JPS62198780A - 核放射線検出法，検出器およびそれに用いる合成ダイヤモンド - Google Patents
核放射線検出法，検出器およびそれに用いる合成ダイヤモンドInfo
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- JPS62198780A JPS62198780A JP62039327A JP3932787A JPS62198780A JP S62198780 A JPS62198780 A JP S62198780A JP 62039327 A JP62039327 A JP 62039327A JP 3932787 A JP3932787 A JP 3932787A JP S62198780 A JPS62198780 A JP S62198780A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
- G01T3/08—Measuring neutron radiation with semiconductor detectors
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- G—PHYSICS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は合成ダイヤモンド検出器による核放射線の検出
に関する。
に関する。
ダイヤモンド検出器を用いる核放射線の検出それ自体は
周知である。文献によれば、ダイヤモンドはこの應用に
適合するためには、その不純物濃度が非常に低いことを
要する。
周知である。文献によれば、ダイヤモンドはこの應用に
適合するためには、その不純物濃度が非常に低いことを
要する。
例えば、欧州特許公告第００５２３９７号には、合成ダ
イヤモンドの場合、核放射線検出器に使用するのに、２
０ｐｐｍ未満の窒素不純物濃度が必要であることが提案
されている。
イヤモンドの場合、核放射線検出器に使用するのに、２
０ｐｐｍ未満の窒素不純物濃度が必要であることが提案
されている。
発明の概要
本発明による核放射線検出法は、電気接点、好ましくは
オーム接点を窒素不純物濃度が２０乃至１５０ｐｐｍの
ダイヤモンド材料に施す工程、該ダイヤモンド材料を横
切って直流バイアス電圧を印加する電気回路を上記接点
に接続する工程、ダイヤモンド材料を核放射線にさらす
工程および放射線量の比率に応じた回路中の電流または
電圧を測定する工程を包含する。電流または電圧は放射
線のパルスに対応してもよい。
オーム接点を窒素不純物濃度が２０乃至１５０ｐｐｍの
ダイヤモンド材料に施す工程、該ダイヤモンド材料を横
切って直流バイアス電圧を印加する電気回路を上記接点
に接続する工程、ダイヤモンド材料を核放射線にさらす
工程および放射線量の比率に応じた回路中の電流または
電圧を測定する工程を包含する。電流または電圧は放射
線のパルスに対応してもよい。
さらに本発明による核放射線検出器は、窒素不純物濃度
が２０乃至１５０ｐｐｍのダイヤモンド材料と、該ダイ
ヤモンド材料に施した一対の電気接点、好ましくはオー
ム接点と、該接点に接続した電気回路とを含んでなり、
該電気回路は、ダイヤモンド材料を横切ってバイアス電
圧を印加するための直流電圧電源と回路中の電圧または
電流を測定するための手段とを包合する。
が２０乃至１５０ｐｐｍのダイヤモンド材料と、該ダイ
ヤモンド材料に施した一対の電気接点、好ましくはオー
ム接点と、該接点に接続した電気回路とを含んでなり、
該電気回路は、ダイヤモンド材料を横切ってバイアス電
圧を印加するための直流電圧電源と回路中の電圧または
電流を測定するための手段とを包合する。
さらにまた本発明によれば、核放射線検出器用として好
適なダイヤモンド材料は、窒素不純物濃度が２０乃至１
５０ｐｐｍである。
適なダイヤモンド材料は、窒素不純物濃度が２０乃至１
５０ｐｐｍである。
ダイヤモンド材料の窒素不純物濃度は好ましくは２０乃
至６０ｐｐｍである。
至６０ｐｐｍである。
放射線は、アルファ線、ベーター線、ガンマ線。
中性子またはＸ線のような如何なる放射線であってもよ
い。
い。
ダイヤモンドは患者に施した放射線を測定するのに用い
ることができる。
ることができる。
本明細書中で窒素不純物とはＢＳＲ（電子スピン共鳴）
技法で測定されるようなものであることに留意すべきで
ある。
技法で測定されるようなものであることに留意すべきで
ある。
ダイヤモンド材料は好ましくは合成ダイヤモンド粒子で
あるが、基体上のダイヤモンドフィルムまたはダイヤモ
ンド様フィルムであってもよい。
あるが、基体上のダイヤモンドフィルムまたはダイヤモ
ンド様フィルムであってもよい。
発明の詳細な記述
本発明の態様をここに述べる。窒素不純物濃度が９７ｐ
ｐｍの合成ダイヤモンド結晶を核放射線検出器として用
いた。この結晶は、厚さ０．２１１ＩＩ１１でその対向
する側面にオーム接点を具え、２個の金ビード間に把持
された。接点の一つは銀塗層よりなる一方、他方の接点
はグラファイト層であった。両層共に、５０℃で２時間
加熱キユアリングをした。
ｐｍの合成ダイヤモンド結晶を核放射線検出器として用
いた。この結晶は、厚さ０．２１１ＩＩ１１でその対向
する側面にオーム接点を具え、２個の金ビード間に把持
された。接点の一つは銀塗層よりなる一方、他方の接点
はグラファイト層であった。両層共に、５０℃で２時間
加熱キユアリングをした。
第１図に示す如く、直流バイアス電圧電源を接点および
１００メグオーム抵抗器と直列に接続した。
１００メグオーム抵抗器と直列に接続した。
そのダイヤモンドをコバルト６０源からのガンマ放射線
に曝露したところ第２図にプロットしたような応答であ
った。６０ボルトのバイアス電圧では、放射線治療に対
する実際的線量比率である１、 ＯＧｙ／ｍｉｎ、まで
、検出器直答は実質的に直線形であることが判明した。
に曝露したところ第２図にプロットしたような応答であ
った。６０ボルトのバイアス電圧では、放射線治療に対
する実際的線量比率である１、 ＯＧｙ／ｍｉｎ、まで
、検出器直答は実質的に直線形であることが判明した。
試験したダイヤモンドの重要な特徴は、その直線形の応
答が２ｃＧｙ ／ ｈｏｕｒの低さにも及び、それが少
量の治療上の放射線量を正確に測定するうえで充分な感
度であることである。第３図はアメリシウム２４１源か
らのアルファ粒子に対するダイヤモンドのエネルギ一応
答を示す。粒子エネルギーと検出器の電圧応答との間の
関係における良好な直線性は明かである。空気中におけ
る如何なるイオン化効果をも解消する真空中で、同様の
効果が得られた。
答が２ｃＧｙ ／ ｈｏｕｒの低さにも及び、それが少
量の治療上の放射線量を正確に測定するうえで充分な感
度であることである。第３図はアメリシウム２４１源か
らのアルファ粒子に対するダイヤモンドのエネルギ一応
答を示す。粒子エネルギーと検出器の電圧応答との間の
関係における良好な直線性は明かである。空気中におけ
る如何なるイオン化効果をも解消する真空中で、同様の
効果が得られた。
第４図は、窒素不純物濃度の異なるダイヤモンドの感度
変化を示す。窒素不純物濃度が２０ｐｐｍ以下のダイヤ
モンドの応答電流は、窒素不純物濃度が約６０〜１１０
５ｐｐのダイヤモンドのそれよりも一桁大きいことが図
から理解し得る。しかしながら、前者のグループと、窒
素不純物濃度が約５０ｐｐｍのダイヤモンドとの間の差
異はずっと少なく、約５対１である。
変化を示す。窒素不純物濃度が２０ｐｐｍ以下のダイヤ
モンドの応答電流は、窒素不純物濃度が約６０〜１１０
５ｐｐのダイヤモンドのそれよりも一桁大きいことが図
から理解し得る。しかしながら、前者のグループと、窒
素不純物濃度が約５０ｐｐｍのダイヤモンドとの間の差
異はずっと少なく、約５対１である。
従来の検出器と較べて、本発明のダイヤモンド検出器の
修正時間は遥かに早（，１〜２秒の範囲にあり、また、
検出器に入射する可視光照明強度に対する依存も少ない
。これは第５図で示してあり、窒素濃度の低い（１０〜
２０ｐｐｍ）ダイヤモンドの応答時間を中間窒素濃度（
３０〜５０ｐｐｍ）のものと対比している。中間窒素の
石の方が最大応答電流は低いが、遥かに早く応答する。
修正時間は遥かに早（，１〜２秒の範囲にあり、また、
検出器に入射する可視光照明強度に対する依存も少ない
。これは第５図で示してあり、窒素濃度の低い（１０〜
２０ｐｐｍ）ダイヤモンドの応答時間を中間窒素濃度（
３０〜５０ｐｐｍ）のものと対比している。中間窒素の
石の方が最大応答電流は低いが、遥かに早く応答する。
第６図は、強度の白色光による照明下の中間窒素ダイヤ
モンド（３０〜５０ｐｐｍ）の電流電圧応答を示す。同
図から判るように、このダイヤモンドは、白色光の照明
に本質的に無感応である。
モンド（３０〜５０ｐｐｍ）の電流電圧応答を示す。同
図から判るように、このダイヤモンドは、白色光の照明
に本質的に無感応である。
上に示したように、ダイヤモンドの核放射線に対する感
度は窒素不純物濃度の増大とともに減少する一方、応答
時間も窒素濃度の増大ととも減少する。低窒素ダイヤモ
ンドは窒素含量のより高いものよりも高い感度を示すが
、応答時間は緩慢であって応答のためその最大値に達す
るのに数分かかる。それはまた白色光による照明にも感
応し、応答時間が顕著に変わる。低窒素ダイヤモンドの
直線性はまた、広範囲の放射線量レベルに亘って非常に
満足すべきものでもない。かくして、本発明の実施例に
用いられるダイヤモンドは、先行技術で用いられるダイ
ヤモンドに比較して、白色光に比較的無感応であり、感
応性を実質的に犠牲にすることなくして広範囲の放射線
量レベルに亘り応答時間が早く且つ直線性が良好である
という利点を有する。
度は窒素不純物濃度の増大とともに減少する一方、応答
時間も窒素濃度の増大ととも減少する。低窒素ダイヤモ
ンドは窒素含量のより高いものよりも高い感度を示すが
、応答時間は緩慢であって応答のためその最大値に達す
るのに数分かかる。それはまた白色光による照明にも感
応し、応答時間が顕著に変わる。低窒素ダイヤモンドの
直線性はまた、広範囲の放射線量レベルに亘って非常に
満足すべきものでもない。かくして、本発明の実施例に
用いられるダイヤモンドは、先行技術で用いられるダイ
ヤモンドに比較して、白色光に比較的無感応であり、感
応性を実質的に犠牲にすることなくして広範囲の放射線
量レベルに亘り応答時間が早く且つ直線性が良好である
という利点を有する。
本発明によるダイヤモンドは、典型的には大きさが直径
１ｍｍから３ｍｍまで変化する。これらのダイヤモンド
に対する電気接点はダイヤモンドに取付けることができ
る。より小さいダイヤモンド粒子すなわち大きさがｌ
ｍｍ未満のものも使用し得る。
１ｍｍから３ｍｍまで変化する。これらのダイヤモンド
に対する電気接点はダイヤモンドに取付けることができ
る。より小さいダイヤモンド粒子すなわち大きさがｌ
ｍｍ未満のものも使用し得る。
そのようなダイヤモンドに対しては、ダイヤモンドを１
対の電気接点間に取り付け、接点をダイヤモンドに強固
に圧接することが好ましい。このダイヤモンドに対して
考えられる応用は、小型の個人用放射線測定器で、カー
ド型に都合良く製作し得るものを包含する。カードの基
板は、電池またはその他の電源、ダイヤモンド放射線検
出器、電気的測定回路、および恐らくは特定の放射線量
比率または蓄積線量が超過した場合に警告するアラーム
装置を積載することとなろう。また電気回路機構は放射
線のパルスを検出するようにすることもできる。
対の電気接点間に取り付け、接点をダイヤモンドに強固
に圧接することが好ましい。このダイヤモンドに対して
考えられる応用は、小型の個人用放射線測定器で、カー
ド型に都合良く製作し得るものを包含する。カードの基
板は、電池またはその他の電源、ダイヤモンド放射線検
出器、電気的測定回路、および恐らくは特定の放射線量
比率または蓄積線量が超過した場合に警告するアラーム
装置を積載することとなろう。また電気回路機構は放射
線のパルスを検出するようにすることもできる。
本発明の実施に用いられる合成ダイヤモンド粒子は、当
該技術で公知の方法によって造ることができる。これら
の方法は炭素源を適宜な触媒の存在下に、ダイヤモンド
が結晶学的に安定な上昇した温度および圧力にさらすこ
とを含む。かかる方法に手を加えて、特定且つ所望の窒
素含量のダイヤモンドを製造することは、当該技術者の
知識および技能を以って充分になし得る範囲内にある。
該技術で公知の方法によって造ることができる。これら
の方法は炭素源を適宜な触媒の存在下に、ダイヤモンド
が結晶学的に安定な上昇した温度および圧力にさらすこ
とを含む。かかる方法に手を加えて、特定且つ所望の窒
素含量のダイヤモンドを製造することは、当該技術者の
知識および技能を以って充分になし得る範囲内にある。
単一バッチ内で製造したダイヤモンドは、石ごとに再現
性ある特性を有することが確認されている。
性ある特性を有することが確認されている。
第１図は、本発明の初歩的な核放射線検出器の概要回路
図、 第２図は、変化する放射線量の比率に対して応答する検
出器電流の線図、 第３図は、変化する放射線粒子エネルギーに対して応答
する検出器電圧の線図、 第４図は、多くの異なった供試ダイヤモンド中の相異し
た窒素不純物濃度に対する応答電流のグラフ、 第５図は、窒素不純物濃度が異なる２個の供試ダイヤモ
ンドについての応答電流対時間のグラフであり、また 第６図は、強度の白色光で照明した本発明検出器につい
ての検出器電圧および電流応答対時間のグラフである。 第１図 ｖ＝ｔイ立、夕艷吉↑
図、 第２図は、変化する放射線量の比率に対して応答する検
出器電流の線図、 第３図は、変化する放射線粒子エネルギーに対して応答
する検出器電圧の線図、 第４図は、多くの異なった供試ダイヤモンド中の相異し
た窒素不純物濃度に対する応答電流のグラフ、 第５図は、窒素不純物濃度が異なる２個の供試ダイヤモ
ンドについての応答電流対時間のグラフであり、また 第６図は、強度の白色光で照明した本発明検出器につい
ての検出器電圧および電流応答対時間のグラフである。 第１図 ｖ＝ｔイ立、夕艷吉↑
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気接点を窒素不純物濃度が２０乃至１５０ｐｐｍ
のダイヤモンド材料に施す工程、該ダイヤモンド材料を
横切って直流バイアス電圧を印加する電気回路を上記接
点に接続する工程、ダイヤモンド材料を該放射線にさら
す工程および放射線強度に応じた上記回路中の電流また
は電圧を測定する工程を含むことを特徴とする核放射線
検出法。 ２、ダイヤモンド材料の窒素不純物濃度が２０乃至６０
ｐｐｍである特許請求の範囲第１項記載の検出法。 ３、ダイヤモンド材料が合成ダイヤモンドである特許請
求の範囲第１項または第２項記載の検出法。 ４、ダイヤモンドが、該ダイヤモンドに圧力を加える対
向接点間に保持される特許請求の範囲第３項記載の検出
法。 ５、接点がダイヤモンドに取付けられる特許請求の範囲
第３項記載の検出法。 ６、接点がオーム接点である特許請求の範囲第１項乃至
第５項のいずれか一つに記載の検出法。 ７、核放射線が、アルファ放射線、ベーター放射線、ガ
ンマ放射線、中性子放射線およびＸ放射線を含む群から
の放射線を含んでなる特許請求の範囲第１項乃至第６項
のいずれか一つに記載の検出法。 ８、窒素不純物濃度が２０乃至１５０ｐｐｍのダイヤモ
ンド材料と、該ダイヤモンド材料に施した一対の電気接
点と、該接点に接続した電気回路とを含んでなり、該電
気回路はダイヤモンド材料を横切ってバイアス電圧を印
加するための直流電圧電源と回路中の電圧または電流を
測定するための手段とを含むことを特徴とする核放射線
検出器。 ９、ダイヤモンド材料の窒素不純物濃度が２０乃至６０
ｐｐｍである特許請求の範囲第８項記載の検出器。 １０、ダイヤモンド材料が合成ダイヤモンドである特許
請求の範囲第８項または第９項記載の検出器。 １１、ダイヤモンドが、該ダイヤモンドに圧力を加える
対向接点間に保持される特許請求の範囲第１０項記載の
検出器。 １２、接点がダイヤモンドに取付けられる特許請求の範
囲第１０項記載の検出器。 １３、接点がオーム接点である特許請求の範囲第８項乃
至第１２項のいずれか一つに記載の検出器。 １４、接点がダイヤモンドを挟持する金ビードである特
許請求の範囲第１３項記載の検出器。 １５、接点がダイヤモンド表面上の銀塗装帯域を含んで
なる特許請求の範囲第１３項記載の検出器。 １６、接点がダイヤモンド表面上のグラファイト帯域を
含んでなる特許請求の範囲第１３項記載の検出器。 １７、窒素不純物濃度が２０乃至１５０ｐｐｍであるこ
とを特徴とする核放射線検出器に用いるための合成ダイ
ヤモンド。 １８、窒素不純物濃度が２０乃至６０ｐｐｍである特許
請求の範囲第１７項記載の合成ダイヤモンド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA86/1367 | 1986-02-24 | ||
| ZA861367 | 1986-02-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62198780A true JPS62198780A (ja) | 1987-09-02 |
| JPH0531948B2 JPH0531948B2 (ja) | 1993-05-13 |
Family
ID=25578289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62039327A Granted JPS62198780A (ja) | 1986-02-24 | 1987-02-24 | 核放射線検出法，検出器およびそれに用いる合成ダイヤモンド |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097133A (ja) |
| EP (1) | EP0239239B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62198780A (ja) |
| KR (1) | KR950009928B1 (ja) |
| AT (1) | ATE59709T1 (ja) |
| AU (1) | AU588429B2 (ja) |
| CA (1) | CA1274923A (ja) |
| DE (1) | DE3766861D1 (ja) |
| IE (1) | IE59810B1 (ja) |
| IL (1) | IL81537A (ja) |
| ZA (1) | ZA871072B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02291178A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-11-30 | De Beers Ind Diamond Div Ltd | 複合放射検出及び表示装置 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4888483A (en) * | 1987-10-27 | 1989-12-19 | Grobbelaar Jacobus H | Diamond radiation probe |
| DE68907196T2 (de) * | 1988-12-28 | 1993-10-14 | De Beers Ind Diamond | Diamant-Szintillationsdetektor. |
| GB9015268D0 (en) * | 1990-07-11 | 1990-08-29 | De Beers Ind Diamond | Temperature measuring device |
| GB9018138D0 (en) * | 1990-08-17 | 1990-10-03 | De Beers Ind Diamond | Diamond alpha particle detector |
| GB9205458D0 (en) * | 1992-03-12 | 1992-04-22 | De Beers Ind Diamond | Radiation probe |
| CN1036157C (zh) * | 1993-03-02 | 1997-10-15 | 德比尔斯工业钻石部门有限公司 | 监测电离辐射的装置 |
| CA2127832C (en) * | 1993-07-20 | 2001-02-20 | Grant Lu | Cvd diamond radiation detector |
| ZA946002B (en) * | 1993-08-12 | 1995-03-14 | De Beers Ind Diamond | Detecting ionising radiation |
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