JPH04117484A - 放射線検出器用炭酸鉛蛍光体の光反射材の製法 - 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〕 本発明は放射線検出器、特に、炭酸鉛をシンチレータと
するシンチレーション検出器において、蛍光を有効に利
用するための光反射材の製法に関する。

［従来の技術〕 放射線を蛍光体（シンチレータ）によって光に変換し、
これを光検出素子（一般には光電変換素子）しこより電
気信号などに変換する放射線検出器においては、シンチ
レータからできるだけ多くの光子をとりだすことが精密
な測定のために重要である。

シンチレータ内に発生する光量は放射線のエネルギが同
じならシンチレータの物質によって決まる。光電変換素
子はこの光量の全部を利用できない。有効に利用される
光量はこれに集光効率を掛けたもので光学系の設計の重
要性はここにある。

蛍光はそのままでは光電変換素子への光取り出し意思外
のシンチレータ表面から逃げて失われるので、従来これ
らの表面は光反射材で被覆することが行われてきた。

光反射材とは、塗料（鉛白、酸化チタンなどを含む）、
粉末（酸化マグネシウム、硫酸バリウムなど）、プラス
チックのフィルム（テフロン）などで、表面をおおうも
のである。これらの光反射材の技術については、三浦、
菅、僕野著「放射線計開学」第５章（裳華房、１９６０
）に詳しく論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術では、これらの光反射材を用いる際に、 （１）コーティングの膜厚を一定にすることが難しい。

特に高分解能の位置検出型検出器では、シンチレータの
並ぶ位置の精度が重要になるため、膜厚にばらつきがあ
ると組立ての支障になる。

（２）コーティング層の光反射率を一定にすることが難
しい。

（３）光反射材の結晶表面への密着が悪く、機械的な強
度が小さい。

（４）光反射材の経時変化が大きいものがある。

（例えば酸化マグネシウム） などの問題があった。

一方、炭酸鉛（ＰｂＣＯｓ）結晶がシンチレータとして
有効であることが最近知られるようになった。（ＷＪ　
Ｈｏ５ｅｓ　ａｎｄ　Ｓ、Ｅ、Ｄｅｒｅｎｚｏ：Ｌｅａ
ｄｃａｒｂｏｎａｔｅ、ａ　ｎｅ％ｒ　ｆａｓｔ、ｈｅ
ａｖｙ　５ｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ；ＬＢＬ−２７８９
９、Ｓ、Ｅ、Ｄｅｒｅｎｚｏ　ｅｔ　ａｌ、：Ｐｒｏｓ
ｐｅｃｔｓ　ｆｏｒ　ｎｅｗｉｎｏｒｇａｎｉｃ　５ｃ
ｉｎｔｉｌｌａｔｏｒｓ；ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｎｕ
ｃｌ、Ｓｃｉ。

Ｎ５−３７．１９９０） その特長は （１）密度が太きく（６，６ｇ／ａｌ？）　、放射線（
ガンマ線）の吸収係数が大きいため、検出器の小型化が
可能で、高分解能の位置検出型検出器に適する。

（２）蛍光の減衰時間が短い（５，６ｎｓ）ため、同時
計数用のタイミング検出器や、高計数率条件で用いる検
出器に適する。

（３）蛍光の波長帯（ピークが４７５ｎｍ）は光電子増
倍管の感度に適合する。

（４）原料、製法ともに低コストでできる可能性がある
。

などである。

これらの特長は炭酸鉛シンチレータがポジトロン・エミ
ッション・トモグラフ（ＰＥＴ）の検出器用として有用
である可能性を示している。

本発明の目的は、この炭酸鉛シンチレータに使用する光
反射材に関して、一定の膜厚で、−様な反射率をもち、
密着性が良く、機械時強度が高く、寿命の長い光反射材
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明ではシンチレータ
の表面を改質させて光反射材に利用することにしたもの
である。鉛の化合物には鉛白をはじめ光反射率の高い物
質が多いので炭酸鉛はこの目的に適している。

炭酸鉛に強酸を作用させると炭酸が強酸基と入れ替わっ
た鉛の塩ができる。また塩基との作用によっても水酸化
物や塩基性塩を作る。これらの塩や水酸化物は不溶性で
、炭酸鉛の表面に成長する。

この時新たに成長する塩は炭酸鉛とは格子定数。

結晶構造などが異なるため、炭酸鉛の表面に多結晶の形
で析出して表面をおおう。また化学的な処理によって炭
酸鉛それ自体を多結晶に変化させて単結晶の表面をおお
うようにできる。これらの鉛化合物は通常白色で、炭酸
鉛の蛍光波長帯において、反射材として十分な性能をも
つ。

〔作用〕

またこれらの鉛化合物は結晶の表面が変化したものなの
で、全体が一度に形成でき、厚さの制御が行いやすく、
８来上がった膜の特性は一定になる。結晶の表面が変質
してできた層のため、層の密着性は強く、また酸化マグ
ネシウムのように変質することもなく、安定性に優れて
いる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図（ａ）、（ｂ）に示す。

第１図（ａ）は、光反射材を被覆する炭酸鉛シンチレー
タ、第１図（ｂ）は、炭酸鉛シンチレータに光反射材を
被覆するための装置である。炭酸鉛シンチレータ単結晶
１は、光電変換素子を取り付ける面２を通常鏡面に研磨
し、それ以外の面は用途に応じた表面粗さに仕上げであ
る。面２には耐薬品性の接着剤によって支持体３が接着
される。

支持体３は面の保護と結晶の固定を行うもので耐薬品性
の材料でできている。

支持体３を保持して炭酸鉛シンチレータ車結晶１は容器
４の中の薬品５に浸漬される。さらに数種類の薬品に順
次浸漬されることもある。また、気体を反応させるとき
には、支持体３ごと密閉された容器内に保持してから、
容器に気体を満たす。

薬品として硫酸を用いたときには、反応ＰｂＣ０ａ＋Ｈ
２Ｓ○４→Ｐ　ｂ　Ｓ　０４＋　Ｃ○２＋Ｈ２０・・・
（１） によって硫酸鉛（不溶性、白色）が析出する。

硝酸、塩酸などを使用するときは、これらの鉛塩の溶解
性が高いのでうまく行かない。しかし、溶解してイオン
になった鉛に塩基性の物質を作用させれば、反応 Ｐｂ２＋＋２０Ｈ−→Ｐｂ（ＯＨ）ｚ　　　　　・・・
（２）によって水酸化鉛（不溶性、白色）が析出する。

これ反応を行うためには、例えば酸性物質を加熱して気
化させて結晶と反応させる（硝酸、塩酸は比較的気化し
やすい。）。結晶表面にｐｂｚ＋ができた状態でアンモ
ニアのような揮発性の塩基性物質を作用させれば良い。

同時にできる塩（硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム
）は水で洗い流す。

また塩基性炭Ｗｔ鉛（鉛白、２ＰｂＣ○３・Ｐ　ｂ　（
ＯＨ）２）を析出させるには、酢酸の蒸気を結晶に作用
させてから二酸化炭素に接触させれば、次の反応が起こ
り鉛白く不溶性、白色）が生成する。

６Ｐｂ（ＯＨ）（ＣＨａＣＯＯ）＋２ＣＯｚ→２　Ｐ　
ｂ　ＣＯａ・Ｐ　ｂ　（ＯＨ）ｚ＋　３　Ｐ　ｂ　（Ｃ
ＨａＣＯＯ）＋　２Ｈ２０このときできる酢酸鉛は洗い
流すかアンモニアなどで中和した水酸化鉛を作り、（（
２）の反応）、酢酸アンモニウムは水などで洗い流す。

直接炭酸塩（炭酸ナトリウムＮａＣ０ａ、など）と反応
させれば、表面がとけて炭酸鉛を生じる。

これは母材の結晶と同じ物質だが生成の条件が違うので
単結晶にはならずに結晶の表面をおおう。

これも光反射材として利用できる。

なお、本発明は炭酸鉛のシンチレータだけに適用が限ら
れるものではなく、化学反応によって反射効率の良い物
質を生成するような材料であれば適用が可能である。Ｐ
ＥＴ用の検出器に広く用いられているＢＧ○（ＢｉａＧ
ｅａ○１２）や、高速のシンチレータであるＧＳ○（Ｇ
ｄｚＳｉ○５）においても適用回連である。

〔発明の効果〕

本発明によれば結晶の表面を化学的に処理するだけで、
次の効果が得られる。

（１）厚みの一定した光反射材層を得ることができる。

これは、単結晶という均質−様な材料の表面を一度に処
理できるため、条件が一定になり厚みにむらができにく
いためである。

（２）光学的反射率のむらのない光反射材層を得ること
ができる。これは、単結晶という均質−様な材料の表面
を一度に処理できるため光学的特性にむらができにくい
ためである。また結晶の表面が化学変化を起こしてでき
る皮膜があるため、結晶との密着が本質的に優れている
ことによる。

（３）結晶への密着が良く機械的に強度が大きい光反射
材層を得ることができる。これは、結晶の表面が光学変
化を起こしてできる皮膜であるため、結晶との密着が本
質的に優れていることによる。このため皮膜の機械的な
強度も大きい。

（４）寿命の長い光反射材層を得ることができる。

これは、形成された光反射材が、化学的に安定であるこ
とによる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。 （ａ）は、光反射材を被覆する炭酸鉛シンチレータ、（
ｂ）は、炭酸鉛シンチレータに光反射材を被覆するため
の装置例である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炭酸鉛の単結晶から成る蛍光体の放射線検出器の光
   検出素子に接合する表面を除いた他の表面を、硫酸，硝
   酸，塩酸などの酸性物質の中の少なくとも１物質，また
   は水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化バリウム
   などの塩基性物質の中の少なくとも１物質、または炭酸
   ナトリウムなどの炭酸塩の中の少なくとも１物質に浸漬
   反応させて、水酸化鉛，塩基性炭酸鉛，炭酸鉛，鉛水酸
   化物などの不透明物質層を上記他の表面に析出し光反射
   材の層を形成することを特徴とする放射線検出器用炭酸
   鉛蛍光体の光反射材の製法。