JPH0529674B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0529674B2 JPH0529674B2 JP22730689A JP22730689A JPH0529674B2 JP H0529674 B2 JPH0529674 B2 JP H0529674B2 JP 22730689 A JP22730689 A JP 22730689A JP 22730689 A JP22730689 A JP 22730689A JP H0529674 B2 JPH0529674 B2 JP H0529674B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plastic scintillator
- polysiloxane
- scintillating
- plastic
- scintillator according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 67
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 66
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 35
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 10
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 10
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 1,4-diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC=CC=2)C=C1 XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229930184652 p-Terphenyl Natural products 0.000 claims description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 8
- MASVCBBIUQRUKL-UHFFFAOYSA-N POPOP Chemical compound C=1N=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2OC(=CN=2)C=2C=CC=CC=2)OC=1C1=CC=CC=C1 MASVCBBIUQRUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 4
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HVQAJTFOCKOKIN-UHFFFAOYSA-N flavonol Chemical compound O1C2=CC=CC=C2C(=O)C(O)=C1C1=CC=CC=C1 HVQAJTFOCKOKIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 4
- OURODNXVJUWPMZ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diphenylanthracene Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=C2C(C=CC=C2)=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 OURODNXVJUWPMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KLCLIOISYBHYDZ-UHFFFAOYSA-N 1,4,4-triphenylbuta-1,3-dienylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)=CC=C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 KLCLIOISYBHYDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WCPAKWJPBJAGKN-UHFFFAOYSA-N oxadiazole Chemical compound C1=CON=N1 WCPAKWJPBJAGKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GPRIERYVMZVKTC-UHFFFAOYSA-N p-quaterphenyl Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC=CC=2)C=C1 GPRIERYVMZVKTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UIDJAFJQNGAZNX-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethyl-3-(2-phenylphenyl)benzene Chemical group CC1=CC=CC(C=2C(=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1C UIDJAFJQNGAZNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LVGFRPAOGMTYBA-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethyl-3-[2-(2-phenylphenyl)phenyl]benzene Chemical group CC=1C(=C(C=CC=1)C=1C(=CC=CC=1)C=1C(=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1)C LVGFRPAOGMTYBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OMCUOJTVNIHQTI-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(4-phenylphenyl)benzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC=CC=2)C=C1 OMCUOJTVNIHQTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QKLPIYTUUFFRLV-YTEMWHBBSA-N 1,4-bis[(e)-2-(2-methylphenyl)ethenyl]benzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1\C=C\C(C=C1)=CC=C1\C=C\C1=CC=CC=C1C QKLPIYTUUFFRLV-YTEMWHBBSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 claims description 2
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 claims description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 2
- NYMPGSQKHIOWIO-UHFFFAOYSA-N hydroxy(diphenyl)silicon Chemical class C=1C=CC=CC=1[Si](O)C1=CC=CC=C1 NYMPGSQKHIOWIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PJULCNAVAGQLAT-UHFFFAOYSA-N indeno[2,1-a]fluorene Chemical compound C1=CC=C2C=C3C4=CC5=CC=CC=C5C4=CC=C3C2=C1 PJULCNAVAGQLAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims 1
- JLZUZNKTTIRERF-UHFFFAOYSA-N tetraphenylethylene Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)=C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 JLZUZNKTTIRERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 37
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 4
- 238000012644 addition polymerization Methods 0.000 description 3
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical group [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GHMBGSQGEDPNPA-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylphenyl)-1,3-oxazole Chemical compound C1=COC(C=2C(=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=N1 GHMBGSQGEDPNPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- NWVVVBRKAWDGAB-UHFFFAOYSA-N p-methoxyphenol Chemical compound COC1=CC=C(O)C=C1 NWVVVBRKAWDGAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- KTKBSQQFOQLVFA-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(2-methylbutan-2-yl)-3-(2-phenylphenyl)benzene Chemical group C(C)(C)(CC)C=1C(=C(C=CC=1)C=1C(=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1)C(C)(C)CC KTKBSQQFOQLVFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMWXYAYKNVNUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis[2-(2-methylphenyl)ethenyl]benzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C=CC1=CC=CC=C1C=CC1=CC=CC=C1C OMWXYAYKNVNUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZJFKLNIIHVDHI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis[4-(3-methylpentan-3-yl)phenyl]benzene Chemical group CC(CC)(CC)C1=CC=C(C=C1)C=1C(=CC=CC=1)C1=CC=C(C=C1)C(CC)(CC)C BZJFKLNIIHVDHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)CCC(C)(C)OOC(C)(C)C DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNPMDUDIDCXVCH-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-3-(3-piperazin-1-ylpropyl)pyrazol-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound O=C(CN1C=C(C(CCCN2CCNCC2)=N1)C1=CN=C(NC2CC3=C(C2)C=CC=C3)N=C1)N1CCC2=C(C1)N=NN2 VNPMDUDIDCXVCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 1
- NOKUWSXLHXMAOM-UHFFFAOYSA-N hydroxy(phenyl)silicon Chemical class O[Si]C1=CC=CC=C1 NOKUWSXLHXMAOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- DSSXKBBEJCDMBT-UHFFFAOYSA-M lead(2+);octanoate Chemical compound [Pb+2].CCCCCCCC([O-])=O DSSXKBBEJCDMBT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- PJANXHGTPQOBST-UHFFFAOYSA-N stilbene Chemical class C=1C=CC=CC=1C=CC1=CC=CC=C1 PJANXHGTPQOBST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSBAEPSJVUENNK-UHFFFAOYSA-L tin(ii) 2-ethylhexanoate Chemical compound [Sn+2].CCCCC(CC)C([O-])=O.CCCCC(CC)C([O-])=O KSBAEPSJVUENNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/203—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being made of plastics
Description
産業上の利用分野
本発明は新規なプラスチツクシンチレータに関
するものである。 従来の技術 シンチレーシヨン(蛍光発光)物質は、放射線
の検出および測定に用いられている。シンチレー
タは放射性元素の放出する核分裂片が出すエネル
ギーを吸収できる物質で構成されている。吸収さ
れたエネルギーはシンチレータ中に含まれる螢光
物質を励起し、それによつて螢光物質が発光す
る。このようなシンチレータは種々の応用、例え
ば、放射性鉱床の発見、放射性汚染の検出および
測定等において利用できる。 α線やβ線のような荷電粒子で構成される放射
線が物質を通過すると、これらの放射線はそのエ
ネルギーを失う一方、その物質の原子または分子
をイオン化し、励起し、または解離させる。一
方、このようにして放射線が失つたエネルギー
は、物質中に蓄積された後、熱運動の形のエネル
ギーに変換されるか、電磁波の形で放出される。
特に、上記放射線が通過する物質が螢光物質また
は燐螢光物質である場合には、励起されたエネル
ギーの大部分が可視領域内の波長の光として放出
される。この発光現象は「シンチレーシヨン」と
呼ばれる。また、γ線や中性子線のような電荷を
持たない放射線の場合には、放射線が物質と相互
作用した際に放出される二次的な荷電粒子の作用
によつて、上記と類似した現象が起こる。 シンチレーシヨンを起こすことのできる物質は
一般にシンチレータと呼ばれている。シンチレー
タの具体例は、タリウムで活性化した沃化ナトリ
ウムに代表される無機結晶、アントラセンに代表
される有機結晶、テルフエニル(ジフエニルベン
ゼン)のキシレン溶液に代表される有機溶液およ
びテルフエニル−ポリスチレンに代表されるプラ
スチツクシンチレータである。これらの物質は放
射線の検出用発光体として広く用いられている。
これらのシンチレータの中で、特にプラスチツク
シンチレータは取扱いが簡単で、所望の大きな形
に容易に成型可能であるという利点があるので、
宇宙線の研究や粒子加速器を用いた高エネルギー
物理学の研究の分野において不可欠の装置として
の実用性が見い出されている。近年、高エネルギ
ー物理学の研究分野における大型粒子加速器の開
発にともなつて、大型プラスチツクシンチレータ
に対する要求が多くなつている。このようなプラ
スチツクシンチレータに期待される特性の中で、
発光量と透明度によつて表わされるシンチレータ
の基本特性の他に、現在では、加工性が高いこと
が重要な要求項目となつている。 これまでプラスチツクシンチレータに用いられ
てきた透明樹脂は、ポリスチレンやポリビニルト
ルエン等のスチレンを基材とした樹脂に限られて
きた。マトリツクス(母材)としてこれらの樹脂
を用いたプラスチツクシンチレータは、種々の理
由で生じる表面上の微小な亀裂が大きく成り易い
という欠点がある。これらのプラスチツクシンチ
レータは、例えば、その内側表面上で光が全反射
して、内部に発生した光を光電子増倍管等の検出
器へと効果的に送ることができなくなる場合が多
い。従つて、一般に、プラスチツクシンチレータ
はよく研磨された状態で使用されている。しか
し、従来のスチレンを基材とした樹脂を用いたプ
ラスチツクシンチレータは、研磨時に亀裂が生じ
易く、また、表面を洗浄するためにアルコール等
の溶剤でシンチレータを拭くと、使用中に亀裂を
生じる傾向がある。このような欠点のために、従
来のスチレンを基材としたプラスチツクシンチレ
ータは、発光率が高いという優れた利点にもかか
わらず、プラスチツクシンチレータの研磨作業お
よび取付け作業に従事するユーザーに熟練した技
術と高度な作業が要求されるという欠点があつ
た。従つて、大型のプラスチツクシンチレータを
大量に消費しなければならない応用においては、
従来のスチレンを基材としたプラスチツクシンチ
レータは必らずしも実用的であるとは認められて
いない。 以上の問題点を解決するため、マトリツクス樹
脂として、低価格のアクリル樹脂を使用したプラ
スチツクシンチレータが最近開発された。アクリ
ルポリマーは主として大量のシンチレータを製造
するために、コストメリツトの観点から採用され
ている。 これらのプラスチツクから光を発生させるため
には、高効率の燐光特性を有するものとして知ら
れている有機分子を種々組合せて、しかも、少量
だけこれらののプラスチツクに添加する。こうし
た分子にはp−テルフエニルおよびナフタレンが
ある。 1975年5月27日発行のハイマン(Hyman Jr)
のアメリカ合衆国特許第3886082号はこのような
プラスチツクシンチレータ材料の一例を開示して
いる。ハイマン特許に開示されたシンチレータ
は、ホストプラスチツクとしてアクリルポリマー
およびコポリマーを採用し、また螢光添加剤とし
てビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、ペリレ
ン、テトラフエニルブタジエン、ジフエニルアン
トラセン、ビス(フエニルオキサゾリルベンゼ
ン)およびジメチルビス(フエニルオキサゾリル
ベンゼン)を用いている。 1979年12月25日発行のシエグリスト
(Siegrist)達によるアメリカ合衆国特許第
4180479号にはシンチレータの螢光剤としての
種々のスチルベン誘導体の使用が開示されてい
る。 従来のシンチレータの欠点は、200℃以上の温
度で使用するのに適したホストポリマーが1つも
ないという点にある。例えば、非架橋のポリビニ
ルトルエンの最高温度は75℃であり、架橋ポリビ
ニルトルエンの最高温度は100℃である。最も高
い耐熱性をもつ従来のポリマーは最高温度150℃
のアクリルコポリマーである。 さらに、アクリル樹脂は、スチレンを基材とし
た樹脂とは違つて、それ自体シンチレータではな
い。従つて、このプラスチツクシンチレータに
は、プラスチツクシンチレータとしての基本特性
である発光率が不十分であるという致命的な欠点
がある。この欠点は、アクリル樹脂中に、例えば
ナフタレンまたはスチレン等のシンチレーテイン
グ物質を高濃度で溶解させることによりある程度
矯正できる〔ニユークリアー インストルメンツ
アンド メソツズ(Nuclear Instruments and
Methods 169、57−64(1980)〕。しかし、この改
良型シンチレータはシンチレーテイング物質を高
濃度に含有しているので、アクリル樹脂固有の優
れた機械的特性が失われてしまう。一般に、アク
リル樹脂中にシンチレーテイング物質を高濃度で
添加する際には、溶解度とコストとを考慮して、
ナフタレンを1〜15重量%用いている。ナフタレ
ンを含むプラスチツクシンチレータには、放射線
がシンチレータを通過してからの光の減衰時間が
長いという欠点、すなわち放射線に対するシンチ
レータの反応が遅いという欠点がある。こうした
欠点によつて、マトリツクス樹脂としてアクリル
樹脂を用いたプラスチツクシンチレータの用途と
考えられる応用範囲は制限されている。 現在公知のプラスチツクシンチレータは放射線
損傷に対してかなり敏感であるということはよく
知られている〔マツテム(Mattem)達、IEEE
Trans.Nucl.Sc.NS−21、81(1974)〕。この理由は
2つある。先ず第1に、放射線によりプラスチツ
ク本体中にカラーセンターが形成され、その結
果、強い光の吸収が起こる。従つて、このシンチ
レータのエネルギーの較正曲線は時間お共に変化
し、しかも、エネルギーの入射位置によつて発光
量が変わつてしまう。第2に、従来用いられたき
た有機蛍光体は放射線によつて分解されるため、
光の出力が減少する〔マリーニ(Marini)達、
「有機シンチレーシヨン材料の放射線損傷」
(Radiation Damage to Organic Scinti−
llation Materials)CERN 85−08、スイス、ジ
ユネーブ、1985年6月26日〕。 現在の主要な用途である高エネルギー物理学の
分野と宇宙科学の分野における要求を満たすため
には、放射線に対する耐久性が、現在入手可能な
プラスチツクシンチレータの少なくとも、100倍
あるプラスチツクシンチレータ検出器が望まれて
いる。こうした新しい要求は、シカゴのフエルミ
国立研究所(Fermi National Laboratory)の
最新施設、ジユネーブの大型電子照射施設
(Large Electron Position Facility)、アメリカ
合衆国で計画されている超伝導スーパーコリダ
(Superconducting Super Collider)等の新しい
加速器に関連した高エネルギー設備で生じてい
る。さらに、シンチレーシヨン検出器を携えて行
われた数年にわたる長期の宇宙飛行では、シンチ
レータの性能が放射線損傷によつて実質的に低下
したことが認められている。 放射線に対して強いシンチレーテイングプラス
チツクとは、例えば107Radsという多量の放射線
がプラスチツクに入射した場合でも機能し続ける
検出器である。また、高速シンチレーテイングプ
ラスチツクとは、イオン化放射線の通過後約1ナ
ノ秒(10-9秒)の短時間で発光が生じるようなシ
ンチレーテイングプラスチツクをいう。 発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、従来用いられてきたプラスチ
ツクシンチレータに付随する上記問題点が無く、
放射線検出器として有用な、放射線に対して強い
新規な高速シンチレーテイングプラスチツクを提
供することにある。 課題を解決するための手段 上記目的およびその他の目的を達成するために
本発明によつて提供されるプラスチツクシンチレ
ーテイング組成物は、少なくとも一種類のシンチ
レーテイング物質を含む光学的に実質的に透明な
ポリジオルガノシロキサンのマトリツクスによつ
て構成さ円ている。 作 用 シリカ中の珪素−酸素結合が放射線損傷に対し
非常に耐久性があり、従つて、ガラス内では高放
射線量に対して良好な光線透過性が維持できると
いうことは知られている。 本発明では、珪素と酸素を含むポリマーをプラ
スチツクシンチレータの候補として研究した。そ
の結果、種々のポリシロキサンが、優れた光透過
性と極めて優れた耐放射線損傷特性とを有すると
いうことを確認した。このようなポリマーの2つ
に、ポリジメチルシロキサンとポリジフエニルシ
ロキサンがある。これらのポリシロキサンは、可
視領域内での同一減衰量の光の透過に対して、前
記の各有機重合体のプラスチツクに比較して、約
100倍の放射線量に耐えることが可能である。ポ
リシロキサンの物理的硬度/柔軟の度合いは、シ
ロキサン鎖に対する有機側鎖基としてメチル、エ
チル、シクロヘキシル、フエニル、さらには、よ
り複雑な基を適当に選択することによつて調整す
ることができる。2つ以上のシロキサンのコポリ
マーを使用することもできる。 実際には、本発明では光学的に実質的に透明な
以下の構造式を有するポリシロキサンを用いるこ
とができる: (ここで、nは1〜3で、mは重合度であり、R
は、例えばメチル、エチルのような低級アルキ
ル、シクロヘキシルのようなシクロアルキル、フ
エニル、ビニルまたは水素を表わす)。 Rが全てメチルであるポリシロキサンにはシン
チレーテイング特性はない。従つて、このポリシ
ロキサンにはナフタレン、p−テルフエニルまた
はスチレンのようなシンチレーテイング物質を多
量に溶解させる必要がある。 R基の幾つかがフエニルであるシロキサンの場
合には、そのポリマーはシンチレーテイング特性
を有しており、このポリマーは電磁エネルギーそ
の内部に溶解させた有機螢光物質に効果的に移行
させることができる。従つて、フエニル置換した
ポリシロキサンは、溶解させるシンチレーテイン
グ物質の量が前記のポリマーよりも少量でよいの
で、好ましいものである。このポリシロキサンシ
ンチレータからの光出力は、ポリマーのフエニル
濃度によつて決まる。さらに、フエニル基はプラ
スチツクの体積弾性率と耐放射線特性を向上させ
る。 上記ポリシロキサンは必ずしも線状である必要
はなく、構造に剛性を付与させる下記のような枝
を含んでいてもよい:
するものである。 従来の技術 シンチレーシヨン(蛍光発光)物質は、放射線
の検出および測定に用いられている。シンチレー
タは放射性元素の放出する核分裂片が出すエネル
ギーを吸収できる物質で構成されている。吸収さ
れたエネルギーはシンチレータ中に含まれる螢光
物質を励起し、それによつて螢光物質が発光す
る。このようなシンチレータは種々の応用、例え
ば、放射性鉱床の発見、放射性汚染の検出および
測定等において利用できる。 α線やβ線のような荷電粒子で構成される放射
線が物質を通過すると、これらの放射線はそのエ
ネルギーを失う一方、その物質の原子または分子
をイオン化し、励起し、または解離させる。一
方、このようにして放射線が失つたエネルギー
は、物質中に蓄積された後、熱運動の形のエネル
ギーに変換されるか、電磁波の形で放出される。
特に、上記放射線が通過する物質が螢光物質また
は燐螢光物質である場合には、励起されたエネル
ギーの大部分が可視領域内の波長の光として放出
される。この発光現象は「シンチレーシヨン」と
呼ばれる。また、γ線や中性子線のような電荷を
持たない放射線の場合には、放射線が物質と相互
作用した際に放出される二次的な荷電粒子の作用
によつて、上記と類似した現象が起こる。 シンチレーシヨンを起こすことのできる物質は
一般にシンチレータと呼ばれている。シンチレー
タの具体例は、タリウムで活性化した沃化ナトリ
ウムに代表される無機結晶、アントラセンに代表
される有機結晶、テルフエニル(ジフエニルベン
ゼン)のキシレン溶液に代表される有機溶液およ
びテルフエニル−ポリスチレンに代表されるプラ
スチツクシンチレータである。これらの物質は放
射線の検出用発光体として広く用いられている。
これらのシンチレータの中で、特にプラスチツク
シンチレータは取扱いが簡単で、所望の大きな形
に容易に成型可能であるという利点があるので、
宇宙線の研究や粒子加速器を用いた高エネルギー
物理学の研究の分野において不可欠の装置として
の実用性が見い出されている。近年、高エネルギ
ー物理学の研究分野における大型粒子加速器の開
発にともなつて、大型プラスチツクシンチレータ
に対する要求が多くなつている。このようなプラ
スチツクシンチレータに期待される特性の中で、
発光量と透明度によつて表わされるシンチレータ
の基本特性の他に、現在では、加工性が高いこと
が重要な要求項目となつている。 これまでプラスチツクシンチレータに用いられ
てきた透明樹脂は、ポリスチレンやポリビニルト
ルエン等のスチレンを基材とした樹脂に限られて
きた。マトリツクス(母材)としてこれらの樹脂
を用いたプラスチツクシンチレータは、種々の理
由で生じる表面上の微小な亀裂が大きく成り易い
という欠点がある。これらのプラスチツクシンチ
レータは、例えば、その内側表面上で光が全反射
して、内部に発生した光を光電子増倍管等の検出
器へと効果的に送ることができなくなる場合が多
い。従つて、一般に、プラスチツクシンチレータ
はよく研磨された状態で使用されている。しか
し、従来のスチレンを基材とした樹脂を用いたプ
ラスチツクシンチレータは、研磨時に亀裂が生じ
易く、また、表面を洗浄するためにアルコール等
の溶剤でシンチレータを拭くと、使用中に亀裂を
生じる傾向がある。このような欠点のために、従
来のスチレンを基材としたプラスチツクシンチレ
ータは、発光率が高いという優れた利点にもかか
わらず、プラスチツクシンチレータの研磨作業お
よび取付け作業に従事するユーザーに熟練した技
術と高度な作業が要求されるという欠点があつ
た。従つて、大型のプラスチツクシンチレータを
大量に消費しなければならない応用においては、
従来のスチレンを基材としたプラスチツクシンチ
レータは必らずしも実用的であるとは認められて
いない。 以上の問題点を解決するため、マトリツクス樹
脂として、低価格のアクリル樹脂を使用したプラ
スチツクシンチレータが最近開発された。アクリ
ルポリマーは主として大量のシンチレータを製造
するために、コストメリツトの観点から採用され
ている。 これらのプラスチツクから光を発生させるため
には、高効率の燐光特性を有するものとして知ら
れている有機分子を種々組合せて、しかも、少量
だけこれらののプラスチツクに添加する。こうし
た分子にはp−テルフエニルおよびナフタレンが
ある。 1975年5月27日発行のハイマン(Hyman Jr)
のアメリカ合衆国特許第3886082号はこのような
プラスチツクシンチレータ材料の一例を開示して
いる。ハイマン特許に開示されたシンチレータ
は、ホストプラスチツクとしてアクリルポリマー
およびコポリマーを採用し、また螢光添加剤とし
てビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、ペリレ
ン、テトラフエニルブタジエン、ジフエニルアン
トラセン、ビス(フエニルオキサゾリルベンゼ
ン)およびジメチルビス(フエニルオキサゾリル
ベンゼン)を用いている。 1979年12月25日発行のシエグリスト
(Siegrist)達によるアメリカ合衆国特許第
4180479号にはシンチレータの螢光剤としての
種々のスチルベン誘導体の使用が開示されてい
る。 従来のシンチレータの欠点は、200℃以上の温
度で使用するのに適したホストポリマーが1つも
ないという点にある。例えば、非架橋のポリビニ
ルトルエンの最高温度は75℃であり、架橋ポリビ
ニルトルエンの最高温度は100℃である。最も高
い耐熱性をもつ従来のポリマーは最高温度150℃
のアクリルコポリマーである。 さらに、アクリル樹脂は、スチレンを基材とし
た樹脂とは違つて、それ自体シンチレータではな
い。従つて、このプラスチツクシンチレータに
は、プラスチツクシンチレータとしての基本特性
である発光率が不十分であるという致命的な欠点
がある。この欠点は、アクリル樹脂中に、例えば
ナフタレンまたはスチレン等のシンチレーテイン
グ物質を高濃度で溶解させることによりある程度
矯正できる〔ニユークリアー インストルメンツ
アンド メソツズ(Nuclear Instruments and
Methods 169、57−64(1980)〕。しかし、この改
良型シンチレータはシンチレーテイング物質を高
濃度に含有しているので、アクリル樹脂固有の優
れた機械的特性が失われてしまう。一般に、アク
リル樹脂中にシンチレーテイング物質を高濃度で
添加する際には、溶解度とコストとを考慮して、
ナフタレンを1〜15重量%用いている。ナフタレ
ンを含むプラスチツクシンチレータには、放射線
がシンチレータを通過してからの光の減衰時間が
長いという欠点、すなわち放射線に対するシンチ
レータの反応が遅いという欠点がある。こうした
欠点によつて、マトリツクス樹脂としてアクリル
樹脂を用いたプラスチツクシンチレータの用途と
考えられる応用範囲は制限されている。 現在公知のプラスチツクシンチレータは放射線
損傷に対してかなり敏感であるということはよく
知られている〔マツテム(Mattem)達、IEEE
Trans.Nucl.Sc.NS−21、81(1974)〕。この理由は
2つある。先ず第1に、放射線によりプラスチツ
ク本体中にカラーセンターが形成され、その結
果、強い光の吸収が起こる。従つて、このシンチ
レータのエネルギーの較正曲線は時間お共に変化
し、しかも、エネルギーの入射位置によつて発光
量が変わつてしまう。第2に、従来用いられたき
た有機蛍光体は放射線によつて分解されるため、
光の出力が減少する〔マリーニ(Marini)達、
「有機シンチレーシヨン材料の放射線損傷」
(Radiation Damage to Organic Scinti−
llation Materials)CERN 85−08、スイス、ジ
ユネーブ、1985年6月26日〕。 現在の主要な用途である高エネルギー物理学の
分野と宇宙科学の分野における要求を満たすため
には、放射線に対する耐久性が、現在入手可能な
プラスチツクシンチレータの少なくとも、100倍
あるプラスチツクシンチレータ検出器が望まれて
いる。こうした新しい要求は、シカゴのフエルミ
国立研究所(Fermi National Laboratory)の
最新施設、ジユネーブの大型電子照射施設
(Large Electron Position Facility)、アメリカ
合衆国で計画されている超伝導スーパーコリダ
(Superconducting Super Collider)等の新しい
加速器に関連した高エネルギー設備で生じてい
る。さらに、シンチレーシヨン検出器を携えて行
われた数年にわたる長期の宇宙飛行では、シンチ
レータの性能が放射線損傷によつて実質的に低下
したことが認められている。 放射線に対して強いシンチレーテイングプラス
チツクとは、例えば107Radsという多量の放射線
がプラスチツクに入射した場合でも機能し続ける
検出器である。また、高速シンチレーテイングプ
ラスチツクとは、イオン化放射線の通過後約1ナ
ノ秒(10-9秒)の短時間で発光が生じるようなシ
ンチレーテイングプラスチツクをいう。 発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、従来用いられてきたプラスチ
ツクシンチレータに付随する上記問題点が無く、
放射線検出器として有用な、放射線に対して強い
新規な高速シンチレーテイングプラスチツクを提
供することにある。 課題を解決するための手段 上記目的およびその他の目的を達成するために
本発明によつて提供されるプラスチツクシンチレ
ーテイング組成物は、少なくとも一種類のシンチ
レーテイング物質を含む光学的に実質的に透明な
ポリジオルガノシロキサンのマトリツクスによつ
て構成さ円ている。 作 用 シリカ中の珪素−酸素結合が放射線損傷に対し
非常に耐久性があり、従つて、ガラス内では高放
射線量に対して良好な光線透過性が維持できると
いうことは知られている。 本発明では、珪素と酸素を含むポリマーをプラ
スチツクシンチレータの候補として研究した。そ
の結果、種々のポリシロキサンが、優れた光透過
性と極めて優れた耐放射線損傷特性とを有すると
いうことを確認した。このようなポリマーの2つ
に、ポリジメチルシロキサンとポリジフエニルシ
ロキサンがある。これらのポリシロキサンは、可
視領域内での同一減衰量の光の透過に対して、前
記の各有機重合体のプラスチツクに比較して、約
100倍の放射線量に耐えることが可能である。ポ
リシロキサンの物理的硬度/柔軟の度合いは、シ
ロキサン鎖に対する有機側鎖基としてメチル、エ
チル、シクロヘキシル、フエニル、さらには、よ
り複雑な基を適当に選択することによつて調整す
ることができる。2つ以上のシロキサンのコポリ
マーを使用することもできる。 実際には、本発明では光学的に実質的に透明な
以下の構造式を有するポリシロキサンを用いるこ
とができる: (ここで、nは1〜3で、mは重合度であり、R
は、例えばメチル、エチルのような低級アルキ
ル、シクロヘキシルのようなシクロアルキル、フ
エニル、ビニルまたは水素を表わす)。 Rが全てメチルであるポリシロキサンにはシン
チレーテイング特性はない。従つて、このポリシ
ロキサンにはナフタレン、p−テルフエニルまた
はスチレンのようなシンチレーテイング物質を多
量に溶解させる必要がある。 R基の幾つかがフエニルであるシロキサンの場
合には、そのポリマーはシンチレーテイング特性
を有しており、このポリマーは電磁エネルギーそ
の内部に溶解させた有機螢光物質に効果的に移行
させることができる。従つて、フエニル置換した
ポリシロキサンは、溶解させるシンチレーテイン
グ物質の量が前記のポリマーよりも少量でよいの
で、好ましいものである。このポリシロキサンシ
ンチレータからの光出力は、ポリマーのフエニル
濃度によつて決まる。さらに、フエニル基はプラ
スチツクの体積弾性率と耐放射線特性を向上させ
る。 上記ポリシロキサンは必ずしも線状である必要
はなく、構造に剛性を付与させる下記のような枝
を含んでいてもよい:
【式】または
【式】
R基の幾つかがビニルで、他が水素であるシロ
キサンでは架橋が起こり、その結果、プラスチツ
クの靱性、引張り強度および寸法安定性が向上す
る。 ポリシクロシサンプラスチツクシンチレータを
製造する場合には、上記置換基を種々組合せるこ
とによつて、所望の特性を有する材料を用いるこ
とができる。例えば、ジメチルジフエニルシロキ
サンコポリマーや、ビニル末端基を有するメチル
ヒドロジメチルシロキサコポリマーとジメチルジ
フエニルシロキサンコポリマーとのブレンドが望
ましい結果を与える。 重合度mは少なくとも2であり、その上限は各
R置換基の特性と所望するポリマーの特性とによ
つて決まる。重合度の上限は、当業者が各応用毎
に簡単実験をすることで決めることができる。 低分子量シリコンは液体であり、フエニル置換
基を多量ち含んでいない場合には、p−テルフエ
ニルのような有機シンチレーテイング化合物を少
量溶解させることによつて優れた液体シンチレー
タになる。この液体シンチレータも高いた耐放射
線劣化特性を示す。 シンチレーテイング物質は種々の方法でポリシ
ロキサン中に導入または配合することができる。 例えば、シンチレーテイング物質を重合前のシ
クロシサンモノマー中に溶解することによつて、
得られたプラスチツク中に分散または溶解させる
ことができる。 また、シンチレーテイング物質をシロキサンモ
ノマーに共有結合させ、重合によつて、ポリマー
分子自体と結合させることもできる。 適当なシンチレーテイング物質には、例えば、
p−テルフエニル、インデノーフルオレン、p−
クアテルフエニル、p−キンキフエニル、ジフエ
ニルアントラセン、ジメチルテルフエニル、ジメ
チルクアテルフエニル、ジ−t−アミルテルフエ
ニル、4,4″−ビス(3−メチル−3−ペンチ
ル)テルフエニルおよびさらに高級なオリゴフエ
ニレン類等の芳香族炭化水素が含まれる。 放射線安定性に優れたその他のシンチレーテイ
ング物質群としては、外側フエニル環のパラ位置
にアルコキシ基をもつ2置換された1,3,4−
オキサジアゾールのオリゴマー類がある。 マトリツクスは、上記ポリシロキサンとそれ以
外のボリマーとのコポリマー、ブレンドまたはイ
ンターペネクレート(相互侵入型)ポリマーにす
ることができる。それ以外のボリマーの例として
は、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリエステルおよびこれらの
混合がある。 放射線に対する耐久性の測定実験の結果、p−
クアテルフエニルは、市販プラスチツクシンチレ
ータの蛍光剤として過去に用いられてきたp−テ
ルフエニル(PTP)の約2〜4倍の耐久性があ
ることが証明されている「シヤーン(Sharn)、
ジヤーナル オブ ケミカル フイジツクス
(Journal of Chemical Physics)第34巻 第240
頁(1961)〕。適当に可溶化置換したセクシフエニ
ルの耐放射線特性を測定したところ、セクシフエ
ニルはクアテルフエニルよりも放射線安定度がは
るかに高かつた。一般的には、化合物中のフエニ
ル環の数が増加する程、放射線に強いオリゴフエ
ニルとなる。オリゴフエニルの可溶性はいくつか
の方法で変えることができる。その一つは、例え
ば、カルボキシレート等の極性のあるイオン性の
官能基を、望ましくは橋かけ炭素またはその他の
飽和炭素上に導入する方法であり、別の方法は、
末端フエニル環状の1位または2位の二つの位置
をメチルまたはこれにより複雑な基で置換する方
法である。 各蛍光体の可溶性は各プレポリマーで異なり、
どの方法が適当かは蛍光物質の所望濃度をいくら
にするかによつて決まる。ポリシロキサン中の蛍
光体の最適濃度は約0.1〜1.5重量%の間である
が、約0.01〜10重量%の間の濃度でも操作可能で
ある。 用途によつては、ポリマー中に一種類以上の蛍
光物質を導入するのが有益である。第二の蛍光物
質は、第一の蛍光物質から出た光を吸収して、そ
れよりも長い波長の光を再発光させるのに用いる
ことができる。波長がより長い光は、プラスチツ
クシンチレータの外側の光感応検出器により適し
ているであろう。また、波長の長い光の方が非常
に高い放射線量に曝された後にポリマーで減衰さ
れる距離(パス)がより長くなる。 この波長シフタに適したものとしては、ジフエ
ニルスチルベンベンジミダゾ−ベンズイソチノリ
ン−7−オン、7−アザミドール、1,4−ビス
−〔2−(5−フエニルオクサゾリル)〕−ベンゼ
ン、p−ビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、
テトラフエニルブタジエン、3−ヒドロキシフラ
ボン、クマリンおよび6員環の可溶性オリゴフエ
ニル、7,7′−ビス(4−メトキシフエノール)
−9,9,9′,9′−テトラキス−(2−メトキシ
エチル)−2,2′−ビフルオレンがある。後半の
化合物は、フエニル環の数が多いため、特に放射
線安定性に優れている。 共有結合したシンチレーテイング物質を含むポ
リシロキサンは、上記シンチレーテイング物質の
一つとビニル置換基との合成により製造すること
ができる。この場合には、シンチレーテイング化
合物をR置換基が水素であるプレポリマーと混合
し、次いで、重合させる。シンチレーテイング物
質はビニル基とシロキサンの水素原子との反応に
よりポリマーと共有結合を形成する。変形例とし
ては、ビニル置換基を有するシンチレーテイング
物質を、側鎖または末端位置にビニル基のR置換
基を有するプレポリマーと混合し、過酸化物触媒
を用いて重合させることによつて、シンチレータ
をポリマーに共有結合させる。 シロキサンの重合には従来公知の任意の方法を
用いることができ、シリコーンポリマーの置換基
(R′s)の種類、枝分れ度および分子量に応じて最
適な硬化方法、架橋方法または重合方法を用いる
ことができる。メチル基またはビニル基を含むポ
リマーの場合には高温架橋(HTV)方法が用い
られる。架橋は触媒として過酸化物を用いて付加
重合により行われる。この場合には、プレポリマ
ーと触媒とを混合した後に、プレポリマーの特性
に応じて1時間の間100〜150℃に加熱する。この
間、混合物を真空下に維持して、最終的生成物中
に気泡が入らないようにする。 採用可能な第二の一般的な付加重合方法は触媒
として白金鎖体を使用して、ビニル側鎖で置換さ
れた、または、ビニル側鎖を末端に有するポリマ
ーヘシリコーン水素化物を付加重合する方法であ
る。このハイドロシレーシヨン反応は5〜10ppm
の白金の存在下で、20分間以上、高温、例えば、
約150℃で行われる。 第三の一般的方法は、オクタン酸錫またはオク
タン酸鉛等の金属塩の存在下でポリヒドロシロキ
サンポリマーとシラノール末端基を有するポリマ
ーとを反応させるものである。このポリマーは、
100〜150℃で硬化する。水素ガスを重合中に除去
すするために、反応は真空下で行う。 その他の方法は、シラノール末端基を有するプ
レポリマーを縮合させる方法である。この反応で
は酸触媒を用い、縮合物として水が生成される。 実施例 1 ジメチルシロキサンとジフエニルシロキサンと
のコポリマーを基材としたプラスチツクシンチレ
ータを以下のようにして製造した。 0.3%の2−(p−デシロキシフエニル)−5−
フエニル−1,3,4−オキサジアゾールを、同
量のジメチルシロキサンおよびフエニルシロキサ
ンと混合した。1重量%の2,5−ジメチルビス
(t−ブチル−ペロキシ)ヘキサンを添加し、混
合物を150℃8時間硬化させた。 このシンチレーテイングプラスチツクの特性は
以下のようにして求めた。 シンチレーテイングプラスチツクの効率は、市
販のプラスチツクシンチレータ「ニユークリアエ
ンタープライズ(Nuclear Enterprises)102A
型」の発光強度との比較により測定した。後者の
シンチレータは、ポリビニルトルエンをプラスチ
ツクマトリツクスとしており、主螢光物質および
波長シフタ物質として、約2重量%のp−テルフ
エニルと、0.1重量%の(1,4−ビス−〔2−
(5−フエニルオキサゾリル)〕−ベンゼン
(POPOP)とをそれぞれプラスチツク中に溶解
させたものである。本発明のシンチレータは、当
初、上記「ニユークリアエンタープライズ 102
A」シンチレータの発光量の60%の発光量を示し
た。本発明のシンチレーテイングプラスチツクの
吸収一発光スペクトルを測定して、蛍光物質との
関係を求めた。また、本発明のシンチレータの放
射線に対する耐久性を60C0源から5×106Radの
放射線を照射して、発光量の振幅が10%劣化する
度合いによつて測定した。その結果、この劣化度
は市販の上記「ニユークリアエンタープライズ
102 A」型の場合には、75%の光損失に相当する
ことが分かつた。 さらに重要なことには、本発明のシンチレータ
プラスチツクでは、従来の市販シンチレータの全
てで見られたような、光入射位置によつて光出力
が変わるという欠点が無いことである。 本発明のシンチレータプラスチツクが従来のシ
ンチレータよりも優れているのは、主としてこれ
ら2つの性質のためである。
キサンでは架橋が起こり、その結果、プラスチツ
クの靱性、引張り強度および寸法安定性が向上す
る。 ポリシクロシサンプラスチツクシンチレータを
製造する場合には、上記置換基を種々組合せるこ
とによつて、所望の特性を有する材料を用いるこ
とができる。例えば、ジメチルジフエニルシロキ
サンコポリマーや、ビニル末端基を有するメチル
ヒドロジメチルシロキサコポリマーとジメチルジ
フエニルシロキサンコポリマーとのブレンドが望
ましい結果を与える。 重合度mは少なくとも2であり、その上限は各
R置換基の特性と所望するポリマーの特性とによ
つて決まる。重合度の上限は、当業者が各応用毎
に簡単実験をすることで決めることができる。 低分子量シリコンは液体であり、フエニル置換
基を多量ち含んでいない場合には、p−テルフエ
ニルのような有機シンチレーテイング化合物を少
量溶解させることによつて優れた液体シンチレー
タになる。この液体シンチレータも高いた耐放射
線劣化特性を示す。 シンチレーテイング物質は種々の方法でポリシ
ロキサン中に導入または配合することができる。 例えば、シンチレーテイング物質を重合前のシ
クロシサンモノマー中に溶解することによつて、
得られたプラスチツク中に分散または溶解させる
ことができる。 また、シンチレーテイング物質をシロキサンモ
ノマーに共有結合させ、重合によつて、ポリマー
分子自体と結合させることもできる。 適当なシンチレーテイング物質には、例えば、
p−テルフエニル、インデノーフルオレン、p−
クアテルフエニル、p−キンキフエニル、ジフエ
ニルアントラセン、ジメチルテルフエニル、ジメ
チルクアテルフエニル、ジ−t−アミルテルフエ
ニル、4,4″−ビス(3−メチル−3−ペンチ
ル)テルフエニルおよびさらに高級なオリゴフエ
ニレン類等の芳香族炭化水素が含まれる。 放射線安定性に優れたその他のシンチレーテイ
ング物質群としては、外側フエニル環のパラ位置
にアルコキシ基をもつ2置換された1,3,4−
オキサジアゾールのオリゴマー類がある。 マトリツクスは、上記ポリシロキサンとそれ以
外のボリマーとのコポリマー、ブレンドまたはイ
ンターペネクレート(相互侵入型)ポリマーにす
ることができる。それ以外のボリマーの例として
は、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリエステルおよびこれらの
混合がある。 放射線に対する耐久性の測定実験の結果、p−
クアテルフエニルは、市販プラスチツクシンチレ
ータの蛍光剤として過去に用いられてきたp−テ
ルフエニル(PTP)の約2〜4倍の耐久性があ
ることが証明されている「シヤーン(Sharn)、
ジヤーナル オブ ケミカル フイジツクス
(Journal of Chemical Physics)第34巻 第240
頁(1961)〕。適当に可溶化置換したセクシフエニ
ルの耐放射線特性を測定したところ、セクシフエ
ニルはクアテルフエニルよりも放射線安定度がは
るかに高かつた。一般的には、化合物中のフエニ
ル環の数が増加する程、放射線に強いオリゴフエ
ニルとなる。オリゴフエニルの可溶性はいくつか
の方法で変えることができる。その一つは、例え
ば、カルボキシレート等の極性のあるイオン性の
官能基を、望ましくは橋かけ炭素またはその他の
飽和炭素上に導入する方法であり、別の方法は、
末端フエニル環状の1位または2位の二つの位置
をメチルまたはこれにより複雑な基で置換する方
法である。 各蛍光体の可溶性は各プレポリマーで異なり、
どの方法が適当かは蛍光物質の所望濃度をいくら
にするかによつて決まる。ポリシロキサン中の蛍
光体の最適濃度は約0.1〜1.5重量%の間である
が、約0.01〜10重量%の間の濃度でも操作可能で
ある。 用途によつては、ポリマー中に一種類以上の蛍
光物質を導入するのが有益である。第二の蛍光物
質は、第一の蛍光物質から出た光を吸収して、そ
れよりも長い波長の光を再発光させるのに用いる
ことができる。波長がより長い光は、プラスチツ
クシンチレータの外側の光感応検出器により適し
ているであろう。また、波長の長い光の方が非常
に高い放射線量に曝された後にポリマーで減衰さ
れる距離(パス)がより長くなる。 この波長シフタに適したものとしては、ジフエ
ニルスチルベンベンジミダゾ−ベンズイソチノリ
ン−7−オン、7−アザミドール、1,4−ビス
−〔2−(5−フエニルオクサゾリル)〕−ベンゼ
ン、p−ビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、
テトラフエニルブタジエン、3−ヒドロキシフラ
ボン、クマリンおよび6員環の可溶性オリゴフエ
ニル、7,7′−ビス(4−メトキシフエノール)
−9,9,9′,9′−テトラキス−(2−メトキシ
エチル)−2,2′−ビフルオレンがある。後半の
化合物は、フエニル環の数が多いため、特に放射
線安定性に優れている。 共有結合したシンチレーテイング物質を含むポ
リシロキサンは、上記シンチレーテイング物質の
一つとビニル置換基との合成により製造すること
ができる。この場合には、シンチレーテイング化
合物をR置換基が水素であるプレポリマーと混合
し、次いで、重合させる。シンチレーテイング物
質はビニル基とシロキサンの水素原子との反応に
よりポリマーと共有結合を形成する。変形例とし
ては、ビニル置換基を有するシンチレーテイング
物質を、側鎖または末端位置にビニル基のR置換
基を有するプレポリマーと混合し、過酸化物触媒
を用いて重合させることによつて、シンチレータ
をポリマーに共有結合させる。 シロキサンの重合には従来公知の任意の方法を
用いることができ、シリコーンポリマーの置換基
(R′s)の種類、枝分れ度および分子量に応じて最
適な硬化方法、架橋方法または重合方法を用いる
ことができる。メチル基またはビニル基を含むポ
リマーの場合には高温架橋(HTV)方法が用い
られる。架橋は触媒として過酸化物を用いて付加
重合により行われる。この場合には、プレポリマ
ーと触媒とを混合した後に、プレポリマーの特性
に応じて1時間の間100〜150℃に加熱する。この
間、混合物を真空下に維持して、最終的生成物中
に気泡が入らないようにする。 採用可能な第二の一般的な付加重合方法は触媒
として白金鎖体を使用して、ビニル側鎖で置換さ
れた、または、ビニル側鎖を末端に有するポリマ
ーヘシリコーン水素化物を付加重合する方法であ
る。このハイドロシレーシヨン反応は5〜10ppm
の白金の存在下で、20分間以上、高温、例えば、
約150℃で行われる。 第三の一般的方法は、オクタン酸錫またはオク
タン酸鉛等の金属塩の存在下でポリヒドロシロキ
サンポリマーとシラノール末端基を有するポリマ
ーとを反応させるものである。このポリマーは、
100〜150℃で硬化する。水素ガスを重合中に除去
すするために、反応は真空下で行う。 その他の方法は、シラノール末端基を有するプ
レポリマーを縮合させる方法である。この反応で
は酸触媒を用い、縮合物として水が生成される。 実施例 1 ジメチルシロキサンとジフエニルシロキサンと
のコポリマーを基材としたプラスチツクシンチレ
ータを以下のようにして製造した。 0.3%の2−(p−デシロキシフエニル)−5−
フエニル−1,3,4−オキサジアゾールを、同
量のジメチルシロキサンおよびフエニルシロキサ
ンと混合した。1重量%の2,5−ジメチルビス
(t−ブチル−ペロキシ)ヘキサンを添加し、混
合物を150℃8時間硬化させた。 このシンチレーテイングプラスチツクの特性は
以下のようにして求めた。 シンチレーテイングプラスチツクの効率は、市
販のプラスチツクシンチレータ「ニユークリアエ
ンタープライズ(Nuclear Enterprises)102A
型」の発光強度との比較により測定した。後者の
シンチレータは、ポリビニルトルエンをプラスチ
ツクマトリツクスとしており、主螢光物質および
波長シフタ物質として、約2重量%のp−テルフ
エニルと、0.1重量%の(1,4−ビス−〔2−
(5−フエニルオキサゾリル)〕−ベンゼン
(POPOP)とをそれぞれプラスチツク中に溶解
させたものである。本発明のシンチレータは、当
初、上記「ニユークリアエンタープライズ 102
A」シンチレータの発光量の60%の発光量を示し
た。本発明のシンチレーテイングプラスチツクの
吸収一発光スペクトルを測定して、蛍光物質との
関係を求めた。また、本発明のシンチレータの放
射線に対する耐久性を60C0源から5×106Radの
放射線を照射して、発光量の振幅が10%劣化する
度合いによつて測定した。その結果、この劣化度
は市販の上記「ニユークリアエンタープライズ
102 A」型の場合には、75%の光損失に相当する
ことが分かつた。 さらに重要なことには、本発明のシンチレータ
プラスチツクでは、従来の市販シンチレータの全
てで見られたような、光入射位置によつて光出力
が変わるという欠点が無いことである。 本発明のシンチレータプラスチツクが従来のシ
ンチレータよりも優れているのは、主としてこれ
ら2つの性質のためである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 少なくとも一種類のシンチレーテイング物質
を含む光学的に実質的に透明なポリシロキサンの
マトリツクスによつて構成されることを特徴とす
るプラスチツクシンチレータ。 2 上記シンチレーテイング物質が溶解されて上
記ポリシロキサンマトリツクス中に配合されてい
ることを特徴とする請求項1に記載のプラスチツ
クシンチレータ。 3 上記シンチレーテイング物質が共有結合によ
つて上記ポリシロキサンマトリツクス中に導入さ
れていることを特徴とする請求項1に記載のプラ
スチツクシンチレータ。 4 上記ポリシロキサンが、式: (ただし、 nは1〜3の整数であり、 Rは低級アルキル、シクロアルキル、フエニ
ル、ビニル、水素から成る群より選択され、nが
2〜3の整数である場合には、互いに同一でも、
異なつていてもよく、 mは重合度を表わす) を有することを特徴とする請求項1に記載のプラ
スチツクシンチレータ。 5 上記ポリシロキサンがポリジメチルシロキサ
ンであることを特徴とする請求項1に記載のプラ
スチツクシンチレータ。 6 上記ポリシロキサンがポリジフエニルシロキ
サンであることを特徴とする請求項1に記載のプ
ラスチツクシンチレータ。 7 上記ポリシロキサンが、ジメチルシロキサン
とジフエニルシロキサンとのコポリマーであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のプラスチツクシ
ンチレータ。 8 上記ポリシロキサンが液体であることを特徴
とする請求項1に記載のプラスチツクシンチレー
タ。 9 上記マトリツクスが、ポリシロキサンとその
他のポリマーとのコポリマー、ブレンドまたはイ
ンターペネトレーテイングポリマーによつて構成
されていることを特徴とする請求項1に記載のプ
ラスチツクシンチレータ。 10 上記のその他のポリマーが、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエステルおよびこれらの混合物から成る
群より選択されることを特徴とする請求項9に記
載のプラスチツクシンチレータ。 11 上記シンチレーテイング物質が芳香族炭化
水素であることを特徴とする請求項1に記載のプ
ラスチツクシンチレータ。 12 上記シンチレーテイング物質がオリゴフエ
ニレンまたはオキサジアゾールであることを特徴
とする請求項1に記載のプラスチツクシンチレー
タ。 13 上記シンチレーテイング物質が、p−テル
フエニル、インデノーフルオレン、p−クアテル
フエニル、p−キンキフエニル、ジフエニルアン
トラセン、ジメチルテルフエニル、ジメチルクア
テルフエニルおよびオキサジアゾールから成る群
より選択されることを特徴とする請求項1に記載
のプラスチツクシンチレータ。 14 複数のシンチレーテイング物質を含み、こ
れらシンチレーテイング物質の一つが波長シフタ
であること特徴とする請求項1に記載のプラスチ
ツクシンチレータ。 15 上記波長シフタが、ジフエニルスチルベ
ン、ベンズイミダゾベンズイソチノリン−7−オ
ン、7−アザミドール、1,4−ビス−〔2(5−
フエニルオキサゾリル)〕−ベンゼン、p−ビス
(o−メチルスチリル)ベンゼン、テトラフエニ
ルブタジエン、3−ヒドロキシフラボン、クマリ
ンおよび7,7′−ビス(4−メチオキシフエノー
ル)−9,9,9′,9′−テトラキス−(2−メトキ
シエチル)−2,2′−ビフルオレンから成る群よ
り選択されることを特徴とする請求項14に記載
のプラスチツクシンチレータ。 16 0.01から10重量%のシンチレーテイング物
質が上記ポリシロキサンに含まれていることを特
徴とする請求項1に記載のプラスチツクシンチレ
ータ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US23979388A | 1988-09-02 | 1988-09-02 | |
US239,793 | 1988-09-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02225588A JPH02225588A (ja) | 1990-09-07 |
JPH0529674B2 true JPH0529674B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=22903769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1227306A Granted JPH02225588A (ja) | 1988-09-02 | 1989-09-01 | ポリシロキサンシンチレータ組成物 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0358413A1 (ja) |
JP (1) | JPH02225588A (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991009326A1 (en) * | 1989-12-11 | 1991-06-27 | Wallac Oy | Elastic scintillator material |
ES2043503B1 (es) * | 1991-05-21 | 1995-12-16 | Univ Valencia Estudi General | Dispositivo para el control rapido de la energia de haces de electrones acelerados. |
US5420959A (en) * | 1992-12-17 | 1995-05-30 | Nanoptics Incorporated | High efficiency, high resolution, real-time radiographic imaging system |
DE19936000A1 (de) * | 1999-07-30 | 2001-02-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | UV-Photodetektor mit verbesserter Empfindlichkeit |
US8952337B2 (en) | 2009-06-12 | 2015-02-10 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | High aspect ratio scintillator detector for neutron detection |
JP5433433B2 (ja) * | 2010-01-19 | 2014-03-05 | 株式会社東芝 | プラスチックシンチレータ部材の製造方法及び放射線検出器 |
JP5062644B1 (ja) * | 2011-06-27 | 2012-10-31 | 帝人化成株式会社 | シンチレータ |
CN108329694B (zh) * | 2018-01-31 | 2022-02-11 | 上海璞临医疗科技有限公司 | 一种心血管模型用的高透明高强度硅胶及其制备方法 |
CN113999529B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-07-14 | 湘潭大学 | 一种聚硅氧烷基塑料闪烁体及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1645215A1 (de) * | 1966-07-16 | 1970-05-14 | Roehm & Haas Gmbh | Plastische Szintillatoren |
US4692266A (en) * | 1985-08-16 | 1987-09-08 | Eastman Kodak Company | Solid scintillator counting compositions |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP1227306A patent/JPH02225588A/ja active Granted
- 1989-09-01 EP EP89308853A patent/EP0358413A1/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02225588A (ja) | 1990-09-07 |
EP0358413A1 (en) | 1990-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5110500A (en) | Polysiloxane scintillator composition | |
Moser et al. | Principles and practice of plastic scintillator design | |
US5606638A (en) | Organic scintillator systems and optical fibers containing polycyclic aromatic compounds | |
JPS5830687A (ja) | プラスチツクシンチレ−タ | |
Quaranta et al. | Optical and scintillation properties of polydimethyl-diphenylsiloxane based organic scintillators | |
JPH0529674B2 (ja) | ||
US2985593A (en) | Scintillator composition | |
Salimgareeva et al. | Plastic scintillators based on polymethyl methacrylate: A review | |
EP0170533A2 (en) | Improved high temperature plastic scintillators | |
US7605200B2 (en) | Boron loaded scintillator | |
JPS5937039B2 (ja) | シンチレ−タ−物体およびその製造方法 | |
US3041287A (en) | Heavy metal loaded plastic scintillating compositions | |
Dujardin et al. | Introduction—overview on plastic and inorganic scintillators | |
CN113999529B (zh) | 一种聚硅氧烷基塑料闪烁体及其制备方法和应用 | |
Bell et al. | Organic scintillators for neutron detection | |
JPS6134445A (ja) | 改良された高温プラスチツクシンチレ−タ | |
Vasil'Chenko et al. | New results on radiation damage studies of plastic scintillators | |
Bell et al. | Boron-loaded silicone rubber scintillators | |
US11307314B2 (en) | Apparatus, system, and method for radiation hardened plastic and flexible elastomer scintillator | |
Bonhomme et al. | Safe liquid scintillators for large scale detectors | |
Walker | Polysiloxane scintillator composition | |
Rajakrishna et al. | Epoxy Based Scintillators for Beta Radiation Detection | |
JP2003502647A (ja) | In−Situ放射能検出 | |
Yu et al. | Fast Spectroscopic Gamma Scintillation Using Hafnium Oxide Nanoparticles–Plastic Nanocomposites | |
Britvich et al. | Radiation damage studies on polystyrene-based scintillators |