JPH0192683A - 固体飛跡検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体飛跡検出器に関する。さらに詳しくは、特
定のアリルカーボネート化合物の重合体を素材とし、該
重合体の表面に中性子の如き素粒子の衝突により形成さ
れる潜像を該重合体の表面を化学エツチングすることに
より、明瞭なエッチピットの顕像として観察することの
できる固体飛跡検出器に関する。

〔従来技術〕

重合体素材を固体飛跡検出器に使用する場合には、荷電
粒子の通過経路に沿って重合体分子鎖の切断が起り潜像
が形成される。この潜像は、例えば、荷電粒子にさらさ
れた固体飛跡検出器をアルカリ処理の如き化学エツチン
グ処理するとエッチピットとして顕像化する。このエッ
チピットの形状、大きさあるいは深さ等を顕微鏡観察し
解析することにより一荷電粒子の存在、その強さあるい
はその荷電粒子等を決定することができる。

従来、固体飛跡検出器の重合体素材としては一硝酸セル
ロース、ポリカーボネート、ジエチレングリコールビス
アリルカーボネートのホモポリマー（商品名ＣＲ−３９
）あるｂはＣＲ−３９と少量のジオクチルフタレートと
の混合物が代表的なものとして知られている（　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ　　Ｔｏｄａｙ　（フィジックス・トウデイ　
）、４９．３２〜３９．（１９８１’）　〕。

上記のうち、ポリカーボネートは表面荒れとでこぼこの
エッチピット、また、硝酸セルロースは表面あれとフ二
−デイング現象があることか知られている。

ジエチレングリコールビスアリルカーボネートの重合体
及びこれとジオクチルフタレートとの混合物は、固体飛
跡検出器の素材としてポリカーボネートおよび硝酸セル
ロースよりも優れておりエッチピットの形成が良好であ
る。しかしながら、ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネートの重合体及びこれとジオクチルフタレートと
の混合物は、特にエネルギーの低い荷電粒子の検出の場
合、得られるエッチピットの大きさが十分ではなく一顕
微鏡観察によってもエッチピット生成の確認が困難な場
合がある。

そこで、エネルギーの低い荷電粒子の検出に於いても、
十分に大きいエッチピットが得られる、即ち、飛跡感度
が極めて高い固体飛跡検出器が望１れていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、飛跡感度が極めて高い固体飛跡検出器を
開発するべ（鋭意研究を重ねた結果、特定のアリルカー
ボネート化合物の重合体を固体飛跡検出器として用いた
場合に上記の目的が達成されることを見い出し、本発明
を完成させるに至った。

即ち、本発明は、一分子中にアリルカーボネート基を３
個以上有するアリルカーボネート化合物から導かれる単
量体単位を含む重合体よりなる固体飛跡検出器である。

本発明で用いられるアリルカーボネート化合物としては
、一分子中にＣＨ２−（！Ｈ−Ｃ’Ｈ２（）−Ｃ−（）
−〇 で示されるアリルカーボネート基を３個以上有するもの
であれば一公知の化合物が何ら制限なく採用される。

本発明で好適に採用されるアリルカーボネート化合物を
示すと、次のような化合物である。

■　一般式ＣＩ］ Ｒ４−ｎｃ＋ｃＨ２−Ｒ’−ｏｃｏＣＨ２ｃＨ−ｃＨ２
〕、　　［Ｉ）で示されるアリルカーボネート化合物。

ここで、アルキル基及びアルコキシ基としては、炭素数
の制限はないが、得られる固体飛跡検出器の性能等を勘
案すれば、炭素数は１〜１０の範囲であることが好まし
い。また、了り−ル基としては、フェニル基、トリル基
。

キシリル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリ
ル基、ベンジル基等が挙げられる。

これらのアルキル基及びアリール基の置換基としては−
ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、エポキシ基等を
挙げることができる。

さらに、前記一般式Ｃ１Ｅ中１ｍは０以上の整数であれ
ば良いが、得られる固体飛跡検出器の性能の点から、ｍ
は０〜３０の整数であることが好まし込。また、ｔは１
以上の整数であれば良いが、１〜２０の整数であること
が好ましい。

■　一般式 で示される了りルカーボネート化合物。

上記一般式ＣＩＴＥ中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ４、Ｒ５
及びＲ６で示されるノ・ロゲン原子としては、フッ素、
塩素、臭素、ヨウ素の各原子が採用される。また、ｋば
１以上の整数であれば良いが、上記一般式〔■〕で示さ
れるアリルカーボネート化合物の粘度を適当な値として
取扱いを容易にするためには、ｋは１〜３の整数である
ことが好ましい。

■　一般式〔■〕 で示されるアリルカーボネート化合物。

■　炭水化物の水酸基が３個以上アリルカーボネート基
で置換されたアリルカーボネート化合物。

炭水化物としては、グリセリン、グルコース、フラクト
ース、マンノース、ガラクトース、グルコビラノース、
キシロピラノース。

アラビノース、フルクトピラノース、キシルロース、キ
シルロース５−リン酸、ンルビトール、マルトース、セ
ロビオース、イソマルトース、ラクトース、スクロース
、アミロース等を挙げることができる。

本発明で使用されるアリルカーボネート化合物としては
、得られる固体飛跡検出器の飛跡感度の点から、前記一
般式ＣＩＩ及び〔■〕で示されるアリルカーボネート化
合物が好適である。

本発明に於いて好適に使用される了りルカーボネート化
合物を具体的に例示すれば、例えば ＣＨ５Ｃ＋ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ−ＣＨ２）３゜ＣＨ
３Ｃ’Ｈ２Ｃ−ＦＣＨ２０ＣＯＣＨ２Ｃ’Ｈ−ＣＨ２’
ｌ、　　。

ＣＨ５Ｃ＋ＣＨ２０ＣＨ２ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ−Ｃ
Ｈ２）５゜Ｉ ＣＨｓＣＨ２Ｃ−（−ＣＨ２０ＣＨ２ＣＨ２０ＣＯＣ’
Ｈ２ＣＨ−ＣＨ２）３゜忰Ｃ＋ＣＨ２０ＣＯＣ’Ｈ２Ｃ
Ｈ＝ＣＨ２）３゜Ｉ ◇ＸＣＨ２−Ｃ＋ｃＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ−ＣＨ２＞３
゜ｃｔｃ÷ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ−ＣＨ２）　３゜Ｎ
Ｏ２−Ｃ４−ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ−ＣＨ２）３゜Ｃ
Ｈ３０ＣＨ２Ｃ＋ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ”ＣＨ２）　
３゜Ｃ＋ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ−ＣＨ２）　４゜Ｃ＋
ＣＨ２ＣＨ２０ＣＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２）４゜等を挙げ
ることができる。

本発明の固体飛跡検出器は、上記した一分子中にアリル
カーボネート基を３個以上有するアリルカーボネート化
合物の１種以上から導かれる単量体単位のみからなって
いても良く、また、上記アリルカーボネート化合物と共
重合可能な他の単量体から導かれる単量体単位を含んで
いても良い。上記アリルカーボネート化合物と共重合可
能な他の単量体としては、本発明の固体飛跡検出器の性
能を低下させない単量体が好適に使用ｌ−得る。このよ
うな単量体としては、例えば、下記一般式％式％ で示されるビスアリル化合物を挙げることができる。

上記一般式［ＩＶ］に於すて、ＲＬ５の２価の有機基と
しては、特に制限されないが、好適な基としてアルキレ
ン基又は −ＣＨ２ＣＨ２０−Ａｒ−ＯＣＨ２Ｃ’Ｈ２−［但し、
Ａｒは、置換若しくは非置換のアリーレン基又は Ｒ１６及びＲｊ７は、水素原子、ハロゲン原子。

アルキル基、アルコキシ基又はニトロ基である。）で示
される基である。〕等を挙げることができる。

Ｒ１３で示されるアルキレン基の炭素数は特に制限され
るものではないが、固体飛跡検出器の性能を低下させな
いという観点から、炭素数は２〜６、特に２〜４である
ことが好ましい。このようなアルキレン基としては、例
エバ、エチレン基、　１，２−又は１．３−プロピレン
基、　１．４−ブチレン基、　１，５−ペンチレン基お
よび１．６−ヘキシレン基等をあげることができる。

また、−ＣＨ２ＣＨ２０−Ａｒ−ＯＣＥ（２ＣＨ２−基
のＡｒで示されるアリーレン基としては、フェニレンａ
　ｒ　ト’Ｊ　ｌ／ン基、キシリレン基、ナフチレン基
、アンスリレン基、フェナンスリレン基。

又はペンジレン基等を挙げることができる。

上記のアリーレン基の置換基としては、・・ロゲン原子
、アルキル基、アルコキシ基又はニトロ基等を挙げるこ
とができる。

上記一般式〔■〕中、ｎは正の整数であればよいが、固
体飛跡検出器の性能を低下させないためには、１〜６で
あることが好１しく、１又は２であることが最も好まし
い。

本発明に於いて好適に使用し得る上記了りルカーボネー
ト化合物と共重合可能なビスアリル化合物としては、例
えば、エチレングリコールビスアリルカーボネート、　
１．２−又は１，３−プロピレングリコールビスアリル
カーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネート、ジプロピレングリコールビスアリルカーボネー
ト、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート。

Ｈｓ ○　　　　ＣＨ３０ 等を挙げることができる。これらのうち、エチレングリ
コールビス了りルカーボネート。

１　、２−又に’Ｌ　１　、３−７’ロピレングリコー
ルビスアリルカーボネート、ジエチレングリコールビス
アリルカーボネートおよびジプロピレングリコールビス
アリルカーボネートがとりわけ好ましい。

本発明の固体飛跡検出器に於いて、−分子中にアリルカ
ーボネート基を３個以上有するアリルカーボネート化合
物に加えて、該アリルカーボネート化合物と共重合可能
なビスアリル化合物を使用する場合−一分子中にアリル
カーボネート基を３個以上有する了りルカーボネート化
合物の使用割合が低すぎると本発明の効果が得られなく
なる慣れがある。そのため、一分子中にアリルカーボネ
ート基を３個以上有するアリルカーボネート化合物を３
０重量％以上、さらに５０重量％以上用いることが好ま
しく、最も好捷しくは７０重量％以上用いるのが良い。

本発明に於いては、固体飛跡検出器の性能向上のために
使用される公知の化合物を用いることは何ら制限さｈる
ものではない。

固体飛跡検出器に於いては、荷電粒子によるエッチピッ
トの他に、表面にバックグランドホールと呼ばれるノイ
ズビットが形成されることがある。バックグランドホー
ルが生成した場合１表面の平滑性が失なわれて光の乱反
射による透明性或いは光透過性の低下を起と１−、エッ
チピットの識別が困難になる。本発明に於いては、前述
の一分子中にアリルカーボネート基を３個以上有するア
リルカーボネート化合物に下記一般式〔■〕で示される
化合物を添加して重合することによって、上記のバック
グランドホールの生成を抑制することができる。

「 ＣＨ２＝Ｃ−Ｃ０Ｒ２〔■〕 （但し、Ｒ１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ２は置
換若しくは非置換のアルキル基である。） で表わされる（メタ）アクリル酸アルキルエステル。

上記一般式〔ｖ〕で示される（メタ）アクリル酸アルキ
ルエステルに於いて、Ｒ２のアルキル基の炭素数は特に
制限されないが、上記したバックグランドホール発生の
防止の点からは、炭素数が６〜２０−さらに８〜１８の
範囲であることが好ましい。例えば、ヘキシル、ヘプチ
ル、オクチル、ノニル、デシル。

ウンデシル、ドデシル、トリデシル、ペンタデシル、ヘ
キサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル
、およびエイコブシルであり、これらは直鎖状であって
も分岐鎖状であってもよい。これらのアルキル基は置換
されていることができる。かかる置換基はアルキル基の
少なくとも１つの水素の置換基として存在することがで
き、例えば塩素、臭素。

沃素、フッ素の如き・・ロゲン原子；メトキシ。

エトキシ、プロポキシ、ブトキシの如き炭Ｒ数１〜４の
低級アルコキシ基、あるいはフェノキシ基等を好ましい
ものとしてあげることができる。

アクリル酸アルキルエステル、又はメタクリル酸アルキ
ルエステルとしては、上記一般式［Ｖ］　（７）　Ｒ２
の定義によって例えばアクリル酸もしくシまメタクリル
酸ヘキシル、アクリル酸もしくはメタクリル酸２−エチ
ルヘキシル。

アクリル酸もしくはメタクリル酸ｎ−ドデシルあるいは
アクリル酸もしくはメタクリル酸ステアリル等を好まし
いものとしてあげることができる。

また、本発明の固体飛跡検出器の飛跡感度をさらに向上
させるために次のような化合物を添加して重合すること
ができる。

Ｃｔ３ ｃｃｔ２−ｃｃｔ−ｃｃｔ譚ｃｃｔ２　　、　　ｃｃｔ
２−ｃ−ｃｃｔ−ｃｃｔ２゜（１日） Ｃｔ 上記したバックグランドホール発生の抑制のために加え
られる化合物、及び飛跡感度の向上のために加えられる
化合物の量は、特に制限されるものではないが、一般に
一分子中にアリルカーボネート基を３個以上有するアリ
ルカーボネート化合物及び必要により加えられる該アリ
ルカーボネート化合物と共重合可能なビスアリル化合物
との合計量１００重量部に対して０．０１〜５重量部、
さらに肌１〜２重量部であることが好ましい。

以上のように、本発明の固体飛跡検出器を構成する重合
体は、前記の一分子中にアリルカーボネート基を３個以
上有するアリルカーボネート化合物から導かれる単量体
単位のみからなるか、または、上記の単量体単位とさら
に該アリルカーボネート化合物と共重合可能なビスアリ
ル化合物から導かれる単量体単位とよりなる。さらに、
前記のバックグランドホール発生を抑制する化合物又は
飛跡感度を向上させる化合物から導かれる単量体単位を
含んでいることが好ましい。

本発明の固体飛跡検出器を形成する重合体は通常シート
の形態で提供され、シートの形態で固体飛跡検出器とし
て用いられる。

本発明で用いられる重合体は、これ自体公知の方法によ
って製造するととができる。好適に採用される代表的な
方法を例示すれば、エラストマーガスケット又はスペー
サーで保持されているモールド間に、ラジカル開始剤を
含む前記の一分子中にアリルカーボネート基を３個以上
有するアリルカーボネート化合物を単独で、また、必要
に応じて該アリルカーボネート化合物と共重合可能なビ
スアリル゛　　　化合物とを混合して、さらにまた−バ
ックグランドホール発生を抑制する化合物又は飛跡感度
を向上させる化合物を混合して、これを注入し、空気炉
中で硬化重合させた後取り出すことにより、重合体をシ
ートとして得ることができる。重合は一般に比較的低温
下でゆっくりと重合を開始し、重合終了時に高温下で硬
化させる所謂２段重合を実施するのが好適である。例え
ば、室温〜７０℃程度でゆっくりと重合させた後、８０
〜１２０℃程度の高温で重合を完結させる方法が、シー
トにひずみが残留しないので好ましい。

また上記原料化合物の混合に先きだち、−分子中にアリ
ルカーボネート基を３個以上有するアリルカーボネート
化合物を一部５〜２０％程度部分的に重合して使用する
ことも出来、更に重合開始剤の存在下に共重合成分単量
体の混合物を予備的に重合させて、該混合物の粘度をあ
げたのち、注型重合することもできる。

上記ラジカル重合開始剤は特に限定されず公知のものが
使用できる。例えば、ジイソプロピルパーオキシジカー
ボネート、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾ
イル等通常のラジカル重合開始剤である。該ラジカル重
合開始剤の使用量は、重合形式、ｆｒ合条件。

重合成分の単量体の種類等によって異なり一概に限定で
きないが、一般には一全単量体に対して０．０１〜１０
重量％の範囲で用いるのが最も好ましい。

また、前記重合に際し、離型剤、紫外線吸収剤、酸化防
止剤０着色防止剤、帯電防止剤。

ケイ光染料、その他各種安定剤又はその他の添加剤の添
加は必要に応じて選択して使用することができる。

本発明の固体飛跡検出器を構成する重合体中の単量体単
位の確認は、公知の方法で実施出来る。一般にはＦＴＩ
Ｒスペクトロメータ−、”Ｃ−ＮＭＲ、熱分解ガスクロ
マトグラフィーとマススペクトル等によって実施できる
。

前記重合で得られたシートは、そのまま固体飛跡検出器
として使用出来るし、該シートを枠体の内にはめ込み、
例えばバッチとして使用することも出来る。

また一般に該シートを荷電粒子を測定するのに使用する
場合には、そのまま荷電粒子の存在する場所に置いて使
用すればよい。また中性子を測定する場合は中性子が荷
電を有しないため、直接シート上に潜像を鮮明につける
ことが出来ないので、一般には中性子の照射によりプロ
トンを発生するようなフィルム又はシートで該シート表
面を被覆し、この被覆面が中性子の照射に対向するよう
にして使用される。

上記被覆に使用されるフィルム又はシートとしては炭素
、水素結合を有する高分子物質でなるものが使用される
。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリインブチ
レン、ポリイソプレン、ポリビニルメチルエーテル。

ポリアクリルニトリル、ポリエチレンテレフタレー）、
ホｌＪビニールアルコール、ホリスチレン、ポリカプロ
ラクタム、ポリ（メタ）アクリルメチルエーテル等を素
材としてなるものである。

前記の固体飛跡検出器に使用するシートの厚みは、その
使用条件、使用環境等によって異なり一概に限定出来る
ものではないが、−般には、０．０５〜１０ｍの範囲か
ら選ぶのが最も好適である。

〔効果〕

本発明の固体飛跡検出器は中性子又は荷電粒子に対して
敏感に潜像を生成する。しかし、該潜像の形成はこのま
ま観察することが出来ないので、一般には潜像を形成し
た固体飛跡検出器を化学エツチング処理例えば苛性ンー
ダ、苛性カリ等のアルカリエツチング処理を行ない、該
化学エツチング処理後にシート表面に顕在化するエッチ
ビットとして顕微鏡（写真）によって確認する手法が好
適に採用される。

本発明の固体飛跡検出器は上記中性子、荷電粒子によっ
て形成される潜像が極めて感度よく形成されるばかりで
な（、化学エツチング処理後に於いてもシートの表面は
平滑で、中性子、荷電粒子によって形成されるエッチビ
ットが明確にマークされる。

しかも化学エツチング処理後のシートは後述する実施例
で本明らかなように、透明性がほとんど損われることが
ない特徴を有する。

これらの優れた特徴のため一本発明の固体飛跡検出器は
従来の固体飛跡検出器に改善が求められて来た欠陥の克
服をほぼ完全になし得たすばらしいものである。

〔実施例〕

本発明を更に具体的に説明するため、以下に実施例及び
それに対応する比較例を示すが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例
において試験片（シート）の作成、化学エツチング処理
。

透明性の測定は夫々下記の方法に基づいて行なった。

０　シートの製造方法 サンプルシートは注型重合によって作った。

大きさ２００Ｘ２００ｍ、厚さ８１の強化ガラス２枚を
用い、その間に１．７協のシリコン製の注入用の切れ目
を有するガスケットをはさみ、周辺をクリップで固定し
、セルを作った。

原料は、重合開始剤および添加物と混合した後、真空（
１〜２　ｔｏｒｒ　）で１分間脱気して０．４５μのフ
ィルター（東洋メンブランフィルタ−ＴＹＰＥ　ＴＭ−
２Ｐ）を使用してセル注入口から濾過注入を行なった。

その後、空気オーブン中で４０℃〜９０℃寸で２４時間
かけてゆつ（り重合した。重合後離型し、１００℃で１
時間、後硬化を行ない１．６箇のシートを得た。

０　飛跡感度の測定 得られたシートの小片（ＩＸ４ｃｆｌ）に６ＭｅＶの陽
子を真空中でシート面に垂直に照射した。

照射後のシートは、ＮａＯＨ溶液中、加温下でエツチン
グを行なった。その表面を走査電子顕微鏡で観察し、シ
ート表面に形成された陽子トラック３０個についてのだ
口開口部の短径ＤＣμｍ）を求めた（第１図）。又、エ
ツチング前のシートの厚さとエツチング後のシートの厚
さを走査電子顕微鏡によって求め、これらの差をＢ（μ
ｍ）とした。

ミクロトームで削り、エッチビット断面の走査電子顕微
鏡写真から飛跡３０個についてのエッチビットのなす角
度δを求めた。これらの値から飛跡生長感度（ＶＴ／Ｖ
Ｂ：　トラックエツチング速度とバルクエツチング速度
との比）を次式によって求めた。

ｖＴ　　　　　１＋（Ｄ／２Ｂ）２ ０　透明性測定 エツチングしたシートは分光光度計（日立３２３型分光
光度計）を使用して、紫外部５３０　ｎｍの透過率を測
定した。

実施例　１ 構造式ａＨ，，ｃ＋ｃＨ２ｏｃ’ｏｃ’ａ２ｃＨ−ｃＨ
ｚ　）　３であるトリメチロールエタントリアリルカー
ボネート１００重量部に、ラジカル重合開始剤としてジ
イソプロピルパーオギシジカーボネートＣ以下ＩＰＰと
略す）３重量部を加えて。

よく混合した後、前記シートの製造方法に従ってシート
を作製した。このシートに前記測定法に従って飛跡感度
の測定及び透明性を測定した。エツチング処理は−６Ｎ
−ＮａＯＨ水溶液中に７０℃で９時間浸漬して行なった
。

その結果を表−１に示した。

実施例２〜１８及び比較例 表−１に示したアリルカーボネート化合物。

ビスアリル化合物及び添加物を用い、またエツチング条
件を表−１に示した条件とした以外は実施例１と同様に
実施した。その結果を表−１に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、固体飛跡検出器の表面に形成されたエッチピ
ットの断面を示す概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一分子中にアリルカーボネート基を３個以上有す
   るアリルカーボネート化合物から導かれる単量体単位を
   含む重合体よりなる固体飛跡検出器。