ガラスの処理方法は、熱処理雰囲気の相対湿度が80%RH以下であることが好ましい。高温高湿であるほど、ガラス中のAgとガラス表面に付着した大気中の水(H)とのイオン交換が活発に行われるが、熱処理雰囲気の相対湿度を80%RH以下に制御することにより、イオン交換を抑制することができる。結果として、ガラスは熱処理しても着色しにくく、低いプレドーズ値を有し易くなる。 In the method for treating radiation detection glass of the present invention, the relative humidity of the heat treatment atmosphere is preferably 80% RH or less. The higher the temperature and humidity, the more actively the ion exchange between Ag + in the glass and the water (H + ) in the atmosphere adhering to the glass surface is performed, but the relative humidity of the heat treatment atmosphere is controlled to 80% RH or less. Thereby, ion exchange can be suppressed. As a result, the glass is less likely to be colored even after heat treatment and tends to have a low predose value.

本発明の放射線検出用ガラスの処理方法は、熱処理時の最高温度までの昇温速度が1~40℃/分であることが好ましい。 In the method for treating radiation detection glass of the present invention, it is preferable that the rate of temperature rise to the maximum temperature during heat treatment is 1 to 40 ° C./min.

本発明の放射線検出用ガラスの処理方法は、使用済みの放射線検出用ガラスの再生に用いることが好ましい。 The method for treating radiation detection glass of the present invention is preferably used for regeneration of used radiation detection glass.

本発明によれば、ガラスを熱処理する際に生じるガラスの着色を抑制することが可能な放射線検出用ガラスの処理方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for treating glass for radiation detection, which can suppress the coloring of the glass generated when the glass is heat-treated.

本発明の放射線検出用ガラスの処理方法は、銀リン酸系ガラスからなる放射線検出用ガラスを、水で洗浄した後に、熱処理してガラス中に生成した蛍光中心を消失させる。なお、放射線検出用ガラスの蛍光中心を消失させる工程は、主に初めて放射線量を検出する前(自然放射線による蛍光中心の消失が目的)と、放射線量の測定後(ガラスの再生が目的)に行われるのが一般的である。本発明の処理方法は、その何れにも適用可能であるが、特にガラスの再生時に適用することが好ましい。 In the method for treating radiation detection glass of the present invention, the radiation detection glass made of silver phosphate glass is washed with water and then heat-treated to eliminate the fluorescent center generated in the glass. The process of eliminating the fluorescent center of the radiation detection glass is mainly performed before the radiation dose is detected for the first time (the purpose is to eliminate the fluorescent center by natural radiation) and after the radiation dose is measured (the purpose is to regenerate the glass). It is generally done. The treatment method of the present invention can be applied to any of them, but it is particularly preferable to apply it at the time of regenerating glass.

銀リン酸系ガラスは、組成として、モル%で、SiO+B 0.1~30%、SiO 0~20%、B 0~10%、P 40~70%、Al 5~30%、NaO 10~35%、AgO 0.01~2%を含有することが好ましい。ガラス組成範囲をこのように限定した理由を以下に説明する。なお、以下の各成分の含有量の説明において、特に断りがない限り「%」は「モル%」を示す。 The composition of silver phosphoric acid-based glass is SiO 2 + B 2 O 3 0.1 to 30%, SiO 20 to 20%, B 2 O 30 to 10%, P 2 O 5 40 to 70. %, Al 2 O 35 to 30%, Na 2 O 10 to 35%, and Ag 2 O 0.01 to 2%. The reason for limiting the glass composition range in this way will be described below. In the following description of the content of each component, "%" indicates "mol%" unless otherwise specified.

SiO及びBは、ガラスの耐候性を高めるために重要な成分であり、また蛍光検出感度を高める成分である。SiO+Bの含有量は0.1~30%、0.2~28%、0.3~25%、0.5~19%、0.7~17%、1~15%、特に1.5~10%であることが好ましい。SiO+Bの含有量が少なすぎると、耐候性が著しく低下し易い。一方、SiO+Bの含有量が多過ぎると、ガラス化し難くなることに加えて、逆に耐候性が低下し易くなる。なお、「SiO+B」は、SiO及びBの含有量の合量を意味する。 SiO 2 and B 2 O 3 are important components for enhancing the weather resistance of the glass, and are components for enhancing the fluorescence detection sensitivity. The content of SiO 2 + B 2 O 3 is 0.1 to 30%, 0.2 to 28%, 0.3 to 25%, 0.5 to 19%, 0.7 to 17%, 1 to 15%, In particular, it is preferably 1.5 to 10%. If the content of SiO 2 + B 2 O 3 is too small, the weather resistance tends to be significantly reduced. On the other hand, if the content of SiO 2 + B 2 O 3 is too large, it becomes difficult to vitrify, and conversely, the weather resistance tends to decrease. In addition, "SiO 2 + B 2 O 3 " means the sum of the contents of SiO 2 and B 2 O 3 .

SiO及びBの含有量の好ましい範囲は以下の通りである。 The preferred range of the contents of SiO 2 and B 2 O 3 is as follows.

SiOは、ガラスの耐候性を高めるために重要な成分であり、また蛍光検出感度、ガラスの機械的強度を高める成分である。SiOの含有量は0~20%、0.1~19%、0.3~18%、0.5~17%、0.7~16%、1~15%、特に1.5~10%であることが好ましい。SiOの含有量が多過ぎると、溶融性が低下しガラス化し難くなることに加えて、クリストバライト等の失透結晶が析出し易くなる。 SiO 2 is an important component for enhancing the weather resistance of glass, and is also a component for enhancing fluorescence detection sensitivity and mechanical strength of glass. The content of SiO 2 is 0 to 20%, 0.1 to 19%, 0.3 to 18%, 0.5 to 17%, 0.7 to 16%, 1 to 15%, especially 1.5 to 10. % Is preferable. If the content of SiO 2 is too large, the meltability is lowered and vitrification is difficult, and devitrified crystals such as cristobalite are likely to precipitate.

は、ガラスの耐候性を高めるために重要な成分であり、また蛍光検出感度を高める成分である。Bの含有量は0~10%、0.1~10%、0.3~9%、0.5~8%、0.7~7%、1~6%、特に1.5~5%であることが好ましい。Bの含有量が多過ぎると、分相によってガラス化し難くなることに加えて、逆に耐候性が低下し易くなる。 B 2 O 3 is an important component for enhancing the weather resistance of glass, and is also a component for enhancing fluorescence detection sensitivity. The content of B 2 O 3 is 0 to 10%, 0.1 to 10%, 0.3 to 9%, 0.5 to 8%, 0.7 to 7%, 1 to 6%, especially 1.5. It is preferably ~ 5%. If the content of B 2 O 3 is too large, it becomes difficult to vitrify due to phase separation, and conversely, the weather resistance tends to decrease.

は、ガラスの骨格を形成する主成分である。Pの含有量は40~70%、45~67%、47~65%、50~63%、特に55~63%であることが好ましい。Pの含有量が少な過ぎると、蛍光検出感度の低下が起こり易く、またガラスが分相、失透し易くなる。一方、Pの含有量が多過ぎると、溶融性が低下しガラス化し難くなる。 P 2 O 5 is a main component forming the skeleton of glass. The content of P 2 O 5 is preferably 40 to 70%, 45 to 67%, 47 to 65%, 50 to 63%, and particularly preferably 55 to 63%. If the content of P 2 O 5 is too small, the fluorescence detection sensitivity tends to decrease, and the glass tends to undergo phase separation and devitrification. On the other hand, if the content of P 2 O 5 is too large, the meltability is lowered and it becomes difficult to vitrify.

Alは、ガラスの耐候性を高める成分であると共に、分相、失透を抑制する成分である。Alの含有量は5~30%、8~29%、11~28%、13~26%、14~24%、特に15~23%であることが好ましい。Alの含有量が少な過ぎると、耐候性が低下し易くなる。一方、Alの含有量が多過ぎると、溶融性が低下しガラス化し難くなる。 Al 2 O 3 is a component that enhances the weather resistance of glass and is a component that suppresses phase separation and devitrification. The content of Al 2 O 3 is preferably 5 to 30%, 8 to 29%, 11 to 28%, 13 to 26%, 14 to 24%, and particularly preferably 15 to 23%. If the content of Al 2 O 3 is too small, the weather resistance tends to decrease. On the other hand, if the content of Al 2 O 3 is too large, the meltability is lowered and it becomes difficult to vitrify.

/(SiO+B+Al)は1.5以上、1.6以上、特に1.7以上であることが好ましい。P/(SiO+B+Al)が小さ過ぎると分相や失透が起り易くなって、ガラス化し難くなる。また、P/(SiO+B+Al)の上限は特に限定されないが、P/(SiO+B+Al)が大き過ぎるとガラス化し難くなったり、耐候性が低下し易くなるため、5以下、4.5以下、特に4以下であることが好ましい。なお、「P/(SiO+B+Al)」はPの含有量をSiO、B及びAlの合量で除した値を指す。 P 2 O 5 / (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is preferably 1.5 or more, 1.6 or more, and particularly preferably 1.7 or more. If P 2 O 5 / (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is too small, phase separation and devitrification are likely to occur, and vitrification becomes difficult. Further, the upper limit of P 2 O 5 / (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is not particularly limited, but if P 2 O 5 / (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is too large, it is vitrified. It is preferably 5 or less, 4.5 or less, and particularly preferably 4 or less because it becomes difficult and the weather resistance tends to decrease. In addition, "P 2 O 5 / (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 )" is the value obtained by dividing the content of P 2 O 5 by the total amount of SiO 2 , B 2 O 3 and Al 2 O 3 . Point to.

/(B+Al)は1.5以上、1.6以上、特に1.7以上であることが好ましい。P/(B+Al)が小さ過ぎると分相や失透が起り易くなって、ガラス化し難くなる。また、P/(B+Al)の上限は特に限定されないが、現実的には、5以下、4.5以下、特に4以下であることが好ましい。なお、「P/(B+Al)」はPの含有量をB及びAlの合量で除した値を指す。 P 2 O 5 / (B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is preferably 1.5 or more, 1.6 or more, and particularly preferably 1.7 or more. If P 2 O 5 / (B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is too small, phase separation and devitrification are likely to occur, and vitrification becomes difficult. Further, the upper limit of P 2 O 5 / (B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is not particularly limited, but in reality, it is preferably 5 or less, 4.5 or less, and particularly preferably 4 or less. In addition, "P 2 O 5 / (B 2 O 3 + Al 2 O 3 )" refers to a value obtained by dividing the content of P 2 O 5 by the total amount of B 2 O 3 and Al 2 O 3 .

NaOはガラス融液の粘度を下げて、溶融性を顕著に高める成分であると共に、蛍光検出感度を高める成分である。NaOの含有量は10~35%、11~33%、13~30%、14~28%、特に15~25%であることが好ましい。NaOの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなることに加えて、蛍光検出感度が低下し易くなる。一方、NaOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。 Na 2 O is a component that lowers the viscosity of the glass melt to remarkably increase the meltability, and is a component that enhances the fluorescence detection sensitivity. The content of Na 2 O is preferably 10 to 35%, 11 to 33%, 13 to 30%, 14 to 28%, and particularly preferably 15 to 25%. If the content of Na 2 O is too small, the meltability tends to decrease and the fluorescence detection sensitivity tends to decrease. On the other hand, if the content of Na 2 O is too large, the weather resistance tends to decrease.

AgOはRPL現象によって蛍光中心を形成するための重要な成分である。AgOの含有量は、0.01~2%、0.01~1%、特に0.01~0.5%であることが好ましい。AgOの含有量が少な過ぎると蛍光検出感度が低下し易くなる。一方、AgOの含有量が多過ぎると耐候性が低下し易くなる。 Ag 2 O is an important component for forming a fluorescent center by the RPL phenomenon. The content of Ag 2 O is preferably 0.01 to 2%, 0.01 to 1%, and particularly preferably 0.01 to 0.5%. If the content of Ag 2 O is too small, the fluorescence detection sensitivity tends to decrease. On the other hand, if the content of Ag 2 O is too large, the weather resistance tends to decrease.

本発明における放射線検出用ガラスは、上記成分以外にも以下の成分を含有することができる。 The radiation detection glass in the present invention may contain the following components in addition to the above components.

MgOはガラスの耐候性を高める成分である。MgOの含有量は0~10%、0~7%、特に0~4%であることが好ましい。MgOの含有量が多過ぎると、液相温度が上昇して、リン酸マグネシウム等の失透結晶が析出し易くなる。 MgO is a component that enhances the weather resistance of glass. The content of MgO is preferably 0 to 10%, 0 to 7%, and particularly preferably 0 to 4%. If the content of MgO is too large, the liquidus temperature rises and devitrified crystals such as magnesium phosphate are likely to precipitate.

ZnOはガラスの分相、失透を抑制する成分である。ZnOの含有量は0~10%、0~7%、特に0~4%であることが好ましい。ZnOの含有量が多過ぎると、耐候性、蛍光検出感度が低下し易くなる。 ZnO is a component that suppresses phase separation and devitrification of glass. The ZnO content is preferably 0 to 10%, 0 to 7%, and particularly preferably 0 to 4%. If the ZnO content is too high, the weather resistance and fluorescence detection sensitivity tend to decrease.

CaO、SrO及びBaOはガラスの耐候性を高める成分である。CaO+SrO+BaOの含有量は0~15%、0~10%、特に0~5%であることが好ましい。CaO+SrO+BaOの含有量が多すぎると蛍光検出感度が低下し易くなり、また液相温度が低下して、リン酸塩等の失透結晶が析出し易くなる。 CaO, SrO and BaO are components that enhance the weather resistance of glass. The content of CaO + SrO + BaO is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, and particularly preferably 0 to 5%. If the content of CaO + SrO + BaO is too large, the fluorescence detection sensitivity tends to decrease, the liquidus temperature decreases, and devitrified crystals such as phosphates tend to precipitate.

なお、CaO、SrO及びBaOの含有量の好ましい範囲は以下の通りである。 The preferable range of the contents of CaO, SrO and BaO is as follows.

CaOの含有量は0~15%、0~10%、特に0~5%であることが好ましい。 The CaO content is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, and particularly preferably 0 to 5%.

SrOの含有量は0~15%、0~10%、特に0~5%であることが好ましい。 The content of SrO is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, and particularly preferably 0 to 5%.

BaOの含有量は0~15%、0~10%、特に0~5%であることが好ましい。 The content of BaO is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, and particularly preferably 0 to 5%.

放射線検出用ガラスのガラス転移点は600℃以下、550℃以下、特に530℃以下であることが好ましい。ガラス転移点が高すぎると、後述する熱処理時の最高温度が高くなるため、熱処理時にB、P、NaOが蒸発し組成ズレが起こり易くなり、所望の特性が得にくくなる。ガラス転移点の下限は特に限定されないが、現実的には300℃以上である。 The glass transition point of the radiation detection glass is preferably 600 ° C. or lower, 550 ° C. or lower, and particularly preferably 530 ° C. or lower. If the glass transition point is too high , the maximum temperature during the heat treatment , which will be described later, will be high . It becomes difficult. The lower limit of the glass transition point is not particularly limited, but is actually 300 ° C. or higher.

なお、放射線検出用ガラスの形状は特に限定されないが、通常は矩形等の板状である。 The shape of the radiation detection glass is not particularly limited, but it is usually a plate shape such as a rectangle.

次に、本発明に用いられる放射線検出用ガラスの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the radiation detection glass used in the present invention will be described.

まず、所望の組成となるように原料粉末を調合する。次に調合した原料粉末を坩堝へ投入し、均質なガラスが得られるまで溶融する。次いで、溶融ガラスをカーボン板等の上に流し出し、板状に成形した後、常温まで徐冷することにより、放射線検出用ガラスを得る。徐冷条件としては、例えば、徐冷点より約20℃高い温度から約2℃/分で降温することが好ましい。 First, the raw material powder is prepared so as to have a desired composition. Next, the prepared raw material powder is put into a crucible and melted until a homogeneous glass is obtained. Next, the molten glass is poured onto a carbon plate or the like, molded into a plate shape, and then slowly cooled to room temperature to obtain a glass for radiation detection. As the slow cooling condition, for example, it is preferable to lower the temperature at about 2 ° C./min from a temperature about 20 ° C. higher than the slow cooling point.

また、溶融時の酸素分圧が低くなるとAg成分が還元され易くなり、ガラス中にAgが生成し易くなる。Ag成分の還元を抑制する方法としては、溶融温度を1000~1400℃と低くする方法、溶融雰囲気に酸化性ガスを導入する方法、原料として酸化剤である硝酸塩を使用する方法等が挙げられる。なお、酸化性ガスとしては、酸素、オゾン、窒素酸化物(亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素等)等が挙げられる。また、硝酸塩としては、硝酸銀、硝酸アルミニウム、硝酸ナトリウム等を用いることができる。 Further, when the oxygen partial pressure at the time of melting becomes low, the Ag component is easily reduced, and Ag 0 is easily generated in the glass. Examples of the method of suppressing the reduction of the Ag component include a method of lowering the melting temperature to 1000 to 1400 ° C., a method of introducing an oxidizing gas into the melting atmosphere, and a method of using nitrate as an oxidizing agent as a raw material. Examples of the oxidizing gas include oxygen, ozone, nitrogen oxides (nitrous oxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, etc.) and the like. Further, as the nitrate, silver nitrate, aluminum nitrate, sodium nitrate and the like can be used.

なお、ガラス溶融坩堝の材質としては、SiO、Al等が挙げられる。なお、一般的なガラス溶融坩堝の材質であるPt、Rhは、ガラスを還元してAg量を増加させ、放射線検出用ガラスのプレドーズ値を上昇させる傾向があるため、放射線検出用ガラスの製造には不適である。 Examples of the material of the glass melting crucible include SiO 2 , Al 2 O 3 , and the like. Since Pt and Rh, which are general glass melting crucible materials, tend to reduce the glass to increase the amount of Ag 0 and increase the predose value of the radiation detection glass, the production of radiation detection glass is performed. Not suitable for.

次に、放射線検出用ガラスを用いて蛍光強度測定を行った後、再生する一連の流れについて説明する。なお、ガラスを再生することにより、繰り返し使用することが可能になる。使用回数が多いほど、コストダウンに繋がることは言うまでもない。 Next, a series of steps of regenerating after measuring the fluorescence intensity using the glass for radiation detection will be described. By regenerating the glass, it can be used repeatedly. Needless to say, the more times you use it, the lower the cost.

(自然放射線による蛍光中心の消失)
まず、得られた放射線検出用ガラスの両面を光学研磨面(鏡面)となるように研磨し、水で洗浄した後、熱処理し、自然放射線によって形成された蛍光中心を消失させる。
(Disappearance of fluorescent center due to natural radiation)
First, both sides of the obtained radiation detection glass are polished so as to be an optically polished surface (mirror surface), washed with water, and then heat-treated to eliminate the fluorescent center formed by natural radiation.

(放射線量の測定)
続いて、放射線検出用ガラスが受けた放射線量を測定する。具体的には、放射線検出用ガラスに放射線が照射されると、ガラス中にAg2+、Agが形成される。その後、100~150℃で10~60分間熱処理し蛍光強度を安定化した後、紫外光を照射して蛍光強度を測定する。この蛍光強度から放射線量を算出する。
(Measurement of radiation dose)
Then, the radiation dose received by the radiation detection glass is measured. Specifically, when the radiation detection glass is irradiated with radiation, Ag 2+ and Ag 0 are formed in the glass. Then, after heat-treating at 100 to 150 ° C. for 10 to 60 minutes to stabilize the fluorescence intensity, the fluorescence intensity is measured by irradiating with ultraviolet light. The radiation dose is calculated from this fluorescence intensity.

(ガラスの再生)
蛍光強度測定後のガラスを水で洗浄する。洗浄方法は特に限定されないが、超音波洗浄機を用いて洗浄すれば、洗浄時間を短縮できるため好ましい。なお、洗浄する水に界面活性剤、pH調整剤、及びアルコール等の有機溶媒等を、合量で30質量%まで添加しても構わない。
(Regeneration of glass)
Wash the glass after measuring the fluorescence intensity with water. The cleaning method is not particularly limited, but cleaning using an ultrasonic cleaner is preferable because the cleaning time can be shortened. A surfactant, a pH adjuster, an organic solvent such as alcohol, or the like may be added to the washing water in a total amount of up to 30% by mass.

上述した通り、ガラスを水で洗浄することによりガラス表面に発生したAgCOを除去できるため、熱処理してもガラスが着色しにくく、低いプレドーズ値を有し易い。 As described above, since Ag 2 CO 3 generated on the glass surface can be removed by washing the glass with water, the glass is less likely to be colored even after heat treatment and tends to have a low predose value.

次に、洗浄後のガラスを下記の熱処理条件で熱処理することにより、ガラスを再生する。 Next, the glass after cleaning is heat-treated under the following heat treatment conditions to regenerate the glass.

熱処理雰囲気の相対湿度は80%RH以下、70%RH以下、特に60%RH以下であることが好ましい。相対湿度が高すぎると、熱処理中にガラス表面に水が付着し易くなる。結果として、ガラス中にAgが拡散しガラスが着色し易くなり、ガラスのプレドーズ値が上昇し易くなる。相対湿度の下限は特に限定されないが、現実的には5%RH以上である。 The relative humidity of the heat treatment atmosphere is preferably 80% RH or less, 70% RH or less, and particularly preferably 60% RH or less. If the relative humidity is too high, water tends to adhere to the glass surface during the heat treatment. As a result, Ag 0 is diffused in the glass, the glass is easily colored, and the predose value of the glass is easily increased. The lower limit of the relative humidity is not particularly limited, but in reality, it is 5% RH or more.

熱処理時の最高温度は、(ガラス転移点-80℃)~(ガラス転移点-10℃)、(ガラス転移点-55℃)~(ガラス転移点-15℃)、(ガラス転移点-40℃)~(ガラス転移点-15℃)、特に(ガラス転移点-25℃)~(ガラス転移点-20℃)であることが好ましい。熱処理時の最高温度が低すぎると、ガラス中に形成された蛍光中心を十分に消失させにくく、ガラスを再生し難くなる。一方、熱処理時の最高温度が高すぎると、ガラス表面の銀イオン濃度が高まりガラスが変質し易くなるため、ガラスを再生し難くなる。具体的には、熱処理時の最高温度は、420~500℃、430~490℃、440~480℃、特に450~470℃であることが好ましい。また、最高温度での保持時間は、20~150分、30~120分、40~90分、特に50~70分であることが好ましい。保持時間が短過ぎると、ガラス内部にまで熱が伝わりにくいため、ガラス中に形成された蛍光中心を十分に消失させにくく、ガラスを再生し難くなる。一方、保持時間が長過ぎると、ガラス表面の銀イオン濃度が高まりガラスが変質し易くなるため、ガラスを再生し難くなる。また、高温に曝される時間が長くなり、ガラス中のAgとガラス表面に付着した大気中の水(H)とのイオン交換が行われ易くなる。結果として、ガラスが着色し易く、プレドーズ値が上昇し易くなる。 The maximum temperature during heat treatment is (glass transition point -80 ° C) to (glass transition point -10 ° C), (glass transition point -55 ° C) to (glass transition point -15 ° C), (glass transition point -40 ° C). )-(Glass transition point -15 ° C), particularly (Glass transition point -25 ° C) to (Glass transition point -20 ° C). If the maximum temperature during the heat treatment is too low, it is difficult to sufficiently eliminate the fluorescent center formed in the glass, and it is difficult to regenerate the glass. On the other hand, if the maximum temperature during the heat treatment is too high, the silver ion concentration on the glass surface increases and the glass tends to deteriorate, which makes it difficult to regenerate the glass. Specifically, the maximum temperature during the heat treatment is preferably 420 to 500 ° C., 430 to 490 ° C., 440 to 480 ° C., and particularly preferably 450 to 470 ° C. The holding time at the maximum temperature is preferably 20 to 150 minutes, 30 to 120 minutes, 40 to 90 minutes, and particularly preferably 50 to 70 minutes. If the holding time is too short, heat is not easily transferred to the inside of the glass, so that it is difficult to sufficiently eliminate the fluorescent center formed in the glass, and it is difficult to regenerate the glass. On the other hand, if the holding time is too long, the silver ion concentration on the glass surface increases and the glass tends to deteriorate, which makes it difficult to regenerate the glass. In addition, the time of exposure to high temperature becomes longer, and ion exchange between Ag + in the glass and water (H + ) in the atmosphere adhering to the glass surface becomes easier. As a result, the glass tends to be colored and the predose value tends to increase.

熱処理時の最高温度までの昇温速度は1~40℃/分、2~38℃/分、特に3~36℃/分であることが好ましい。昇温速度が遅すぎると、高温に曝される時間が長くなり、ガラス中のAgとガラス表面に付着した大気中の水(H)とのイオン交換が行われ易くなる。結果として、ガラスが着色し易く、プレドーズ値が上昇し易くなる。一方、昇温速度が早すぎると、熱衝撃によりガラスが割れ易くなる。 The rate of temperature rise to the maximum temperature during the heat treatment is preferably 1 to 40 ° C./min, 2 to 38 ° C./min, and particularly preferably 3 to 36 ° C./min. If the rate of temperature rise is too slow, the time of exposure to high temperature becomes long, and ion exchange between Ag + in the glass and water (H + ) in the atmosphere adhering to the glass surface becomes easy. As a result, the glass tends to be colored and the predose value tends to increase. On the other hand, if the heating rate is too fast, the glass is liable to break due to thermal shock.

なお、自然放射線によって形成された蛍光中心を消失させる際の洗浄条件、熱処理条件も上記と同様にすることが好ましい。 It is preferable that the cleaning conditions and heat treatment conditions for eliminating the fluorescent center formed by natural radiation are the same as described above.

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. The following examples are merely examples. The present invention is not limited to the following examples.

表1及び2は、本発明の実施例で使用する放射線検出用ガラス(No.1~14)及び比較例で使用する放射線検出用ガラス(No.15、16)を示している。 Tables 1 and 2 show the radiation detection glass (No. 1 to 14) used in the examples of the present invention and the radiation detection glass (No. 15 and 16) used in the comparative example.

Figure 0007094492000001
Figure 0007094492000001

Figure 0007094492000002
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(1.放射線検出用ガラスの作製)
まず、表中のガラス組成になるように、各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の通常のガラスに使用される高純度原料を選定し、秤量して均一に混合したガラスバッチを石英ガラスるつぼに投入し、電気炉にて1000~1300℃で1~5時間、均質なガラスが得られるまで溶融した。なお、ガラスの均質化及び泡切れ等を目的として、溶融時に攪拌を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板形状に成形した後、徐冷点より20℃程度高い温度から2℃/分で常温まで徐冷し、放射線検出用ガラスを得た。ここで、得られた放射線検出用ガラスのガラス転移点を熱機械分析装置(TMA)により測定した。
(1. Preparation of glass for radiation detection)
First, high-purity raw materials used for ordinary glass such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, and phosphates corresponding to each component are selected so as to have the glass composition in the table. A glass batch that was weighed and uniformly mixed was placed in a quartz glass pot and melted in an electric furnace at 1000 to 1300 ° C. for 1 to 5 hours until a uniform glass was obtained. For the purpose of homogenizing the glass and breaking bubbles, stirring was performed at the time of melting. Next, the molten glass was poured onto a carbon plate, molded into a plate shape, and then slowly cooled from a temperature about 20 ° C. higher than the slow cooling point to room temperature at 2 ° C./min to obtain a glass for radiation detection. Here, the glass transition point of the obtained radiation detection glass was measured by a thermomechanical analyzer (TMA).

(2.自然放射線による蛍光中心の消失)
得られた放射線検出用ガラスの両面を光学研磨面(鏡面)となるように研磨し、純水にて超音波洗浄機中で10分間洗浄した後、乾燥させた試料を表に示す条件で熱処理する事で、自然放射線によって形成された蛍光中心を消失させ、試料の光学研磨面に紫外光を照射した。
(2. Disappearance of fluorescent center due to natural radiation)
Both sides of the obtained radiation detection glass are polished so as to be an optically polished surface (mirror surface), washed with pure water in an ultrasonic cleaner for 10 minutes, and then the dried sample is heat-treated under the conditions shown in the table. By doing so, the fluorescent center formed by natural radiation disappeared, and the optically polished surface of the sample was irradiated with ultraviolet light.

(3.エックス線の照射)
次に、試料の光学研磨面の垂直方向から約1Gyのエックス線を照射した。エックス線照射後、120℃で30分間熱処理して蛍光強度を安定化した後、試料の光学研磨面に紫外光を照射した。
(3. Irradiation of X-rays)
Next, about 1 Gy of X-rays was irradiated from the vertical direction of the optically polished surface of the sample. After irradiation with X-rays, heat treatment was performed at 120 ° C. for 30 minutes to stabilize the fluorescence intensity, and then the optically polished surface of the sample was irradiated with ultraviolet light.

(4.ガラスの再生(エックス線照射による蛍光中心の消失))
No.1~14の試料に関しては、紫外光照射後のガラスを純水にて超音波洗浄機中で10分間洗浄した後、乾燥させた。No.15、16の試料に関しては、紫外光照射後のガラスをエタノールにて超音波洗浄機中で10分間洗浄した後、乾燥させた。
(4. Regeneration of glass (disappearance of fluorescent center by X-ray irradiation))
No. For the samples 1 to 14, the glass after ultraviolet light irradiation was washed with pure water in an ultrasonic cleaner for 10 minutes and then dried. No. For the samples 15 and 16, the glass after ultraviolet light irradiation was washed with ethanol in an ultrasonic cleaner for 10 minutes and then dried.

乾燥後の試料を表に示す条件で熱処理する事で、エックス線照射によって形成された蛍光中心を消失させ、ガラスを再生した。 By heat-treating the dried sample under the conditions shown in the table, the fluorescent center formed by X-ray irradiation disappeared and the glass was regenerated.

(5.試料の評価)
こうして得られた各試料について、着色、プレドーズ値を評価した。
(5. Evaluation of sample)
Coloring and predose values were evaluated for each sample thus obtained.

着色は次のようにして評価した。得られた試料を目視にて観察を行った。着色が確認されなかったものを「○」、着色が確認されたものを「×」とした。 Coloring was evaluated as follows. The obtained sample was visually observed. Those for which coloring was not confirmed were designated as "○", and those for which coloring was confirmed were designated as "x".

プレドーズ値は次のようにして評価した。得られた試料の光学研磨面に紫外光を照射して測定した蛍光強度をプレドーズ値とした。 The predose value was evaluated as follows. The fluorescence intensity measured by irradiating the optically polished surface of the obtained sample with ultraviolet light was used as the predose value.

表から明らかなように、本発明の実施例であるNo.1~14の試料は、着色が確認されず、プレドーズ値は41~55と低いため、再利用可能であった。一方、比較例であるNo.15、16の試料は、着色が確認され、またプレドーズ値は198~204と高いため、再利用することが困難であった。 As is clear from the table, No. 1 which is an embodiment of the present invention. The samples 1 to 14 were not confirmed to be colored and had a low predose value of 41 to 55, so that they could be reused. On the other hand, No. Coloration was confirmed in the samples 15 and 16, and the predose value was as high as 198 to 204, so that it was difficult to reuse them.

Claims (4)

組成として、モル%で、SiO +B 6.0~30%、SiO 6.0~20%、B 0~10%、P 40~70%、Al 5~30%、Na O 10~35%、Ag O 0.01~2%を含有する銀リン酸系ガラスからなる放射線検出用ガラスを、水で洗浄した後に、熱処理してガラス中に生成した蛍光中心を消失させることを特徴とする放射線検出用ガラスの処理方法。 As a composition, in mol%, SiO 2 + B 2 O 3 6.0 to 30%, SiO 2 6.0 to 20%, B 2 O 30 to 10%, P 2 O 5 40 to 70%, Al 2 O. Radiation detection glass made of silver phosphate-based glass containing 35 to 30%, Na 2 O 10 to 35%, and Ag 2 O 0.01 to 2% is washed with water and then heat-treated in the glass. A method for treating glass for radiation detection, which comprises eliminating the fluorescent center generated in the glass. 熱処理雰囲気の相対湿度が80%RH以下であることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出用ガラスの処理方法。 The method for treating radiation detection glass according to claim 1, wherein the relative humidity of the heat-treated atmosphere is 80% RH or less. 熱処理時の最高温度までの昇温速度が1~40℃/分であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出用ガラスの処理方法。 The method for treating glass for radiation detection according to claim 1 or 2 , wherein the rate of temperature rise to the maximum temperature during heat treatment is 1 to 40 ° C./min. 使用済みの放射線検出用ガラスの再生に用いることを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の放射線検出用ガラスの処理方法。 The method for treating radiation detection glass according to any one of claims 1 to 3 , wherein the used radiation detection glass is used for regeneration.
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