JPS618693A - プラスチツクシンチレ−タ− - Google Patents

プラスチツクシンチレ−タ−

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JPS618693A
JPS618693A JP12889384A JP12889384A JPS618693A JP S618693 A JPS618693 A JP S618693A JP 12889384 A JP12889384 A JP 12889384A JP 12889384 A JP12889384 A JP 12889384A JP S618693 A JPS618693 A JP S618693A
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JP
Japan
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scintillator
plastic
light guide
resin
cured layer
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Application number
JP12889384A
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English (en)
Inventor
Yutaka Matsutomi
豊 松富
Masakazu Kameda
正和 亀田
Shuji Isoi
修二 磯井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyowa Gas Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Gas Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/203Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being made of plastics

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

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】 本発明は、プラスチックシンチレータ−に関するもので
ある。詳しく述べると、大梨化が容易なプラスチックシ
ンチレータ−に関するものである。
一般に、α線、β線等の荷電粒子よりなる放射線がある
種の物質中を通過すると、その中の原子または分子を電
離、励起ある〜・は解離させることによってエネルギー
を失なう。一方、このよう′にして物質中に蓄えられた
エネルギーは、熱運動のエネルギーに変えられるかある
いは電磁波として放出される。特に螢光体、燐光体等の
物質の場合には、励起エネルギーのうちのかなりの部分
が可視領域の光として放出され、この現象をシンチレー
ションと称している。また、r線、中性子線等のような
電荷を持たない放射線の場合にも、該放射線が物質と相
互作用する際に放出される二次荷電粒子の効果により同
様な現象がひき起されるので、一般に放射線の検出に広
く利用されている。
シンチレーション作用を有する物質からなる物体は一般
にシンチレータ−と総称され、タリウムで活性化された
ヨウ化ナトリウムで代表される無機の結晶、7ントラ七
ンで代表される有機の結晶、ターフェニルのキシレン溶
液で代表される有機溶液、あるい+iメタ−ェニルポリ
スチレンのようなプラスチックに溶解させてなる物質、
などから構成されるプラスチックシンチレータ−があり
、これらは放射線検出用の発光体として広く利用されて
いる。これらのうち、%にプラスチックシンチレータ−
は、取扱いの容易さおよび任意かつ大型の形状に成形す
ることが可能である等の利点により宇宙線研究および粒
子加速器を用いる高エネルギー物理学研究の分野では不
可欠のものとなっている。近年、高エネルギー唆理学研
究の分野では、大型の粒子加速器の開発によりますます
大型のプラスチックシンチレータ−が多量に必要とされ
るようになり、該プラスチックシンチレータ−に対する
要求性能として発光量および透明性に代表されるシンチ
レータ−としての基本的な性能とともに、加工性の優れ
ていることが重要な要素となるに至った。
従来、プラスチックシンチレータ−用の透明樹脂として
は、ポリスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン系
樹脂が専ら用いられてきたが、これらの樹脂を母体樹脂
として用いたプラスチックシンチレーターは、製造設備
上の制、約のため、例えば全長5mに及ぶ大型のプラス
チックシンチレータ−の製造はきわめて困難である。し
たがって、プラスチックシンチレータ−としての性能を
保持するとともに、接着によって、プラスチックシンチ
レータ−を大型化することが必要である。かかる目的で
エポキシ樹脂系の接着剤が用いられているが、光学的に
透明なエポキシ樹脂は高価であるとともに、十分な接着
強度を持ったプラスチックシンチレータ−を製造できな
い。そのため、エポキシ樹脂で接合したプラスチックシ
ンチレータ−は、切断、切削、研磨などの機械加工がで
きない、あるいは車輛で運搬できない、などの欠点を有
していた。
プラスチックシンチレータ−は、内部で生じた光を有効
に光電増倍管等の検出器に導くために、内面での全反射
を利用することが多く、したがって、通常は高度に研磨
された状態で使用されるから、接合部が容易に機械加工
できることが必要である。
本発明は、不飽和ポリエステル樹脂の硬化層を部分的に
有するプラスチック製のシンチレータ−である。
本発明に係るシンチレーターは、大型のものの製造が容
易である、接合部の機械加工が容易である、などの長所
を有するとともに1発光量、透明性などの諸性能が優れ
ている。
部分的とは、プラスチックシンチレータ−の一部に不飽
和ポリエステル樹脂の硬化層が層状に存在することを意
味する。したがって、硬化層は接合層又は積層層などと
して、プラスチックシンチレータ−内、または、それに
連続して、存在する。
硬化層が部分的にしか存在しないから、発光量、透明性
、機械加工性などが損なわれ1/C<い。硬化層の厚み
は、通常0.3〜5jI11程度である。
不飽和ポリエステル樹脂とは不飽和ポリエステルにスチ
レンなどのビニル化合物を混ぜ、硬化触媒を用いて重合
反応による架橋反応によって硬化させる樹脂である。不
飽和ポリエステルは不飽和多塩基酸、飽和多塩基酸など
と多価フルフールの縮重合及応援よって得られる。不飽
和多塩基酸の具体例は、無水マレイン酸、フマル酸、イ
タコン酸などであり、飽和多塩基酸の具体例は、無水フ
タル酸、インフタル酸、テレフタル酸などのフタル酸類
、7ジビン酸、セバシン酸、などであり、多価アルクー
ルの具体1例は、エチレングリコールプロピレングリフ
ール、ブタンジオール、ジプロピレングリコールなどで
ある。
ビニル化合物の具体例は、スチレン、メタクリル酸メチ
ル、ジアリルフタレートなどである。
不飽和多塩基酸と飽和多塩基酸の総重量中、フタル酸類
が50重量%、好ましくは、70重量−以上として、縮
重合させた7タル酸系ポリエステルを用いると、硬化層
が光学的に透明であるとともに、芳香環を多く有すため
、硬化層の発光性が良い。不飽和ポリエステルとビニル
化合物の混合樹脂液の総重量中、スチレンモノマーが少
なくとも10重量%、好ましくは、20〜50重量%だ
と、硬化層の接着強度が優れるとともに、硬化層の発光
性が良好である、不飽和ポリエステルの混合樹脂液は硬
化触媒により、硬化せしめることができる。
硬化触媒Eしては、例えば過酸化ベンゾイル、過酸化ラ
ウロイル、アゾビスインブチロニトリルなどのラジカル
重合触媒などである。ラジカル重金触媒は単独で、ある
いは他の物質との組合−で用い・ることかできる。レド
ックス触媒、例えば過酸化ベンゾイルなどの過酸化物と
N、N−ジメチル7ニリンなどの第3級アミンの組合せ
、あるいはナフテン酸コバルトとメチルエチルケトソバ
−オキサイドの組合せ、などを用いると不飽和ポリエス
テルの混合樹脂液は加熱下のみならず10〜35℃の常
温で短時間で硬化できるので、好都合である。
本発明に用いる硬化層υ外のプラスチ7クシンチレータ
ーは、そ、の総重量中、スチレン類の単位を50を量チ
、好ましくは、80重量%含有する樹脂を固体とするが
よい。このようなプラスチ7クシンチレーターはアクリ
ル樹脂を母体とするプラスチックシンチレータ−のよう
に、多査のシンチレーション物質を添加しなくても充分
な発光量が得られる。したがって、アクリル樹脂を母体
樹脂とするプラスチックシンチレータ−の欠点の一つで
ある減衰時間の長さが大幅に改良されるほか、アクリル
樹脂に比して屈折率が高いので、シンチレーションで発
生し゛た光を内面の全反射で取出す際の効率がよいとい
う利点を有している。
さらには、不飽和ポリエステル樹脂の硬化層と完全な透
明性および十分な接着強度をもって接着できる。スチレ
ン類の具体例は、スチレン、ビニルトルエン、およびα
−メチルスチレンなどである。プラスチックシンチレー
タ−母体が架橋された構造を有すると、非架橋性の樹脂
を母体とするプラスチックシンチレータ−に比して、機
械加工性、耐溶剤性、耐放射線性などの諸性能が優れる
本来、プラスチックシンチレータ−は、その機能上、常
に放射線に曝らされて使用されるので、耐放射線性は重
要な性質である。一般に、透明なプラスチック類は、放
射MKよる被1lII#i!量の増加に伴ない着色が増
大し、かつ機械的強度が次第に低下し、ついには崩壊す
るに至るが、スチレン系樹脂は、アクリル樹脂等に比し
て放射線によるこのような損傷の程度が著しく軽度であ
る。このことは、プラスチ7クシンチレーターとしての
性質からみた場合、本発明によるプラスチックシンチレ
ータ−が、使用中における経時的な透明性の低下すなわ
ち実際に該プラスチックシンチレータ−か、ら取出し得
る光量の経時的な低下がアクリル樹脂を母体樹脂とする
プラスチックシンチレータ−に比して著しく少ないこと
を意味する。
かかる架橋された樹脂を母体とするプラスチ7クシンチ
レーターはスチレン単量体と炭素−炭素二重結合を、分
子内に少なくとも二つ含むラジカル重合性の架橋性単量
体、例えば、1,3−プロパンジオールジアクリレート
、エチレングリコールジメタクリレート、グリセリント
リアクリレート、ジアリルフタレートなど、を共重合さ
せることによって得られる。単量体の総重量中、架橋性
単量体は、′、Q、J 、 l 0重量%の範囲が好ま
しい。
本発明によるプラスチックシンチレータ−においては1
本質的には必ずしもシンチレーション物質を添加する必
要はないが、実用的には、発生したシンチレーション光
が有効に光電子増倍管に検知されるためには、通常シン
チレーション物質が添加される。この目的のためには、
公知のシンチレーション物質、例えばパラターフェニル
、2゜5−ジフェニルオキサゾール、2−(4−ターシ
ャリ−ブチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−
1,,3,4−オキサジアゾール等を添加することがで
き、さらに発光効果を増大させることができる。添加量
についても特に制限はなく、使用目的により本発明のシ
ンチレータ−母体樹脂中への溶解度の範囲内で選択すれ
ばよく、用いられるシンチレーション物質の種類により
異なるが通常は0.1〜5重量%、好ましくは0.1〜
3重量%の範囲が選ばれる。すなわち0.1重量−未満
では添加効果が充分でなく、5重量%を越えると経済的
に不利なばかりでなく、いわゆる濃度消光により発光量
が低下する場合もある。
プラスチックシンチレータ−内で発生した光は、通常、
光電子増倍管により検知されるが、使用する光電子増倍
管の最高感度が得られる波長にシンチレータ−からの光
の波長を一致させるために11.4−ビス−2−(5−
フェニルオキサシリル)−ベンゼン、2,5−ビス−2
−’(5−ターシャリーグチルベンゾキサゾリル)−チ
オフエ/、II 4−ビス−(2−メチルスチリル)−
ベンゼン、4.4−ビス−(2,5−ジメチルスチリル
)−ベンゼン等のシンチレーション物質を含有させるこ
とも、もちろん本発明の実施態様に含まれる。
第二のシンチレーション物質の添加量も特に制限はない
が、透明性および経済性を考慮して0.001〜0.1
重量%、好ましくは0.005〜0.05重量%の範囲
が選択される。
これらのシンチレーション物質は不飽和ポリエステル樹
脂の硬化層中に必要に応じて、同様に含ませることがで
きる。含ませると、シンチレータ−ターの全体がシンチ
レーションヲ示ス。
プラスチックシンチレータ−内で発生した光は、ライト
ガイドを介して、通常、光電子増倍管に導かれる。ライ
トガイドとは、シンチレータ−内で発生した光を内面の
全反射で取出すための装置であって1通常は、紫外線吸
収剤を含有しないメタクリル樹脂を機械加工することに
よって製作される。
ライトガイドとシンチレータ−との接着層を前述の不飽
和ポリエステル樹脂の硬化層とすれば、前述の諸利点、
すなわち、接合部が優□れた透明性、十分な接着強度な
ど、をもった、ライトガイド付きのプラスチック板のシ
ンチレータ−が得られる。
以下、酢附図面を参照しつつ、実施例を挙げて、本発明
をさらに詳細に説明する。
以下の実施例において、部およびチはそれぞれ重量部お
よび重量%である。
実施例1 スチレン単位を98%、1.6−ヘキサンジオールジア
クリレート単位を約1%、シンチレーション物質を1.
0%含む、厚み20順、中120mのプラスチック板を
2本準備した。長さが3000鱈の該プラスチック板と
長さが2000smの該プラスチック板を間l!12■
でもって位置せしめ、ついで、間隙部の外周縁部にプラ
スチック板のシートを巻くことKよって、注入袋を作成
した。不飽和ポリエステルの混合樹脂液99%、0.5
%のメチルエチルケトンパーオキサイド溶液および0.
5優のシンチレーション物質よりなる混合液を該注入袋
に注入したところ、該混合液は、触媒の添加後、25℃
で2時間で硬化した。
つイテ、80℃で5時間加熱する、ことによって、プラ
スチック板+11とプラスチック板(2)が不飽和ポリ
エステル樹脂の硬化層(3)によって接合された、長さ
5002satのプラスチック板のシンチン−ターを得
た。
該シンチレータ−の両側面をプラスチック用の丸のとで
切断して、巾100mとし、ついで切断面を研磨加工し
た。
硬化層である接合部(31は光学的に完全に透明でシン
チレータ−として適するとともに、切断などの加工によ
っても接合部(3)は剥離しなかった。同様な方法で試
験片を作成し、接合部(3)の引張り接着強度を測定し
たところ、28 oKp/cd (ASTM  D63
8)であった。
前記混合樹脂液の残液を用いて、硬化層(3)と同一組
成を有する板を作成した。鎖板にβ線を照射し、生じた
シンチレーション光を波高分析することによって、発光
効率を測定したところ、高い発光効率を示した。すなわ
ち、硬化層(3)は、シンチレータ−として、十分な発
光性を有するものでありた。
なお、本実施例で用いた不飽和ポリエステルの混合樹脂
液は、無水フタル酸52%、フマール酸9%、プpピレ
ングリコール39%よりなる混合物を縮重合して得られ
た不飽和ポリエステル樹脂100部に対してスチレンモ
ノマー40部の割合で混合し、微量の硬化促進剤をさら
に添加した溶液である。
比較例1 不飽和ポリ、エステル樹脂の代りに、光学レンズ用の常
温硬化性のエポキシ樹脂を用いて、実施例1と同様にし
て、プラスチック板のシンチレータ−を得た。接合部は
、実施例1と同様に、光学的に透明であった。ついで、
本例のシンチレータ−板の両側面をプラスチック用の丸
のとで切断したところ、接合部の一部が剥離した。実施
例1と同様にして、引張り接着強度を測定したところ、
10入り一であった。
実施例2 厚み205mのメタクリル樹脂板を機械角ニオることK
よってメタクリル樹脂製のライトガイド(全長2001
II)を得た。
該ライトガイドと実施例1のシンチレータ−を、実施例
1と同様にして、不飽和ポリエステル樹脂で両端に接合
した。ライトガイド(4)とシンチレータ−(1)の接
合部(5)は光学的に透明であった。ついで、該接合部
を研削、研磨加工することによってライトガイド付きの
シンチレータ−を得た。シンチレータ一部(tl+ f
2+で生じたシンチレーション光を、接合部(5)で光
損失を生じさせることなり、°ライトガイド部(4)に
導主、さらにライトガイド(4)の先端部にとりつけら
れた光電子増倍管に導くことができた。
なお、接合部(圀は、研削、研磨などによって接着界面
部が剥離することはなかった。研磨後、常温に4ケ月放
置したが、接合部(5)の研磨面属クランクなどは発生
しなかった。接合部(5)の引張り接着強度は180入
り讐 であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、シンチレータ−の両端にライトガイドを接合
したライトガイド付きのシンチレータ−の斜視図であり
、第2図はその断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)不飽和ポリエステル樹脂の硬化層を部分的に有する
    プラスチツクシンチレーター。 2)不飽和ポリエステル樹脂がフタル酸系ポリエステル
    である特許請求の範囲第1項記載のプラスチツクシンチ
    レーター。
JP12889384A 1984-06-22 1984-06-22 プラスチツクシンチレ−タ− Pending JPS618693A (ja)

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