JP7339656B2

JP7339656B2 - Ｘ線遮蔽ガラス及びガラス部品

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Publication number: JP7339656B2
Application number: JP2019180546A
Authority: JP
Inventors: 吉記山本; 智幸中山; 拓也酒井; 浩介富田
Original assignee: Sumita Optical Glass Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sumita Optical Glass Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-09-06
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021054681A; US20220289619A1; WO2021065456A1; CN114222721A; KR20220075308A; EP4039661A1; EP4039661A4; EP4039661B1

Description

本発明は、Ｘ線遮蔽ガラス及びガラス部品に関する。

病院のレントゲン室等の医療施設、研究施設、又は原子力発電所などの放射線を取り扱う施設においては、仕事のし易さの観点、及び施設内の人々を放射線から保護する観点から、放射線遮蔽ガラスが使用されている。このようなガラスには、一般に、高い可視光透過性（透明性）と、放射線に対する高い遮蔽能力（吸収能力）とが要求される。そして、遮蔽能力はガラスの質量吸収係数及び密度に比例することから、放射線遮蔽ガラスとしては、昔から密度の大きい鉛ガラスが使われていた。

しかしながら、鉛成分は有害物質である。そのため、鉛成分を多量に含む放射線遮蔽ガラスは、その製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があり、その結果としてコストが高くなるという問題を有していた。また、鉛成分を多量に含む放射線遮蔽ガラスにおいては、ガラス表面の汚れを落とすために表面をクリーニングした際、ガラス表面に「ヤケ」が発生し、この「ヤケ」により、ガラスの透明性が著しく低下することも問題となっていた。

従って、上述した問題への対処として、鉛成分を含まない放射線遮蔽ガラスの開発が進められている。

そのようなガラスとして、例えば、特許文献１には、ＳｉＯ_２－ＢａＯ系で密度が３．０１ｇ／ｃｍ^３以上である放射線遮蔽ガラスが開示されている。また、特許文献２には、Ｐ_２Ｏ_５－ＷＯ_３系で放射線遮蔽能が高いガラスが開示されている。また、特許文献３及び特許文献４には、Ｂ_２Ｏ_３－Ｌａ_２Ｏ_３系の高い放射線遮蔽性能を有するガラスが開示されている。

また、近年、特定の医療分野においては、放射線の中でも特に、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対する高い遮蔽能力が求められている。

特開平６-１２７９７３号公報特開２０１３-２２０９８４号公報特開２００８-０８８０１９号公報特開２００８-０８８０２１号公報

しかしながら、上述した特許文献１～４に記載のガラスは、いずれも、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対しては遮蔽能力が十分ではなかった。特に、特許文献１に記載の放射線遮蔽ガラスは、密度が小さいため、Ｘ線遮蔽性能自体が十分でなかった。また、特許文献２に記載のガラスは、黄色や青色に着色しており、可視光透過性が低いことから、Ｘ線を使用する装置内部の観察が難しいとされていた。

そこで、本発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有するＸ線遮蔽ガラスを提供することを目的とする。また、本発明は、上述したＸ線遮蔽ガラスを用いた、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有するガラス部品を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねたところ、例えば、特許文献３及び特許文献４に記載のガラスにおいては、分子量が比較的小さいＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ等を一定量含有させていることから、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与する成分の割合が少なく、Ｘ線、特には管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対する遮蔽能力が十分ではないことを突き止めた。

そして、本発明者らは、更に鋭意検討を重ねた結果、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、及びＷＯ_３を必須成分とし、且つ、所定の金属酸化物を含有する特定組成のガラスが、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有することを見出し、本発明をするに至った。

即ち、本発明のＸ線遮蔽ガラスは、
Ｂ_２Ｏ_３：１５～２５質量％、
Ｌａ_２Ｏ_３：７～５０質量％、
Ｇｄ_２Ｏ_３：７～５０質量％、
ＷＯ_３：１０～２５質量％、
ＳｉＯ_２：０～７質量％、
ＺｒＯ_２：０～１０質量％、
Ｎｂ_２Ｏ_５：０～８質量％、
Ｔａ_２Ｏ_５：０～１０質量％、
Ｂｉ_２Ｏ_３：０～５質量％、
ＣｅＯ_２：０～３質量％、及び
Ｓｂ_２Ｏ_３：０～１質量％
を含有する組成を有し、
ＺｎＯを含有せず、
Ｌａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合計含有量が４５～６５質量％であり、
厚み３ｍｍとした当該ガラスにおいて、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下である、ことを特徴とする。かかるＸ線遮蔽ガラスは、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有する。

本発明のＸ線遮蔽ガラスは、密度が５．００ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。

本発明のＸ線遮蔽ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．８５５以下であることが好ましい。

本発明のＸ線遮蔽ガラスは、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３の合計含有量が３６モル％以上であることが好ましい。

また、本発明のガラス部品は、上述したＸ線遮蔽ガラスを素材として用いたことを特徴とする。かかるガラス部品は、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有する。

本発明によれば、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有するＸ線遮蔽ガラスを提供することができる。また、本発明によれば、上述したＸ線遮蔽ガラスを用いた、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有するガラス部品を提供することができる。

（Ｘ線遮蔽ガラス）
以下、本発明の一実施形態のＸ線遮蔽ガラス（以下、「本実施形態のガラス」と称することがある。）を具体的に説明する。本実施形態のガラスは、組成の要件として、
Ｂ_２Ｏ_３：１５～２５質量％、
Ｌａ_２Ｏ_３：７～５０質量％、
Ｇｄ_２Ｏ_３：７～５０質量％、
ＷＯ_３：１０～２５質量％、
ＳｉＯ_２：０～７質量％、
ＺｒＯ_２：０～１０質量％、
Ｎｂ_２Ｏ_５：０～８質量％、
Ｔａ_２Ｏ_５：０～１０質量％、
Ｂｉ_２Ｏ_３：０～５質量％、
ＣｅＯ_２：０～３質量％、及び
Ｓｂ_２Ｏ_３：０～１質量％
を含有する組成を有し、
ＺｎＯを含有せず、
Ｌａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合計含有量が４５～６５質量％である、ことを一特徴とする。また、本実施形態のガラスは、特性の要件として、厚み３ｍｍとした当該ガラスにおいて、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下である、ことを一特徴とする。

なお、本実施形態のガラスは、Ｘ線管の管電圧が６０ｋＶ及び１００ｋＶのＸ線の遮蔽のみに限定されるものではなく、１５０ｋＶ以下の任意の管電圧から放出されるＸ線の遮蔽に有効である。また、本実施形態のガラスの遮蔽対象となるＸ線管の管電圧は、１３０ｋＶ以下の管電圧であることがより好ましく、１２０ｋＶ以下の管電圧であることが更に好ましい。

上記のガラス組成は、実験の繰り返しにより見出されたものであり、各成分の範囲限定の理由は次の通りである。

＜Ｂ_２Ｏ_３＞
Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス形成を可能にする酸化物であり、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３等の希土類酸化物を多量に含有する本実施形態のガラスにおいて、失透がなく透明性の高いガラスを得るのに重要な必須成分である。ここで、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１５質量％未満であると、ガラスの安定性が十分に向上せず、ガラス化しない。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が２５質量％を超えると、ガラスの化学耐久性が低下するとともに、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与する成分の割合が低くなって、Ｘ線遮蔽性能が十分に向上しない。よって、本実施形態のガラスにおいては、Ｂ_２Ｏ_３の含有量を１５～２５質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＢ_２Ｏ_３の含有量は、１６質量％以上であることが好ましく、また、２４質量％以下であることが好ましい。

＜Ｌａ_２Ｏ_３＞
Ｌａ_２Ｏ_３は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高いＸ線遮蔽能力を付与することができる、本発明の目的を達成するのに重要な必須成分である。また、Ｌａ_２Ｏ_３は、ガラスの化学的耐久性を向上させる効果を有する。ここで、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が７質量％未満であると、ガラスのＸ線遮蔽能力を十分に高めることができない。一方、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が５０質量％を超えると、放射線エネルギー帯の吸収端の影響が大きく作用するため、Ｘ線遮蔽能力が悪化する。よって、本実施形態のガラスにおいては、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量を７～５０質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＬａ_２Ｏ_３の含有量は、１０質量％以上であることが好ましく、また、４９質量％以下であることが好ましい。

＜Ｇｄ_２Ｏ_３＞
Ｇｄ_２Ｏ_３は、Ｌａ_２Ｏ_３と同様、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高いＸ線遮蔽能力を付与することができる、本発明の目的を達成するのに重要な必須成分である。また、Ｇｄ_２Ｏ_３は、Ｌａ_２Ｏ_３と同様、ガラスの化学的耐久性を向上させる効果を有する。ここで、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が７質量％未満であると、ガラスのＸ線遮蔽能力を十分に高めることができない。一方、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が５０質量％を超えると、放射線エネルギー帯の吸収端の影響が大きく作用するため、Ｘ線遮蔽能力が悪くなる。よって、本実施形態のガラスにおいては、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量を７～５０質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＧｄ_２Ｏ_３の含有量は、８質量％以上であることが好ましく、また、４８質量％以下であることが好ましい。

＜Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＞
上述の通り、Ｌａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３はいずれも、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高いＸ線遮蔽能力を付与することができる成分であるが、それぞれの成分を単独で用いるよりも、それぞれある程度の量を併用することで、ガラスのＸ線遮蔽能力及び耐失透性を効果的に向上させることができる。本実施形態のガラスにおいては、このような効果的な向上を得る観点から、Ｌａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合計含有量を４５～６５質量％の範囲とした。また、本実施形態のガラスにおけるＬａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合計含有量は、５０質量％以上であることが好ましく、また、６２質量％以下であることが好ましい。

＜ＷＯ_３＞
ＷＯ_３は、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対する遮蔽能力を高めることができる、本発明の目的を達成するのに重要な必須成分である。また、ＷＯ_３は、ガラスの安定性及び化学耐久性を向上させるのに大きな効果がある。ここで、ＷＯ_３の含有量が１０質量％未満であると、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対する遮蔽能力を十分に高めることができない。一方、ＷＯ_３の含有量が２５質量％を超えると、かえってガラスの安定性が低下し、ガラス化しなくなる。よって、本実施形態のガラスにおいては、ＷＯ_３の含有量を１０～２５質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＷＯ_３の含有量は、２４質量％以下であることが好ましい。

＜Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋ＷＯ_３（モル％）＞
本実施形態のガラスは、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３の合計含有量が３６モル％以上であることが好ましい。上記合計含有量が３６モル％以上であれば、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３の質量比及びモル比の両方の割合が十分に高く、ガラスのＸ線遮蔽能力を一層向上させることができる。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３の合計含有量は、３６．５モル％以上であることがより好ましい。

＜ＳｉＯ_２＞
ＳｉＯ_２は、ガラス形成を可能にする酸化物であり、また、失透に対する安定性を向上させ、ガラスの化学的耐久性を改善させることができる成分である。しかしながら、ＳｉＯ_２の含有量が７質量％を超えると、熔融性が悪化し、未熔物が生じ易くなる。よって、本実施形態のガラスにおいては、ＳｉＯ_２の含有量を０～７質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＳｉＯ_２の含有量は、６質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。また、本実施形態のガラスにおけるＳｉＯ_２の含有量は、ガラスの熔融性、安定性及び化学的耐久性を向上させる観点から、０質量％超であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、２質量％以上であることが更に好ましい。

＜ＺｒＯ_２＞
ＺｒＯ_２は、Ｘ線遮蔽能力及び化学的耐久性の向上に効果があるため、本実施形態のガラスに用いることができる成分である。しかしながら、ＺｒＯ_２の含有量が１０質量％を超えると、失透に対する安定性が悪化する虞がある。よって、本実施形態のガラスにおいては、ＺｒＯ_２の含有量を０～１０質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＺｒＯ_２の含有量は、９質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることがより好ましい。また、本実施形態のガラスにおけるＺｒＯ_２の含有量は、Ｘ線遮蔽能力及び化学的耐久性をより向上させる観点から、０質量％超であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、２質量％以上であることが更に好ましい。

＜Ｎｂ_２Ｏ_５＞
Ｎｂ_２Ｏ_５は、Ｘ線遮蔽性能の向上に効果があるため、本実施形態のガラスに用いることができる成分である。しかしながら、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が８質量％を超えると、失透に対する安定性が悪化する虞がある。よって、本実施形態のガラスにおいては、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量を０～８質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＮｂ_２Ｏ_５の含有量は、７質量％以下であることが好ましく、６質量％以下であることがより好ましい。また、本実施形態のガラスにおけるＮｂ_２Ｏ_５の含有量は、Ｘ線遮蔽能力をより向上させる観点から、０質量％超であることが好ましく、０．５質量％以上であることがより好ましく、１質量％以上であることが更に好ましい。

＜Ｔａ_２Ｏ_５＞
Ｔａ_２Ｏ_５は、Ｘ線遮蔽性能の向上に効果があるため、本実施形態のガラスに用いることができる成分である。しかしながら、Ｔａ_２Ｏ_５は、非常に高価な原料であることから、多量の使用に適さない。よって、本実施形態のガラスにおいては、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量を０～１０質量％の範囲とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるＴａ_２Ｏ_５の含有量は、８質量％以下であることが好ましい。

＜Ｂｉ_２Ｏ_３＞
Ｂｉ_２Ｏ_３は、特に管電圧１００ｋＶ超えのＸ線に対して高い遮蔽効果があるため、本実施形態のガラスに用いることができる成分である。しかしながら、Ｂｉ_２Ｏ_３を多量に用いたとしても、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対する遮蔽能力については大きな向上がみられない。また、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が５質量％を超えると、紫外域～可視域の光の透過率が低下する。よって、本実施形態のガラスにおいては、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量を０～５質量％の範囲とした。

＜ＣｅＯ_２＞
ＣｅＯ_２は、Ｘ線照射によるガラス着色の低減に効果があるため、本実施形態のガラスに用いることができる成分である。しかしながら、ＣｅＯ_２を多量に用いると、ガラスの紫外域～可視域での吸収端が長波長側にシフトし、可視光透過性の低下をもたらす。よって、本実施形態のガラスにおいては、ＣｅＯ_２の含有量を０～３質量％の範囲とした。

＜Ｓｂ_２Ｏ_３＞
Ｓｂ_２Ｏ_３は、ガラス熔融の際の脱泡を目的として用いることができる成分である。本実施形態のガラスにおいては、必要最小限の量で脱泡効果を得る観点から、Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量を０～１質量％の範囲とした。

＜その他の成分＞
本実施形態のガラスは、目的を外れない限り、上述した成分以外のその他の成分、例えば、ＣｓＯ_２、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３などを適宜含有することができる。

なお、ＺｎＯは、ガラスの熔融性の向上に効果的な成分ではあるものの、本実施形態のガラスにおいては、Ｘ線遮蔽性能の向上に大きく寄与しないことが判明した。また、ＺｎＯは、分子量が比較的小さいため、少量用いた場合であっても、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合が不所望に低減する。従って、本実施形態のガラスには、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合を保持する観点から、ＺｎＯを含有させないこととした。

また、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の遷移金属（Ｌａ、Ｇｄ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ及びＣｅを除く）を有する成分は、それぞれを単独で又は組み合わせて少量用いた場合であっても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。特に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕは、分子量が比較的小さいため、それぞれを単独で又は組み合わせて少量用いた場合であっても、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合が不所望に低減する。従って、本実施形態のガラスは、上述した遷移金属を有する成分を実質的に含有しないことが好ましい。
なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、当該成分が不純物として不可避的に混入する、具体的には、当該成分が０．２質量％以下の割合で含有する場合を包含するものとする。

また、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ又はＯｓを有する各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあるため、ガラスの製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置が必要とされる。従って、本実施形態のガラスは、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ又はＯｓを有する各成分を実質的に含有しないことが好ましい。

また、フッ素成分は、ガラス熔融の際に揮発するという問題があり、更に脈理発生の原因となる。従って、本実施形態のガラスは、フッ素成分を実質的に含有しないことが好ましい。

また、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ及びＣａは、分子量が小さいため、それぞれを単独で又は組み合わせて少量用いた場合であっても、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合が不所望に大きく低減する。従って、本実施形態のガラスは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ又はＣａを有する各成分を実質的に含有しないことが好ましい。

そして、本実施形態のガラスは、所望の特性をより確実に発現させる観点から、上述した必須成分及び任意成分のみからなる組成（Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３を必須成分とするとともに、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２及びＳｂ_２Ｏ_３から選択される成分のみを含み得る組成）を有することが好ましい。
なお、本明細書において「上述した成分のみからなる」とは、当該成分以外の不純物成分が不可避的に混入する、具体的には、不純物成分の割合が０．２質量％以下である場合を包含するものとする。

次に、本実施形態のガラスの諸特性について説明する。

本実施形態のガラスは、密度が５．００ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。ガラスの密度が大きいほどＸ線遮蔽能力は高くなる傾向にあるため、ガラスの密度が５．００ｇ／ｃｍ^３以上であれば、Ｘ線遮蔽能力をより優れたものとすることができる。同様の観点から、本実施形態のガラスの密度は、５．０５ｇ／ｃｍ^３以上であることがより好ましく、５．１０ｇ／ｃｍ^３以上であることが更に好ましい。
なお、ガラスの密度は、例えば、ガラスに含有させる成分の種類及び／又は含有量を適宜調節することにより調整することができる。また、密度が５．００ｇ／ｃｍ^３以上であるガラスは、通常は、上述したガラス組成の要件を満たすことで得られる。
上述した密度は、実施例に記載の方法により測定することができる。

本実施形態のガラスは、厚み３ｍｍにおいて、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下である。本実施形態のガラスは、上述した特性を有するため、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を発揮することができる。
なお、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率及びＸ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率は、例えば、ガラスに含有させる成分の種類及び／又は含有量を適宜調節することにより調整することができる。また、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下であるガラスは、通常は、上述したガラス組成の要件を満たすことで得られる。特に、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下であるガラスは、上述したガラス組成の要件を満たす上、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３の合計含有量を３６モル％以上とすることで、より確実に得られる。
上述したＸ線透過率は、実施例に記載の方法により測定することができる。

本実施形態のガラスは、厚み１０ｍｍにおいて、波長４００ｎｍの光の透過率が４０％以上であることが好ましい。上述した透過率であれば、より優れた可視光透過性を発揮することができる。同様の観点から、本実施形態のガラスは、波長４００ｎｍの光の透過率が５０％以上であることがより好ましく、５５％以上であることが更に好ましい。

また、本実施形態のガラスは、厚み１０ｍｍにおいて、波長５５０ｎｍの光の透過率が８０％以上であることが好ましい。上述した透過率であれば、より優れた可視光透過性を発揮することができる。

なお、上述した可視光透過率は、例えば、ガラスに含有させる成分の種類及び／又は含有量を適宜調節することにより調整することができる。また、上述した好ましい範囲の透過率を有するガラスは、通常は、上述したガラス組成の要件を満たすことで得られる。
上述した可視光透過率は、実施例に記載の方法により測定することができる。

本実施形態のガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．８５５以下であることが好ましい。上述した屈折率であれば、ガラスに入射した光の表面反射を十分に抑えることができ、より実用的である。
なお、ガラスの屈折率は、例えば、ガラスに含有させる成分の種類及び／又は含有量を適宜調節することにより調整することができる。また、屈折率（ｎｄ）が１．８５５以下であるガラスは、通常は、上述したガラス組成の要件を満たすことで得られる。
上述した屈折率は、実施例に記載の方法により測定することができる。

＜ガラスの製造方法＞
次に、本実施形態のガラスの製造方法について説明する。
ここで、本実施形態のガラスは、上述した組成の要件及び特性の要件を満足していればよく、その製造方法については特に限定されることなく、従来の製造方法に従って製造することができる。
例えば、まず、本実施形態のガラスに含まれ得る各成分の原料として、各種酸化物を所定の割合で秤量し、十分混合したものを調合原料とする。次いで、この調合原料を、当該原料と反応性のない熔融容器（例えば貴金属製の坩堝）に投入して、電気炉にて１１００～１５００℃に加熱して熔融する。その際、適時撹拌することで、清澄・均質化を図る。次いで、適当な温度に予熱しておいた金型内に鋳込んだ後、徐冷して歪みを取り除くことで、本実施形態のガラスを得ることができる。

（ガラス部品）
本発明の一実施形態のガラス部品（以下、「本実施形態のガラス部品」と称することがある。）は、上述したＸ線遮蔽ガラスを素材として用いたことを特徴とする。別の言い方をすると、本実施形態のガラス部品は、上述したＸ線遮蔽ガラスを備えることを特徴とする。本実施形態のガラス部品は、上述したＸ線遮蔽ガラスを素材として用いているため、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を有する。

ガラス部品としては、特に限定されないが、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、ロッドレンズ等の各種レンズ；マイクロレンズアレイ等の各種レンズのレンズアレイ；プリフォーム用素材；ファイバー用素材；などが挙げられる。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明のＸ線遮蔽ガラスを具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例のガラスは、以下の方法で製造した。

（実施例１～１４、比較例１～９）
表１及び表２に記載の組成における各成分の原料として、各々相当する酸化物を使用し、所望の割合となるよう秤量して、十分混合したものを調合原料とした。次に、調合原料を白金製の坩堝に投入し、電気炉にて１１００～１５００℃の温度で数時間熔融しながら、白金製の撹拌棒で適時撹拌することで、均質化を図り、清澄させた。その後、適当な温度に予熱しておいた金型に鋳込み、徐冷することにより、透明で均質なガラスを得た（但し、比較例５及び比較例８においては、ガラスが得られなかった）。

なお、比較例１，２は、特許文献３（特開２００８-０８８０１９号公報）に記載の実施例１，２の組成にそれぞれ対応させた例であり、比較例３は、特許文献４（特開２００８-０８８０２１号公報）に記載の実施例１の組成に対応させた例である。

また、表１及び表２は、質量基準の組成を示すものであるが、参考までに、これらをモル基準の組成に換算したものを、それぞれ表３及び表４に示す。

得られた各ガラスについて、以下の手順により、Ｘ線透過率（Ｘ線管の管電圧：６０ｋＶ及び１００ｋＶ）の算出、並びに、密度、屈折率（ｎｄ）、及び可視光透過率（波長：５５０ｎｍ及び４００ｎｍ）の測定を行った。結果を表１及び表２（並びに表３及び表４）に示す。

＜Ｘ線透過率＞
Ｘ線をガラスに入射させた場合、当該Ｘ線の一部はガラスに吸収され、残りは透過して出射するが、Ｘ線透過率は、入射Ｘ線の強度に対する出射Ｘ線の強度の割合として算出した。より具体的には、Ｔｕｃｋｅｒらの式により入射Ｘ線スペクトルを算出し、次に、測定物（ガラス）を構成する元素の質量％及び密度の情報を元に、各エネルギー毎の減弱係数を、ＮＩＳＴ（National Institute of Standards and Technology）に示されるデータを参考にして算出した。算出した入射Ｘ線スペクトルのうち測定物を透過したＸ線を透過Ｘ線としたとき、（透過Ｘ線／入射Ｘ線）×１００をＸ線透過率（％）として定義した。
なお、Ｘ線透過率の算出では、厚み３ｍｍに加工したガラスを用いることとし、また、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶ及び１００ｋＶのＸ線を用いて、それぞれの透過率を算出した。

＜密度＞
ガラスの密度は、ミラージュ貿易株式会社製「ＥＤ－１２０Ｔ」を用い、「ＪＩＳＺ８８０７：２０１２固体の密度及び比重の測定方法」に準拠して測定した。

＜屈折率（ｎｄ）＞
ガラスの屈折率（ｎｄ）は、カルニュー光学工業株式会社製「ＫＰＲ－２０００」を用い、「ＪＩＳＢ７０７１－２：２０１８光学ガラスの屈折率測定方法－第２部：Ｖブロック法」に準拠して測定した。

＜可視光透過率＞
ガラスの可視光透過率は、得られたガラスを厚さ１０ｍｍの対面平行研磨品に加工し、株式会社日立製作所製「Ｕ－４１００」を用いて、日本光学硝子工業会規格の「ＪＯＧＩＳ０２－２００３光学ガラスの着色度の測定方法」に準拠して測定した。但し、本開示においては、着色度ではなく透過率を示した。具体的には、ＪＩＳＺ８７２２に準拠し、２００～８００ｎｍの分光透過率を測定し、４００ｎｍにおける透過率及び５５０ｎｍにおける透過率をそれぞれ求めた。これらの透過率の値が大きいほど、可視光透過性が高いことを示す。

表１より、本発明に従う実施例１～１４のガラスは、いずれも、所定のガラス組成の要件を満たすとともに、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下であった。そのため、実施例１～１４のガラスは、管電圧が１５０ｋＶ以下のＸ線に対して高い遮蔽能力を発揮できることが分かる。なお、実施例１～１４のガラスは、いずれも、密度５．００ｇ／ｃｍ^３以上、及び、屈折率（ｎｄ）１．８５５以下を達成していた。

一方、表２より、比較例１のガラスは、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶでのＸ線透過率が０．１５００％を超えていた。これは、分子量が小さいＺｎＯ、ＴｉＯ_２等をガラス中に含有させていることから、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合が少なくなっていたこと等に因るものと考えられる。また、比較例１のガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．８５５を超えていたため、入射光の表面反射が懸念される。これは、ガラス中にＴｉＯ_２を含有させたこと等に因るものと考えられる。

比較例２のガラスは、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶでのＸ線透過率が０．００５０％を超え、管電圧１００ｋＶでのＸ線透過率が０．１５００％を超えていた。更に、比較例２のガラスは、密度が５．００ｇ／ｃｍ^３未満であった。これは、分子量が小さいＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ等をガラス中に含有させていることから、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合が少なくなっていたこと等に因るものと考えられる。

比較例３のガラスは、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶでのＸ線透過率が０．００５０％を超え、管電圧１００ｋＶでのＸ線透過率が０．１５００％を超えていた。更に、比較例３のガラスは、密度が５．００ｇ／ｃｍ^３未満であった。これは、分子量が小さいＺｎＯ等をガラス中に含有させていることから、Ｘ線遮蔽性能の向上に寄与するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_３の割合が少なくなっていたこと等に因るものと考えられる。

比較例４のガラスは、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶでのＸ線透過率が０．１５００％を超えていた。これは、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎたこと等に因るものと考えられる。
比較例５においては、ガラス化しなかった。これは、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎたこと、及びＳｉＯ_２の含有量が多すぎたこと等に因るものと考えられる。
比較例６のガラスは、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶでのＸ線透過率が０．１５００％を超えていた。これは、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が多すぎた（且つ、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎた）ことで、Ｌａ_２Ｏ_３の放射線エネルギー帯の吸収端の影響が大きく作用したこと等に因るものと考えられる。

比較例７のガラスは、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶでのＸ線透過率が０．００５０％を超えていた。これは、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が多すぎた（且つ、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎた）ことで、Ｇｄ_２Ｏ_３の放射線エネルギー帯の吸収端の影響が大きく作用したこと等に因るものと考えられる。
比較例８においては、ガラス化しなかった。これは、ＷＯ_３の含有量が多すぎたこと等に因るものと考えられる。
比較例９のガラスは、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶでのＸ線透過率が０．００５０％を超え、管電圧１００ｋＶでのＸ線透過率が０．１５００％を超えていた。これは、ＷＯ_３の含有量が少なすぎたこと等に因るものと考えられる。

Claims

Ｐｂを含有しないＸ線遮蔽ガラスであって、
Ｂ_２Ｏ_３：１５～２５質量％、
Ｌａ_２Ｏ_３：７～５０質量％、
Ｇｄ_２Ｏ_３：７～５０質量％、
ＷＯ_３：１０～２５質量％、
ＳｉＯ_２：０～７質量％、
ＺｒＯ_２：０～１０質量％、
Ｎｂ_２Ｏ_５：０～８質量％、
Ｔａ_２Ｏ_５：０～１０質量％、
Ｂｉ_２Ｏ_３：０～５質量％、
ＣｅＯ_２：０～３質量％、及び
Ｓｂ_２Ｏ_３：０～１質量％
を含有する組成を有し、
ＺｎＯを含有せず、
Ｌａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合計含有量が４５～６５質量％であり、
厚み３ｍｍとした当該ガラスにおいて、Ｘ線管の管電圧６０ｋＶのＸ線透過率が０．００５０％以下であり、且つ、Ｘ線管の管電圧１００ｋＶのＸ線透過率が０．１５００％以下である、ことを特徴とする、Ｘ線遮蔽ガラス。
密度が５．００ｇ／ｃｍ^３以上である、請求項１に記載のＸ線遮蔽ガラス。
屈折率（ｎｄ）が１．８５５以下である、請求項１又は２に記載のＸ線遮蔽ガラス。
モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＷＯ_３の合計含有量が３６モル％以上である、請求項１～３のいずれかに記載のＸ線遮蔽ガラス。
請求項１～４のいずれかに記載のＸ線遮蔽ガラスを素材として用いたことを特徴とする、ガラス部品。