KR101021897B1 - 방사선 차폐유리 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

질량% 표시로, 유리 조성으로서 SiO2 10∼35%, PbO 55∼80%, B2O3 0∼10%, Al2O3 0∼10%, SrO 0∼10%, BaO 0∼10%, Na2O 0∼10%, K2O 0∼10%를 함유하고, 또한 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율이 50%이상인 방사선 차폐유리, 또는 동일한 유리 조성으로서, 또한 PET 검사용 감마선 차폐재에 사용하는 방사선 차폐유리.
방사선 차폐유리

Description

방사선 차폐유리 및 그 제조방법{RADIATION SHIELDING GLASS METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF}
본 발명은 방사선 차폐유리 및 그 제조방법에 관한 것이고, 특히 방사선 차폐유리에 유효한 특성을 가지게 함과 아울러, 방사선 차폐유리를 요청에 따른 용도로 적정하게 사용할 수 있도록 하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 의료기관 등의 방사선을 취급하는 시설의 벽에는 방사선을 차폐하기 위해서 금속납이나 철 혹은 콘크리트가 사용되고 있지만, 그 경우에 기기 조작실이나 검사실 등이 콘크리트 등으로 칸막이되는 구조이면, 실내에 창을 설치할 필요가 있다. 또한 피검체에 방사선을 발생시키는 약제 등을 주사 또는 흡입해서 검사를 행할 경우에는, 의사 또는 검사 기사 혹은 간호사 등이, 예를 들면 피검체의 안색이나 맥박을 확인하는 등과 같이 피검체를 그 근방에서 양태 관찰할 때에 방사선을 몸 전체에 직접 받지 않도록 하기 위한 방호 칸막이가 필요하게 된다.
이들의 창이나 방호 칸막이에 요구되는 특성으로서는, 방사선을 차단해서 인체에 대한 안전성을 확보하기 위해서 방사선원으로부터의 방사선을 차폐하는 능력, 소위 방사선 차폐능력이 필요하게 된다. 또한, 피검체의 존재를 적확하게 시인할 수 없으면 여러 가지 폐해를 초래하게 되고, 특히 의료분야에 있어서는 피검체의 검사 결과에 악영향을 미치게 할 수 있기 때문에 이들 창이나 방호 옹립에는 시인성이 필요하게 된다.
한편, 최근의 의료분야에 있어서는 암 세포를 조기에 발견할 수 있는 PET(Positron Emission Tomography) 검사의 실시가 추진되기에 이르고 있다. 상세하게 설명하면, 하기의 비특허문헌 1에 의하면, PET 검사란 소위 「양전자 단층촬영법」을 가리키고, PET-CT 장치 등에 의해 심장이나 뇌 등의 기능을 단층화상으로서 파악하여, 병의 원인이나 병상을 진단하는 새로운 검사 방법인 것이 기재되어 있다.
이 PET 검사에 사용되는 검사약으로서는, 당분에 양전자 핵종을 표식한 화합물이 존재하고, 검사의 목적에 따른 화합물을 「주사제」나 「흡입제」의 형태로 조정하여 정맥주사나 호흡에 의해 체내에 도입함으로써, PET-CT 장치로 단층상을 촬영할 수 있게 된다. 이 경우, 표식된 화합물로부터는, 양전자가 방출되고, 그 양전자와 전자가 충돌할 때에 방사선이 나오기 때문에, 예를 들면 18F-FDG의 경우에는 0.511MeV의 에너지에 상당하는 감마선이 나오기 때문에, 이 감마선을 PET-CT 장치로 검출함으로써 암 세포의 존재의 유무나 병소의 크기 등을 특정하는 것이 가능해진다.
따라서, PET 검사를 수반하는 진료의 환경 하에서는 검사약이 투여된 피검체로부터 감마선이 모든 방향으로 방사되게 되므로, 이 감마선을 의사 등의 검사자가 몸에 직접 받지 않도록 차폐하는 것이 필수적인 조건이 된다.
그리고, 종래로부터 공지로 되어 있는 방사선 차폐창 및 방사선 차폐 방호 칸막이의 대표예로서, 하기의 특허문헌 1에 의하면 높은 방사선 차폐특성을 갖는 PbO를 함유한 유리가 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 평2-212331호 공보
비특허문헌 1 : 일본 평성 16년도 후생노동성 과학연구비 보조금 의료기술평가 종합 연구사업 PET 검사시설에 있어서의 방사선 안전의 확보에 관한 연구반편FDG-PET 검사에 있어서의 안전확보에 관한 가이드라인(2005년), 인터넷<URL:http://www.js㎚.org/report/pet-anzen-gl.pdf>
그런데, 상기 특허문헌 1에 개시된 방사선 차폐유리는 높은 방사선 차폐성능을 가짐과 아울러, 방사선에 의한 착색을 방지하는데에 충분한 양의 CeO2를 함유하면서도 유전 파괴를 일으키기 어려운 유리이다. 구체적으로는, 방사선 차폐성능을 높이기 위해서 PbO를 일정량 함유하고, 또한 방사선에 의한 착색을 방지하기 위해서 충분한 양의 CeO2를 함유하는 유리에 대하여, 유전 파괴를 막기 위해서 Na2O와 K2O의 비율을 한정해서 함유시킨 것이다.
그러나, 동 문헌에 개시된 방사선 차폐유리는 방사선에 의한 착색을 억제하는 기술이며, 유리 본래의 착색을 억제하는 기술이 아니다. 따라서, 당연히 방사선 차폐유리가 본래 착색되어 있으면 방사선에 기인하는 착색을 아무리 억제해도 유리 본래의 착색이 억제되는 것은 아니다.
그리고, 종래부터 의료시설 등에서 사용되고 있는 PbO를 함유한 유리는 방사선 차폐능력은 뛰어나지만, 투명성이 부당하게 저해되는 정도까지 착색되어 있는 것이므로 시인성이 떨어진다는 문제를 갖고 있다. 그 때문에, 이러한 유리를 방사선 차폐창이나 방사선 차폐 방호 옹립으로서 사용하고 있던 것에서는 피검체를 적확하게 시인 판단할 수 없다고 하는 사태를 초래하고, 특히 의료분야에서는 진단 결과의 오인이라고 하는 매우 심각한 문제를 초래할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 방사선 차폐유리에 대해서는 피검체의 시인에 관한 투명성이라고 하는 중요한 특성에 관해서 조금도 고려되어 있지 않은 것이 실정이며, 따라서 이러한 종류의 유리 투명성에 대해서는 어느 정도이면 적정한 시인성을 확보할 수 있을 것인가라고 하는 문제가 부상하게 된다.
그래서, 본 발명의 제 1 과제는, 방사선 차폐능력을 충분하게 확보하면서 피검체의 시인성도 충분한 것으로 하기 위한 적절한 투명성을 확보할 수 있는 방사선 차폐유리를 제공하는 것에 있다.
한편, PET 검사용의 방사선 차폐수단으로서는, 가령 방사선 차폐창이나 방사선 차폐 방호 옹립을 제작한다고 해도, 기본 재질로서 금속납이나 철 혹은 유리 등 중에서 어떠한 재질의 것을 사용하는 것이 최적일지에 대해서, 유효하고 확립된 재질이 발견되어 있지 않은 것이 실정이다. 즉, 이 PET 검사용의 방사선 차폐수단은 충분한 방사선 차폐능력 및 충분한 시인성을 확보함으로써, 의사 등이 피검체의 안색 등을 적확하게 확인하며, 또한 감마선을 몸에 직접 받지 않도록 하는 것이 매우 중요하게 된다.
그 경우에, 가령 유리를 사용해서 감마선의 차폐창이나 차폐 방호 옹립을 제작한다고 해도 PET 검사에 있어서 피검체로부터 방사되는 감마선을 적정하게 차폐하고 또한 그 피검체를 적정하게 시인하기 위해서는, 유리의 기본 조성을 어떻게 하면 최적인가라고 하는 사항에 대해서는 아직 명확히 되지 않고 있는 것이 실정이다. 따라서, PET 검사의 분야에 있어서는 감마선 차폐용 유리의 기본 조성을 우선 안출하지 않으면, 금후에 있어서, 그 유리에 개량을 더해서 뛰어난 특성을 갖게 한다고 하는 기술개발을, 적절한 방향 지침을 가지고 행할 수 없다고 하는 문제를 갖고 있다.
그래서, 본 발명의 제 2 과제는, PET 검사를 행할 때에 피검체로부터 방사되는 감마선에 대한 차폐 능력을 충분하게 확보하면서 피검체의 시인성도 양호하게 확보하는 것이 가능한 유리의 기본 조성을 안출하는 것에 있다.
상기 제 1 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 따른 방사선 차폐유리는, 질량% 표시로, 유리 조성으로서 SiO2 10∼35%, PbO 55∼80%, B2O3 0∼10%, Al2O3 0∼10%, SrO 0∼10%, BaO 0∼10%, Na2O 0∼10%, K2O 0∼10%를 함유하고, 또한 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율이 50%이상인 것으로 특징지어진다. 여기에서, 상기 두께 「10㎜에 대해서」라고 하는 것은, 상기 방사선 차폐유리를 판두께가 10㎜의 판유리라고 가정했을 경우에 대한 사항을 의미하고, 또 「전광선 투과율」이라고 하는 것은, 그 판유리에 대한 평균 전광선 투과율을 의미한다(이하, 같음). 또한, 이하에 기재하는 %표시는 질량%를 가리킨다.
이러한 구성으로 한 방사선 차폐유리에 의하면, PbO가 55%이상이기 때문에 방사선 차폐능력을 대폭 높이는 것이 가능해짐과 아울러, 두께 10㎜에 대한 파장400㎚에 있어서의 전광선 투과율이 50%이상이기 때문에 시인성을 충분한 것으로 하기 위해 적절한 투명성을 확보하는 것이 가능해진다. 또한 PbO 이외의 조성이 소정범위로 규제되어 있기 때문에 실투하기 어려운 유리를 얻을 수 있고, 결과적으로 용융 유리의 성형시의 점도를 높일 수 있기 때문에 판두께가 두꺼운 유리를 효율적으로 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 높은 투명성 및 방사선 차폐능력 및 내실투성을 일거에 향수할 수 있는 방사선 차폐유리를 얻을 수 있다. 특히, 판두께가 두꺼울 경우에는 매우 높은 방사선 차폐능력과 투명성을 유지할 수 있기 때문에, 매우 큰 메리트를 갖는 방사선 차폐유리가 실현된다.
이 경우, 상기 방사선 차폐유리의 표면에 굴절률 및 두께가 적절한 박막(예를 들면 반사 방지막)을 형성함으로써 저반사 처리를 실시하는 것이 바람직하고, 그렇게 했을 경우의 방사선 차폐유리의 반사 손실은 0.3∼4.0인 것이 바람직하며, 그 하한은 0.5이어도 되지만, 그 상한은 3.5인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 방사선 차폐유리와 같이, 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율을 50%이상으로 한 것과 아울러, 시인성이 보다 한층 향호한 것으로 된다. 여기에서, 반사 손실(R)은 유리의 굴절률을 n이라고 했을 경우에, R=((n-1)/(n+1))2으로 구하는 수치이다.
또한 상기 제 2 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 따른 방사선 차폐유리는, 질량% 표시로, 유리 조성으로서 SiO2 10∼35%, PbO 55∼80%, B2O3 0∼10%, Al2O3 0∼10%, SrO 0∼10%, BaO 0∼10%, Na2O 0∼10%, K2O 0∼10%를 함유하고, 또한 PET 검사용 감마선 차폐재로 사용하는 것에 특징지어진다.
즉, 본 발명자들은 이러한 기본 조성을 구비한 방사선 차폐유리를, PET 검사용 감마선 차폐재로서 바람직하게 사용할 수 있는 것을 안출하였다. 구체적으로는, 이미 서술한 바와 같이, PbO가 55%이상이기 때문에 방사선 차폐능력을 대폭 높이는 것이 가능해짐과 아울러, PbO 이외의 조성이 소정 범위로 제한되어 있기 때문에 높은 투명성 및 방사선 차폐능력 및 내실투성을 일거에 향수할 수 있는 방사선 차폐유리를 얻는 것이 가능해지고, 특히 판두께가 두꺼울 경우에는 매우 높은 방사선 차폐능력과 투명성을 유지할 수 있게 된다. 이러한 특성을 구비하고 있으면, PET 검사용 감마선 차폐재로서 충분한 감마선 차폐 성능을 갖고 또한 충분한 시인성을 갖는 대망의 기본재가 얻어지게 된다. 따라서, PET 검사의 분야에 있어서는 검사 약의 투여에 따라 피검체로부터 방사된 감마선이 의사 등의 검사자에게 직접 투사되는 것을 저지할 수 있고, 또한 의사 등이 피검체(환자 등)의 안색 등을 확인할 때의 오진 등을 회피할 수 있는 신규하고 또한 유용한 감마선 차폐유리가 얻어지게 된다.
이상의 방사선 차폐유리는 유리 조성으로서 Fe2O3가 200ppm이하, Cr2O3가 50ppm이하인 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 하면, 불순물로서 포함되는 Fe2O3, Cr2O3에 기인하는 유리의 착색을 가급적으로 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명자들은 방사선 차폐유리의 투명성에 영향을 주는 인자로서, 영향이 큰 인자가 Fe2O3, Cr2O3로 대표되는 유리 중에 포함되는 불순물인 것을 찾아냄과 아울러, 불순물로서 포함되는 Fe2O3의 함유량을 200ppm이하, Cr2O3의 함유량을 50ppm이하로 규제하면 방사선 차폐유리의 투명성이 현저하게 향상되는 것을 찾아냈다. 여기에서, 불순물로서 포함되는 Fe2O3, Cr2O3에 의해 방사선 차폐유리가 착색되는 이유는, PbO는 자외역에 광의 흡수가 있고, 그 영향에 의해 불순물로서 포함되는 Fe2O3, Cr2O3가 소량이여도 유리의 착색에 영향을 미치기 때문이다. 특히, 용융 온도가 높을 경우에는 극히 소량이여도 유리를 착색시키는 성질을 갖고 있다. 이것은 Fe 이온의 산화환원반응 또는 Fe 이온의 배위수의 변화가 원인이라 생각된다. 따라서, 유리의 착색을 억제하는 관점에서 Fe2O3, Cr2O3의 불순물을 엄밀하게 관리하는 것은 중요하며, 불순물로서 포함되는 Fe2O3의 함유량을 200ppm이하, Cr2O3의 함유량을 50ppm이하로 규제하면 가급적으로 방사선 차폐유리의 착색을 억제할 수 있다.
또한, Fe2O3, Cr2O3의 불순물은 원료 및 원료의 분쇄 공정이나 혼합 공정에 사용하는 설비(예를 들면 철이나 스테인레스 등의 재질로 구성되는 설비)로부터 유리 내에 혼입된다. 따라서, Fe2O3, Cr2O3의 함유량이 적은 원료를 사용함으로써 유리 내의 Fe2O3, Cr2O3의 함유량을 저감시키는 것이 가능해진다. 또한 원료의 분쇄 공정이나 혼합 공정에 사용하는 설비를 Fe2O3, Cr2O3가 혼입되기 어려운 재질 또는 Fe2O3, Cr2O3가 혼입되지 않는 재질로 변경하거나, Fe2O3, Cr2O3를 제거하는 공정을 도입함으로써 유리 내의 Fe2O3, Cr2O3의 함유량을 저감시키는 것이 가능해진다. 이상과 같은 대책을 실시함으로써 Fe2O3의 함유량을 200ppm이하, Cr2O3의 함유량을 50ppm이하로 규제하는 것이 가능해진다.
또한, 의료시설에서 이용되는 방사선으로서 X선과 감마선이 있지만, X선과 감마선에서는 방사선 에너지의 강도가 다르다. 즉, X선보다 감마선 쪽이 방사선의 투과성이 높기 때문에 방사선 차폐유리에 충분한 방사선 차폐성을 부여하는 목적에서 방사선 차폐유리의 판두께를 두껍게 할 필요가 있다. 따라서, 감마선을 취급하는 의료시설에 있어서 방사선 차폐창 및 방사선 차폐 방호 칸막이에 사용하는 방사선 차폐유리에 요청되는 투명성은, 상술의 판두께를 두껍게 하지 않으면 안되는 사정과 아울러 매우 중요한 특성이 되고 있다.
한편, PET 검사를 취급하는 의료시설에 있어서는 다수의 피검체를 검사할 필요가 있기 때문에 PET 검사를 취급하는 의료시설에 있어서의 약제의 합성 시설, 조제 시설, 약제 주입실, 피검체의 대합실, 검사실 등의 주변에서는 약제를 주사, 흡입된 피검체로부터 방사선이 끊임없이 계속해서 방출되고 있다.
그 때문에, 검사를 행하는 의사, 검사 기사 및 간호사 등이 방사선을 누적적으로 받아, 피폭된다고 하는 큰 문제가 생길 수 있다. 상술의 비특허문헌 1에 의하면, 검사 기사의 피폭량 저감이나 방사선 방호에 관한 지침이 명시되어 있고, 양전자 핵종으로부터 생기는 감마선은 실효선량 등량이 2.2mSv이며, 흉부 X선 검사의 실효선량 등량이 1회당 0.3mSv인 것을 감안하면, 단시간에 많은 선량을 피폭하는 것이 상정된다.
이상의 관점으로부터, PET 검사를 취급하는 의료시설에 있어서는 의사 등의 피폭관리가 중요하기 때문에 방사선 차폐유리에는 충분한 방사선 차폐능력이 요구되어, 필연적으로 유리 조성 내에 PbO를 많이 함유시킬 필요가 있다. 따라서, PbO의 함유량을 55%이상으로 하면 상술의 이점과 함께 종래의 방사선 차폐유리보다 높은 방사선 차폐능력도 부여할 수 있게 되고, 이들의 용도에 적합하게 사용 가능해진다.
또한, 방사선을 가급적으로 차폐하기 위해서는 방사선 차폐유리의 판두께를 두껍게 할 필요가 있지만, 안정되게 판두께가 두꺼운 유리를 성형하려고 하면 점성이 높은 상태에서 성형할 필요가 있다. 그 때문에 고점성이고 실투하지 않는 유리, 즉 액상 점도가 높은 유리가 필요하게 된다. 또한 방사선을 가급적으로 차폐하기 위해서는 방사선 차폐유리의 유리 조성 내에 PbO를 다량으로 함유시킬 필요가 있지만, 그렇게 했을 경우에는 유리가 열적으로 불안정해지는 경향이 있어, 보다 한층 실투하기 어려운 유리가 필요하다. 상기 방사선 차폐유리는 PbO 이외의 유리 조성을 일정 범위로 규제했기 때문에, PbO의 함유량이 많음에도 불구하고 매우 열적 안정성이 높고, 유리의 판두께를 용이하게 두껍게 할 수 있다.
이상의 방사선 차폐유리는, 유리 조성으로서 Sb2O3 100∼20000ppm을 함유하고 있는 것이 바람직하고, 또는 Cl2 0∼20000ppm을 함유하고 있는 것이 바람직하며, 또는 실질적으로 As2O3를 함유하고 있지 않은 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 청징제로서 Sb2O3 혹은 Cl2를 사용하거나, 또는 환경에 유해한 As2O3를 함유하고 있지 않기 때문에 유리 제조공정이나 폐유리 처리시 등에 환경을 오염시키는 일이 없어진다. 또한, Sb2O3 혹은 Cl2는 용융되어 있는 유리가 저온일 경우에 다량의 청징 가스를 발생시킨다고 하는 특성을 구비한 청징제이기 때문에, 이하에 나타내는 바와 같은 이점도 향수할 수 있다.
즉, 이미 서술한 바와 같이, 유리의 착색을 억제하는 관점에서는 Fe2O3, Cr2O3의 불순물을 엄밀하게 관리하는 것은 중요하지만, 그 한편으로 Fe 이온 등의 반응을 억제하는 목적에서 유리의 용융 온도를 저하시키는 것도 중요하다고 생각된다. 동시에, 에너지적 견지로부터도 유리의 용융 온도를 저하시키는 것은 중요하다. 그러나, 유리의 용융 온도를 저하시키면 그만큼 용융시에 있어서의 유리의 점성이 높아져서 기포가 없는 유리를 얻는 것이 곤란하게 된다. 일반적으로, 기포가 없는 유리를 얻기 위해서는 유리화 반응시부터 균질화 용융시에 걸친 온도 영역에서 청징 가스를 발생시키는 청징제를 사용하는 것이 중요하다. 또한 유리의 청징은 유리화 반응시에 발생하는 가스를 청징 가스에 의해 유리 융액 중에서 추출하고, 또한 균질화 용융시에 남은 미소한 기포를 다시 발생시킨 청징 가스에 의해 기포지름을 크게 해서 부상시켜서 제거하지만, 용융시에 있어서의 유리의 점성이 높으면 이들의 효과를 얻기 어려워진다. 본 발명의 방사선 차폐유리는 상기 지견에 기초하여 결정된 것이며, 저온에서 용융이 가능한 조성으로 되어 있다. 구체적으로는, PbO의 함유량을 55%이상으로 해서 저온에서 용융이 가능한 유리로 함과 아울러, 저온에서 다량의 청징 가스를 발생시키는 Sb2O3 혹은 Cl2를 청징제로서 사용함으로써 상기의 저온 용융성 및 기포 품위, 투명성의 문제점을 일거에 해결하는 것이 가능해진다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는 380∼700㎚의 전광선 투과율로부터 산출되는 C광원에 있어서의 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3101, 0.3160), (0.3250, 0.3160), (0.3250, 0.3400), (0.3101, 0.3400)로 둘러싸여진 범위 내인 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 「색도」란, 상기 방사선 차폐유리를 판유리로 가정했을 경우에 판두께가 10㎜인 판유리의 측정치를 의미하고, 또 「전광선 투과율」이란, 그 판유리에 대한 평균 전광선 투과율을 의미한다(이하, 동일).
이와 같이 하면, 보다 확실하게 유리의 투명성을 확보할 수 있다. 즉, 색도가 상기 범위로부터 벗어나면 유리의 착색이 현저해져 유리의 투명성이 악화되고, 시인성을 저해하기 때문에 색도가 상기 범위 내에 있음으로써 그러한 불량을 회피할 수 있다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는 액상 점도가 103 .5dPa·s이상인 것이 바람직하다.
이와 같이, 액상 점도를 103 .5dPa·s이상으로 함으로써 고점도로 유리를 성형했다고 해도 요철이나 실투가 없는 열적으로 안정된 유리를 얻을 수 있고, 결과적으로 판두께가 두꺼운 유리를 성형하는 것이 가능해진다. 한편, 액상 점도가 103.5dPa·s미만이면 용융 유리의 성형에 있어서 유리가 실투하기 쉬워져 안정 생산이 곤란하게 되고, 판두께가 두꺼운 유리를 얻는 것이 곤란하게 된다. 특히, PbO의 함유량이 많은 유리는 실투하기 쉬운 경향이 있기 때문에 액상 점도를 103.5dPa·s이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 액상 점도는 103.0dPa·s이상으로 해도 된다. 또한 액상 점도는 SiO2의 함유량을 증가시키고, B2O3의 함유량을 감소시킴으로써 높일 수 있다.
여기에서, 상기 「액상 점도」란, 액상 온도에 있어서의 유리의 점도를 의미한다. 구체적으로는, 유리의 액상 온도는 충분하게 세정한 300∼500㎛의 분말상의 시료를 백금제의 보트에 넣고, 800℃에서 500℃의 온도 구배를 갖는 전기로에 48시간 유지한 후 공기 중에 방치하여 냉각하고, 이어서 유리 중에 결정이 석출되기 시작한 온도를 측정한 값을 가리킨다. 액상 점도는 백금 인상법으로 구한 점도로부터 점도곡선을 작성하고, 이 점도곡선으로부터 액상 온도에 상당하는 유리의 점도를 산출함으로써 구한 값을 가리킨다. 또한, 유리 표면을 연마하면 유리 중에 석출된 결정의 석출 위치를 판별하기 쉬워 바람직하다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는 밀도가 4.00g/㎤이상인 것이 바람직하다.
즉, 밀도가 4.00g/㎤미만이면 높은 방사선 차폐능력을 얻기 어려워진다는 문제가 생기기 때문에, 밀도는 상기의 수치범위로 하는 것이 좋다. 이러한 관점으로부터, 밀도는 4.20g/㎤이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 밀도는 PbO, SrO, BaO의 함유량을 증가시킴으로써 크게 할 수 있다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는 변형점이 360℃이상인 것이 바람직하다.
즉, 변형점이 360℃미만이면 열공정에서 유리가 열변형이나 열수축의 영향을 받기 쉬워진다고 하는 문제가 생기기 때문에, 변형점은 상기 수치범위로 하는 것이 형편이 좋다. 이러한 관점으로부터, 변형점은 380℃이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 변형점은 SiO2, Al2O3의 함유량을 증가시킴으로써 높일 수 있다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는, 형상이 판형상을 이루는 판상체이고, 또한 상기 판상체의 판두께를 10㎜이상으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 형상이 판형상을 이루는 판상체이기 때문에 광범한 면적에서 방사선을 차폐할 수 있음과 아울러, 판상체의 판두께를 10㎜이상으로 함으로써 충분한 방사선 차폐능력을 얻을 수 있고, X선보다 방사선의 투과성이 높은 감마선을 유효하게 차폐할 수 있다. 특히, 실효선량이 높은 양전자 핵종으로부터 생기는 감마선을 유효하게 차폐하는 것이 가능해지고, PET 검사를 행하는 의사 또는 검사 기사 혹은 간호사 등이 방사선을 누적적으로 받아 피폭된다고 하는 사태를 유효하게 회피하는 것이 가능해진다. 이러한 관점으로부터, 판상체의 판두께는 14㎜이상, 18㎜이상, 또한 22㎜이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 판상체의 판두께의 상한은 60㎜인 것이 바람직하다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는 감마선의 에너지 0.511MeV에 있어서의 감마선 감약계수가 0.5㎝- 1이상인 것이 바람직하고, 0.55㎝- 1이상, 0.6㎝- 1이상, 또한 0.65㎝-1이상인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 방사선 감약계수(감마선 감약계수)는 방사선 차폐능력을 나타내는 지표로서 사용되고, 입사된 방사선을 어느 정도 흡수할지를 나타내는 수치이다. 이 감마선 감약계수는 수치가 클수록 방사선 차폐능력이 뛰어나다.
즉, 감마선의 에너지 0.511Mev에 있어서의 감마선 감약계수가 0.5㎝- 1미만이면 충분한 방사선 차폐능력이 얻어지지 않게 되고, X선보다 방사선의 투과성이 높은 감마선을 유효하게 차폐할 수 없어진다. 또한 실효선량이 높은 양전자 핵종으로부터 생기는 감마선을 유효하게 차폐할 수 없어져, PET 검사를 행하는 의사 등이 방사선을 누적적으로 받아 피폭된다고 하는 사태를 초래할 수 있게 된다. 따라서, 감마선 감약계수가 상기 수치범위에 있으면 이러한 문제가 생기기 어려워진다.
이 경우, 상기 제 2 과제를 해결하기 위해, PET 검사용 감마선 차폐재에 사용하는 것을 특징으로 한 방사선 차폐유리는, 감마선 차폐창 또는 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 방사선 차폐유리가 PET 검사용 감마선 차폐창 또는 PET 검사용 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용되기 때문에 방사선의 투과성이 높은 양전자 핵종으로부터 발생하는 감마선을 유효하게 차폐할 수 있고, PET 검사를 행하는 의사, 검사 기사, 간호사 등이 방사선을 누적적으로 받아 피폭된다고 하는 사태를 유효하게 회피하는 것이 가능해진다. 특히, PET 검사용 감마선 차폐 방호 칸막이로서 사용될 경우에는, 방호 칸막이를 사이에 두고 피검체와 의사 등의 거리가 짧아 피폭을 회피할 필요성이 높기 때문에, 보다 바람직한 효과가 얻어진다. 또한, 검사 기사나 간호사가 피검체의 근방에서 피검체의 양태 관찰을 할 때에는, 피검체의 양태(예를 들면 환자의 안색 등)를 적확하게 시인 판단하는 것이 가능해지기 때문에, 피검체의 양태를 잘못 보는 것에 의한 오진 등의 문제를 유효하게 회피할 수 있다.
한편, 상기 제 1 과제를 해결하기 위해, 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율을 50%이상으로 한 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리는, 의료용 감마선 차폐창 또는 의료용 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 방사선 차폐유리는 방사선 차폐능력이 높고, 착색이 없어 투명성이 뛰어나고, 또한 액상 점도도 높아 유리의 판두께를 두껍게 하는 것이 가능한 것이므로, 감마선 차폐 능력을 더욱 높일 수 있다. 또한 검사 기사나 간호사가 피검체의 근방에서 피검체의 양태 관찰을 할 때에는 피검체의 양태를 적확하게 시인 판단하는 것이 가능해진다.
또한 이 방사선 차폐유리는 PET 검사용의 의료용 감마선 차폐창 또는 PET 검사용의 의료용 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 방사선의 투과성이 높은 양전자 핵종으로부터 발생하는 감마선을 유효하게 차폐할 수 있고, PET 검사를 행하는 의사, 검사 기사, 간호사 등이 방사선을 누적적으로 받아 피폭된다고 하는 사태를 유효하게 회피하는 것이 가능해진다. 특히, 이 창 또는 방호 칸막이는, 뛰어난 투명성을 갖고 있기 때문에 검사 기사나 간호사가 피검체의 근방에서 피검체의 양태 관찰을 할 때에는, 피검체의 양태(예를 들면 환자의 안색 등)를 보다 한층 적확하게 시인 판단하는 것이 가능해지기 때문에, 피검체의 양태를 잘못 보는 것에 의한 오진 등의 문제를 더욱 유효하게 회피할 수 있다.
또한 이상의 방사선 차폐유리는 형상이 판형상을 이루는 유리판이며, 상기 유리판을 성형하기 전에 성형해야 할 유리판의 유리 조성 및 밀도에 기초하여 상기 방사선에 대한 실효선량 축적 계수를 산출하고, 상기 실효선량 축적 계수에, 상기 성형해야 할 유리판에 상기 방사선이 수직 입사되었을 때의 투과율을 곱해서 상기 방사선에 대한 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 산출하고, 상기 실효선량 투과율에 기초하여 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 구하고, 실제의 판두께가 상기 이론 판두께값 이상이 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 성형해야 할 유리판에 방사선이 수직 입사되었을 때의 투과율(방사선 산란선의 영향을 고려하지 않는 투과율)을, 산란선에 의한 선량의 증가 분을 나타내는 실효선량 축적 계수(이하, 단지 축적 계수라고도 함)에 의해 보정하고, 이 보정한 투과율(실효선량 투과율)에 기초하여 성형해야 할 유리판의 판두께(이론 판두께값)가 설정된다. 따라서, 방사선 산란선의 영향을 고려한 이론 판두께값에 기초하여 방사선 차폐유리판을 성형함으로써, 산란선을 포함시킨 방사선의 정확한 차폐가 가능하고, 또한 요구되는 방사선 차폐능력을 적정한 판두께로 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, 요구되는 방사선 차폐능력에 대하여 판두께가 필요 이상으로 두꺼워져, 방사선 차폐유리판의 비용이 부당하게 고등한다고 하는 사태를 확실하게 방지할 수 있다.
여기에서, 방사선이 차폐 가능하다고 하는 것은, 입사된 방사선이 차폐체에 흡수되는 것을 의미한다. 방사선은 차폐체 속에서 광전효과나 콤프턴 산란(Compton scattering)에 의해 감쇠한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 물질에 입사되는 방사선의 에너지가 작을 때는 방사선이 원자 중의 전자에 충돌해서 에너지를 완전하게 잃어버리는 광전효과에 의해 대부분의 방사선이 감쇠한다. 이에 대하여 방사선의 에너지가 높아져서 200KeV를 넘는 감마선의 에너지역에 들어가면, 물질 중에서의 감마선의 감쇠의 크기는 광전효과에 의한 크기, 레일리 산란(Rayleigh scattering)이나 콤프턴 산란에 의한 크기에 가까운 값으로 된다. 레일리 산란은 감마선이 원자 중의 전자에 충돌해서 에너지를 잃어버리지 않고 단지 방향을 바꾸는 것일 뿐의 현상이지만, 콤프턴 산란은 물질에 입사되는 감마선 에너지의 일부를 전자에 주고, 자기 자신의 에너지 상태와 방향을 바꾸는 현상이며, 이에 따라 감마선은 흡수·산란된다고 생각된다.
통상, 차폐 성능에 대해서는 그 납유리와 납의 직접선에 대한 투과율이 같아지는 판두께를 납당량이라고 하는 지표로 나타낸다. 납유리 10㎜의 감마선(직접 선) 감쇠율이 50%이고, 납 3㎜의 감마선 감쇠율이 50%이면 이 유리 10㎜의 차폐능력은 3㎜Pb(3㎜당량)이다라고 한다.
또한, 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 선원으로부터 나오는 방사선이 가는 빔인 경우, 차폐체(방사선 차폐유리판)에 들어가는 감마선 강도를 I0, 차폐체로부터 나오는 감마선 강도를 I, 사용되는 감마선 에너지에 상당하는 차폐체의 선감약계수를 μ(/㎝), 차폐체 판두께를 t(㎝)라고 하면, I=I0×exp(-μt)의 관계가 성립된다. 그러나, 선원으로부터 나오는 방사선이 퍼짐을 가진 빔일 경우 차폐체의 축적 계수를 B라고 하면, I=B×I0×exp(-μt)의 관계가 성립된다. 예를 들면 PET 검사의 경우, 선원은 피험자이기 때문에 도 2(B)와 같이 모든 방향으로 방사선이 방사된다. 방사선의 일부는 차폐체를 투과할 때에 산란되고, 방향을 바꾸어서 투과한다. 따라서 차폐체를 투과한 방사선량은 차폐체를 똑바로 투과한 방사선에 산란한 광자 등에 의한 선량이 더해진다. 따라서, 방사선이 차폐체를 투과한 후의 선량율을 구할 경우에는, 차폐체에서 산란되는 선량을 고려한 I=B×I0×exp(-μt)식을 사용하지 않으면 안된다.
방사선 차폐유리판의 차폐 계산을 행할 경우, 일반적으로 납당량이 사용된다. 즉, 우선 납의 투과율이 명확할 필요가 있다. 납에 대한 투과율이나 축적 계수(B)의 데이터는 재단법인 원자력 안전기술 센터가 편집·발행하고 있는 「방사선시설의 차폐 계산 실무 메뉴얼 2000」에 기재되어 있고, 차폐 계산의 데이터베이스로서 널리 이용되고 있다.
현재 X선 차폐용으로 시판되고 있는 납유리를 PET 검사용의 방사선 차폐유리판에 전용할 경우, 산란의 영향이 고려되어 있지 않다. 그 때문에 실제로 투과하는 감마선량이 많아지고, 피폭량이 커져 위험성이 증가하는 방향이다. 특히, 방사선의 에너지가 200KeV를 넘는 감마선의 에너지역에 들어가면 차폐체 내에서 산란된 감마선의 영향을 고려해서 차폐체의 판두께를 설계하지 않으면 안된다. 그래서, 방사선 차폐유리판의 축적 계수(B)를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 계산하고, 그것을 이용하여 판두께를 설계하면 감마선의 차폐에 관해서 보다 안전한 유리를 설계·제공할 수 있게 된다.
이 방사선 차폐유리에 있어서는, 상기 이론 판두께값은 또한 상기 방사선에 대한 납의 실효선량 축적 계수에 근거해서 구해지는 납의 실효선량 투과율과, 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 비교함으로써 구해지는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 방사선의 차폐 능력이 실증되어 있는 납을 기준으로 해서, 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 설정할 수 있으므로, 이 이론 판두께값에 기초하여 실제로 방사선 차폐유리를 성형했을 경우에 이 방사선 차폐유리에 요구되는 방사선 차폐능력을 보다 적정한 판두께로 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 이론 판두께값은 0.511MeV에 있어서의 감마선에 대하여 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율이 60%이하가 되는 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 예를 들면 이론 판두께값으로 성형된 방사선 차폐유리를 PET 검사시에 사용하는 감마선 차폐창이나, 감마선 차폐 방호 칸막이로서 바람직하게 이용하는 것이 가능해진다.
그리고, 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 축적 계수는 몬테카를로법에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 성형해야 할 유리판의 축적 계수를 정확 또한 간편하게 계산하는 것이 가능해진다.
또한 이 방사선 차폐유리는 상기 이론 판두께값을 t라고 했을 경우에, 실제의 판두께가 t이상이며 또한 1.3t이하인 것이 바람직하다.
즉, 이 방사선 차폐유리판의 판두께가 이론 판두께값(t) 미만이면 산란선을 포함하는 방사선을 충분하게 차폐할 수 없어진다. 또한 의료용 방사선 차폐유리판의 판두께가 이론 판두께값(t)의 1.3배를 초과하면 요구되는 방사선 차폐능력에 대하여 불필요하게 판두께가 두꺼워져 부당한 비용의 고등을 초래한다. 따라서, 상기수치 범위의 판두께(t이상 1.3t이하)의 의료용 방사선 차폐유리판이면, 산란선을 포함하는 방사선을 적확하게 차단하고, 또한 요구되는 방사선 차폐능력을 최적인 판두께로 충족하는 것이 가능해진다. 또한 의료용 방사선 차폐유리판의 판두께가 필요이상으로 두꺼워지는 것에 의한 시인성의 악화를 바람직하게 회피할 수 있다. 즉, 의료용 방사선 차폐유리판을 통해서 피검체의 양태 관찰 등을 양호하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 이 방사선 차폐유리는 밀도가 4.00g/㎤이상이며, 0.511MeV에 있어서의 감마선에 대한 실효선량 투과율이 60%이하인 것이 바람직하다.
이상의 방사선 차폐유리는 크기(차폐면의 종횡의 크기)가 800㎜×1000㎜인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 방사선 차폐유리를 의료용의 감마선 차폐창 및 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용했을 경우에 시인성이 향상되고, PET 검사를 행하는 의사, 검사 기사, 간호사 등이 피검체를 양태 관찰하기 쉬워진다. 또한 의료용의 방사선 차폐유리의 차폐면의 종횡의 크기를 800㎜×1000㎜이상으로 하면, X선보다 방사선의 투과성이 높은 양전자 핵종으로부터 발생하는 감마선을 유효하게 차폐할 수 있고, PET 검사를 행하는 의사, 검사 기사, 간호사 등이 감마선을 누적적으로 받아 안전기준 이상으로 피폭된다고 하는 사태를 유효하게 회피하는 것이 가능해진다. 특히, PET 검사용 감마선 차폐 방호 칸막이의 경우, 방호 칸막이를 사이에 두고 피검체와 의사 등의 거리가 짧은 상태에서 사용되어, 피폭을 회피하는 요구도 높기 때문에 보다 바람직하다.
이상의 방사선 차폐유리를 구비한 방사선 차폐유리 물품으로서는, 상기 방사선 차폐유리로 이루어지는 단일의 유리판인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 판두께가 얇은 유리를 복수 접합시키는 라미네이트 가공 등을 실행해서 방사선 차폐능력을 높이는 방법을 채용할 필요가 없어지기 때문에 제작의 용이화가 도모된다. 또한, 공정수가 적고 또한 재료비의 고등에 의한 비용상승 등의 문제도 생기지 않게 되어, 결과적으로 방사선 차폐유리 물품 전체의 비용절감에 크게 기여하는 것이 가능해진다. 또, 목적에 따라서 유리판의 표면에 각종 기능막을 형성해도 좋다.
한편, 이상의 방사선 차폐유리의 제조방법은 용융로에서 유리 원료를 용융해서 용융 유리로 하는 공정에서, 상기 용융 유리의 용융 온도가 1400℃이하로 된다.
즉, 이 종류의 방사선 차폐유리의 제조방법에 있어서는 용융 유리의 용융 온도를 1400℃보다 높게 하면, Fe2O3, Cr2O3의 불순물의 함유량이 조금이라도 유리가 착색되는 경향이 있음과 아울러, 환경부하가 커져서 에너지 코스트의 고등을 초래하여 제조 비용이 증대한다고 하는 문제가 생긴다. 그러나, 용융 유리의 용융 온도가 1400℃이하이면 이러한 문제를 유효하게 회피할 수 있다. 이러한 관점으로부터, 용융 온도는 1350℃이하, 혹은 1300℃이하인 것이 보다 바람직하고, 1250℃이하, 혹은 1200℃이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이상의 방사선 차폐유리의 성형 방법으로서는, 롤아웃법, 플로트법, 슬롯 다운드로우법, 오버플로우 다운드로우법, 리드로우법 등의 여러 가지 성형 방법이 있고, 적당하게 선택하면 된다. 특히, 이상의 방사선 차폐유리는 롤아웃법으로 성형하는 것이 바람직하다. 이 롤아웃법은 판두께가 두꺼운 판유리를 효율적으로 제작하는 것이 가능한 것에 추가로, 용융 유리를 재빠르게 성형할 수 있기 때문에 성형시에 유리가 실투하기 어렵고, 보다 한층 효율적으로 판두께가 두꺼운 판유리를 얻을 수 있다.
이상의 방사선 차폐유리의 제조방법으로서는 용융 유리로부터 유리판을 성형하는 성형 공정 전에, 성형해야 할 유리판의 유리 조성 및 밀도에 기초하여 상기 방사선에 대한 실효선량 축적 계수를 산출하고, 상기 실효선량 축적 계수에 상기 성형해야 할 유리판에 상기 방사선이 수직 입사되었을 때의 투과율을 곱해서 상기 방사선에 대한 상기 제조해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 산출하고, 상기 실효선량 투과율에 기초하여 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 설정하는 이론 판두께값 설정 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 실효선량 축적 계수를 이용하여 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 설정하는 것에 의한 이점은, 이미 서술한 바와 같으므로 여기에서는 그 설명을 생략한다.
이 경우, 상기 이론 판두께값 설정 공정에서는 또한 상기 방사선에 대한 납의 실효선량 축적 계수에 기초해서 구해지는 납의 실효선량 투과율과, 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 비교하여, 상기 이론 판두께값을 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 방사선의 차폐 능력이 실증되어 있는 납을 기준으로 해서 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 설정하는 것에 의한 이점도, 이미 서술한 바와 같으므로 여기에서는 그 설명을 생략한다.
또한, 본 발명에 따른 의료용 방사선 차폐유리의 제조방법, 및 의료용 방사선 차폐유리는, 다음에 나타내는 구성만을 기본적인 특징으로 하는 것이어도 된다. 즉, 의료용 방사선 차폐유리의 제조방법은 유리판을 성형하는 성형 공정 전에, 성형해야 할 유리판의 유리 조성 및 밀도에 기초하여 방사선에 대한 실효선량 축적 계수를 산출하고, 상기 실효선량 축적 계수에 상기 성형해야 할 유리판에 상기 방사선이 수직 입사되었을 때의 투과율을 곱해서 상기 방사선에 대한 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 산출하고, 상기 실효선량 투과율에 기초하여 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 설정하는 것을 기본적인 특징으로 하는 것이라도 좋고, 또한 의료용 방사선 차폐유리는 그 이론 판두께값 이상의 판두께를 갖는 유리판인 것을 기본적인 특징으로 하는 것이라도 좋다.
(발명의 효과)
이상과 같이 상기 제 1 과제에 대응하는 본 발명의 방사선 차폐유리에 의하면, 유리 조성으로서 PbO가 55%이상이기 때문에 방사선 차폐능력을 대폭 높이는 것이 가능해짐과 아울러, 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율이 50%이상이기 때문에 시인성을 충분한 것으로 하기 위해 적절한 투명성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 2 과제에 대응하는 본 발명의 방사선 차폐유리에 의하면, PET 검사용 감마선 차폐재로서 충분한 감마선 차폐 성능을 갖고 또한 충분한 시인성을 갖는 대망의 기본재가 얻어지게 되어 PET 검사의 분야에 있어서 검사약의 투여에 따라 피검체로부터 방사된 감마선이 의사 등의 검사자에게 직접 투사되는 것을 저지하면서, 의사 등이 피검체의 안색 등을 확인할 때의 오진 등을 유효하게 회피할 수 있다.
도 1은 납에 있어서의 에너지와 질량 감쇠계수의 관계를 나타내는 그래프.
도 2는 선원형상의 차이에 의한 감마선의 거동의 설명도이며, (A)는 선원으로부터 나오는 방사선이 가는 빔일 경우의 설명도, (B)는 모든 방향으로 방사선이 방사될 경우의 설명도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 방사선 차폐유리의 제조방법의 일공정에서 채용되는 롤아웃법의 실시 상황을 도시한 개략도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 용융로 2 : 용융 유리
3 : 성형 롤 4 : 유리 리본
5 : 반송 롤
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
본 실시형태에 따른 방사선 차폐유리는, 질량%로, 유리 조성으로서 SiO2 10∼35%, PbO 55∼80%, B2O3 0∼10%, Al2O3 0∼10%, SrO 0∼10%, BaO 0∼10%, Na2O 0∼10%, K2O 0∼10%를 함유하고 있다. 그리고, 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율이 50%이상이고, PET 검사용 감마선 차폐재로 사용되는 것이다. 또한 청징제로서는 Sb2O3, Cl2를 사용하고, 환경에 유해한 As2O3를 실질적으로 함유하고 있지 않다. 또한 불순물인 Fe2O3는 200ppm이하, Cr2O3는 50ppm이하로 되어 있다.
유리의 기본 조성을 상기한 바와 같이 한정한 이유를 이하에 서술한다.
SiO2는 유리의 네트워크를 형성하는 성분이다. 그 함유량은 10∼35%, 바람직하게는 10∼30%, 보다 바람직하게는 20∼30%이다. SiO2의 함유량이 35%보다 많아지면 유리의 고온점도가 높아져서 용융이나 성형이 어렵게 되거나, 방사선 차폐능력이 저하된다. 한편, SiO2의 함유량이 10%보다 적어지면 유리의 골격을 형성하는 성 분이 지나치게 적어져 유리가 열에 대하여 불안정해짐과 아울러 유리의 내수성이 저하된다.
PbO는 방사선을 차폐시키기 위한 성분이다. 그 함유량은 55∼80%, 바람직하게는 60∼80%, 보다 바람직하게는 65∼80%, 더욱 바람직하게는 70∼80%이다. PbO의 함유량이 80%보다 많아지면 PbO 이외의 성분이 상대적으로 적어져서 유리가 열적으로 불안정해진다. 한편, PbO의 함유량이 50%이하이면 방사선 차폐능력이 저하되어 버린다.
B2O3는 유리의 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 열적 안정성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼10%, 바람직하게는 0.1∼8%, 보다 바람직하게는 0.1∼5%이다. B2O3의 함유량이 10%보다 많아지면 유리의 내수성이 저하한다.
Al2O3는 유리의 열적 안정성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼10%, 바람직하게는 0.1∼8%, 보다 바람직하게는 0.1∼5%이다. Al2O3의 함유량이 10%보다 많아지면 유리의 고온 점도가 높아져서 용융이나 성형이 어렵게 되거나, 방사선 차폐능력이 떨어진다.
SrO나 BaO는 유리의 점도나 실투성을 조정하는 성분이며, 방사선 차폐능력을 높이는 성분이다. 그 함유량은 각각 0∼10%, 바람직하게는 0∼8%, 보다 바람직하게는 0∼5%이다. SrO나 BaO의 함유량이 10%보다 많아지면 유리가 열적으로 불안정해진다.
Na2O나 K2O는 유리의 고온점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 각각 0∼10%, 바람직하게는 0∼8%, 보다 바람직하게는 1∼5%이다. 이들의 함유량이 10%보다 많아지면 방사선 차폐능력이 저하된다.
Sb2O3는 청징제로서 작용하는 성분이다. 그 함유량은, 100∼20000ppm(바람직하게는, 200∼20000ppm, 500∼20000ppm, 1000∼20000ppm, 5000∼20000ppm, 5500∼20000ppm, 6000∼20000ppm)이다. Sb2O3의 함유량이 100ppm보다 적어지면 청징력을 얻기 어려워져 유리 내의 기포를 저감하기 어려워진다. 또한 Sb2O3의 함유량이 20000ppm보다 많아지면 Sb2O3가 고가이기 때문에 원료 비용이 상승하게 된다.
Cl2는 청징제로서 작용하는 성분이다. 그 함유량은 0∼20000ppm, 바람직하게는 200∼20000ppm, 보다 바람직하게는 500∼20000ppm, 더욱 바람직하게는 1000∼10000ppm이다. Cl2의 함유량이 20000ppm보다 많아지면 Cl2의 휘발량이 지나치게 많아져서 유리가 변질되기 쉬워진다. 또한, Cl2의 함유량은 유리 중의 잔존량을 가리키고 있다.
본 실시형태에 있어서 청징제로서 사용하는 Sb2O3는 900℃이상의 온도 영역에서 Sb 이온의 원자가(valence) 변화에 의한 화학반응에 의해 다량의 청징 가스(산소 가스)를 발생한다. 특히 1000∼1200℃의 저온에서 청징 가스를 다량으로 발생한다. 또한 Cl2는 900℃이상의 온도 영역에서 분해, 휘발해서 청징 가스(염소 가 스 등)를 발생한다. 따라서, 청징제로서 Sb2O3나 Cl2를 사용함으로써 유리화 반응시부터 균질화 용융시에 걸친 온도역이 저온이여도, 높은 청징 효과를 얻을 수 있기 때문에 착색이나 기포가 존재하지 않는 방사선 차폐유리를 효율적으로 얻을 수 있다.
또한, 유리의 특성을 손상하지 않는 범위에서 다른 성분을 10%까지 첨가할 수 있다.
본 실시형태의 방사선 차폐유리를 제조할 때에는, 용융로에서 유리 원료를 용융해서 용융 유리로 한 후에 그 용융 유리를 성형해서 판유리로 하는 공정에서, 판유리가 롤아웃법에 의해 성형된다.
이 롤아웃법에 대해서 상세하게 설명하면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 용융 로(1)의 내부에서 용융된 용융 유리(2)를 한쌍의 성형 롤(3)의 상호간 간극을 통과시킴으로써 띠형상의 유리 리본(4)을 성형하고, 이 유리 리본(4)을 냉각하면서 복수의 반송 롤(5)에 의해 반송함으로써 판유리를 성형하는 방법이다. 그리고, 이 판유리가 최종적으로 상기의 방사선 차폐유리가 된다.
실시예
본 발명의 실시예 1∼24로서, 의료용, 특히 PET 검사용의 방사선 차폐유리(감마선 차폐유리)에 대해서, 24종류의 유리 조성에 대하여 밀도, 감마선 감약계수, 변형점, 액상 온도, 액상 점도, 및 투과율(두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율)을 측정했다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.
Figure 112008028718121-pct00001
우선, 표 1에 나타내는 조성을 갖는 유리가 되도록 원료를 조합(調合)하여 석영 도가니에 조합 배치(batch)를 넣고, 표 1에 나타낸 1150℃에서 1시간 용융했다. 그 후에 용융 유리를 카본판 위에 흘려내서 판형상으로 성형하고, 서냉한 후, 각 평가를 위한 시료 유리를 제작했다.
이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 대해서 24종류의 유리 조성에 대한 밀도∼투과율을 표 1에 나타냈다. 또한, 표 1 중에서 밀도∼투과율의 수치로서 "-"의 기호를 붙인 것은 미측정인 것을 의미하고 있다.
밀도는 주지의 아르키메데스(Archimedes)법으로 측정했다.
감마선의 에너지(0.511Mev)에 있어서의 감마선 감약계수는 Photx의 데이터로부터 계산에 의해 산출했다.
또한 변형점은 ASTM C336-71에 기초하여 측정했다. 또한, 변형점은 높은 쪽이 좋고, 열공정에 있어서의 유리 기판의 열변형이나 열수축을 억제할 수 있다.
액상 온도는 다음과 같이 해서 측정했다. 유리의 액상 온도는 충분하게 세정한 300∼500㎛의 분말상의 시료를 백금제의 보트에 넣고, 800℃에서 500℃의 온도구배를 갖는 전기로에 48시간 유지한 후 공기 중에서 방치하여 냉각하고, 이어서 유리 중에 결정이 석출되기 시작한 온도를 측정했다.
액상 점도는 백금 인상법으로 구한 점도로부터 점도곡선을 작성하고, 이 점도곡선으로부터 액상 온도에 상당하는 유리의 점도를 산출함으로써 구했다.
투과율의 측정에 대해서는 가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼 제 분광 광도계 UV2500PC를 사용했다. 측정 파장은 380∼700㎚이며, 측정 스피드(스캔 스피드)는 저속, 슬릿 폭은 5㎚로 하고, 샘플링 피치는 1㎚(즉 1㎚피치의 측정)로 했다.
표 1로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1∼24의 방사선 차폐유리는 투과율이 50%∼80%의 범위이었다. 그 중에서도, 65%∼75%의 투과율을 갖는 것이 많이 존재하고 있어, 적정한 투명성을 갖고 있었다.
본 발명의 실시예 25∼30으로서, PET 검사용의 방사선 차폐유리(감마선 차폐유리)에 대해서 6종류의 유리 조성에 대하여 밀도, 열팽창계수(α), 변형점, 액상 온도, 액상 점도, 감마선 감약계수, 색도, 및 용융 온도를 측정했다. 그 결과를 하기의 표 2에 나타낸다. 또한 그 비교예 1∼4를 하기의 표 3에 나타낸다.
Figure 112008028718121-pct00002
Figure 112008028718121-pct00003
우선, 표 2, 3에 나타내는 조성을 갖는 유리가 되도록 원료를 조합하여 석영 도가니에 조합 배치를 넣고, 표 2, 3에 나타낸 각 온도에서 1시간 용융했다. 그 후에 용융 유리를 카본판 위에 흘려내서 판형상으로 성형하고, 서냉한 후, 각 평가를 위한 시료 유리를 제작했다.
이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 대해서 6종류의 유리 조성에 대한 밀도∼용융 온도를 표 2, 3에 나타냈다.
밀도는 주지의 아르키메데스법으로 측정했다.
열팽창계수(α)는 지름 5.0㎜, 길이 20㎜의 원기둥상의 시료를 제작하고, 디라토미터(dilatometer)로 30∼380℃에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정했다.
또한 변형점은 ASTM C336-71에 기초하여 측정했다. 또한, 변형점은 높은 쪽이 좋고, 열공정에 있어서의 유리 기판의 열변형이나 열수축을 억제할 수 있다.
액상 온도는 다음과 같이 해서 측정했다. 유리의 액상 온도는 충분하게 세정한 300∼500㎛의 분말상의 시료를 백금제의 보트에 넣고, 800℃에서 500℃의 온도구배를 갖는 전기로에 48시간 유지한 후 공기 중에서 방치하여 냉각하고, 이어서 유리 중에 결정이 석출되기 시작한 온도를 측정했다. 액상 점도는 백금 인상법으로 구한 점도로부터 점도곡선을 작성하고, 이 점도곡선으로부터 액상 온도에 상당하는 유리의 점도를 산출함으로써 구했다.
감마선의 에너지(0.511Mev)에 있어서의 감마선 감약계수는 Photx의 데이터로부터 계산에 의해 산출했다.
색도는 이하와 같이 해서 측정, 평가했다. 경면연마한 치수 20㎜×30㎜×10㎜ 두께의 시료 유리를 측정 시료로 했다. 그 측정 시료에 대하여 가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼 제 분광 광도계 UV2500PC를 이용하여, 1㎚피치로 투과율의 측정을 행하였다. 측정 파장은 380∼700㎚이며, 측정 스피드는 저속, 슬릿 폭은 5㎚로 하고, 광원을 C로 했을 경우의 색도를 구했다. 380∼700㎚의 전광선 투과율로부터 산출되는 C광원에 있어서의 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3101, 0.3160), (0.3250, 0.3160), (0.3250, 0.3400), (0.3101, 0.3400)으로 둘러싸여진 범위에 있을 경우를 「○」로 하고, 그 범위를 벗어났을 경우를 「×」로 했다.
표 2로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 방사선 차폐유리는 0.511Mev에 있어서의 감마선 감약계수가 0.66㎝- 1이상이며, 양호한 방사선 차폐능력을 갖고 있었다. 또한 색조도 양호했다.
한편, 표 3으로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 비교예 1의 방사선 차폐유리는 Fe2O3가 250ppm, 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3300, 0.3560)이며, 유리의 투명성이 나빴다. 비교예 2의 방사선 차폐유리는 Fe2O3가 210ppm, 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3275, 0.3550)이며, 유리의 투명성이 나빴다. 비교예 3의 방사선 차폐유리는 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3160, 0.3410)이며, 유리의 투명성이 나빴다. 비교예 4의 방사선 차폐유리는 Fe2O3가 210ppm, Cr2O3가 20ppm, 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3290, 0.3570)이며, 유리의 투명성이 나빴다. 표 3의 비교예 1∼4의 방사선 차폐유리는 투과율이 50%미만이었다.
본 발명의 실시예 31∼38로서, PET 검사용의 방사선 차폐유리(감마선 차폐유리)에 대해서 8종류의 유리 조성에 대하여 밀도, 열팽창계수(α), 변형점, 액상 온도, 액상 점도, 감마선 감약계수, 색조, 기포, 및 용융 온도를 측정했다. 그 결과를, 하기의 표 4에 나타낸다. 또한 그 비교예 5∼7을 하기의 표 5에 나타낸다.
Figure 112008028718121-pct00004
Figure 112008028718121-pct00005
우선, 표 4, 5에 나타내는 조성을 갖는 유리가 되도록 원료를 조합하여 석영 도가니에 조합 배치를 넣고, 표 4, 5에 나타낸 각 온도에서 1시간 용융했다. 그 후에 용융 유리를 카본판 위에 흘려내서 판형상으로 성형하고, 서냉한 후, 각 평가를 위한 시료 유리를 제작했다.
이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 대해서 밀도, 열팽창계수, 액상 온도, 액상 점도, 감마선의 에너지(0.511Mev)에 있어서의 감마선 감약계수, 색조, 기포, 용융 온도를 표 4, 5에 나타냈다.
밀도는 주지의 아르키메데스법으로 측정했다.
열팽창계수(α)는 지름 5.0㎜, 길이 20㎜의 원기둥상의 시료를 제작하고, 디라토미터로 30∼380℃에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정했다.
또한 변형점은 ASTM C336-71에 기초하여 측정했다. 또한, 변형점은 높은 쪽이 좋고, 열공정에 있어서의 유리 기판의 열변형이나 열수축을 억제할 수 있다.
액상 온도는 다음과 같이 해서 측정했다. 유리의 액상 온도는 충분하게 세정한 300∼500㎛의 분말상의 시료를 백금제의 보트에 넣고, 8000℃에서 500℃의 온도구배를 갖는 전기로에 48시간 유지한 후 공기 중에서 방치하여 냉각하고, 이어서 유리 중에 결정이 석출되기 시작한 온도를 측정했다. 액상 점도는 백금 인상법으로 구한 점도로부터 점도곡선을 작성하고, 이 점도곡선으로부터 액상 온도에 상당하는 유리의 점도를 산출함으로써 구했다.
감마선의 에너지(0.511MeV)에 있어서의 감마선 감약계수는 Photx의 데이터로부터 계산에 의해 산출했다.
유리의 색조는 성형한 유리를 두께가 10㎜가 되도록 경면 연마하고, 육안으로 착색 정도를 확인함과 아울러, 시마즈 세이사쿠쇼 제 분광 광도계 UV2500PC로 380㎚로부터 700㎚에 있어서의 투과율을 측정하고, 투과율이 80%이상을 「○」로 하고, 투과율이 80%미만을 「×」로 했다.
유리의 기포는 실체현미경(100배)에 의해 평가하고, 기포가 없는 유리를 「○」로 하고, 기포가 확인된 유리를 「×」로 했다.
표 4로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 방사선 차폐유리는 0.51lMeV에 있어서의 감마선 감약계수가 0.66㎝- 1이상이며, 양호한 방사선 차폐능력을 갖고 있었다. 또한 색조도 양호하며, 기포 품위도 양호했다.
한편, 표 5로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 비교예 5의 방사선 차폐유리는 청징제로서 SnO2를 사용했기 때문에 기포 위가 나빴다. 또한 비교예 6의 방사선 차폐유리는 청징제로서 As2O3를 사용하고, 용융 온도가 1450℃로 높았기 때문에 유리가 착색되어 있었다. 비교예 7의 방사선 차폐유리는 PbO의 함유량이 33.0%로 적었기 때문에 감마선의 에너지 0.511Mev에 있어서의 감마선 감약계수가 0.34㎝-1로 작고, 방사선 차폐능력이 떨어졌다.
본 발명의 실시예 39∼46으로서, PET 검사용의 방사선 차폐유리(감마선 차폐유리)에 대해서 8종류의 유리 조성에 대하여 밀도, 열팽창계수(α), 변형점, 액상 온도, 액상 점도, 및 감마선 감약계수를 측정했다. 그 결과를 하기의 표 6에 나타낸다. 또한 그 비교예 8, 9를 하기의 표 7에 나타낸다.
Figure 112008028718121-pct00006
Figure 112008028718121-pct00007
우선, 표 6, 7에 나타내는 조성을 갖는 유리가 되도록 원료를 조합하여 석영 도가니에 조합 배치를 넣고, 표 6, 7에 나타낸 1150℃에서 1시간 용융했다. 그 후에 용융 유리를 카본판 위에 흘려내서 판형상으로 성형하고, 서냉한 후, 각 평가를 위한 시료 유리를 제작했다.
이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 대해서 밀도, 열팽창계수, 액상 온도, 액상 점도, 감마선의 에너지(0.511Mev)에 있어서의 감마선 감약계수를 표 6, 7에 나타냈다.
밀도는 주지의 아르키메데스법으로 측정했다.
열팽창계수(α)는 지름 5.0㎜, 길이 20㎜의 원기둥상의 시료를 제작하고, 디라토미터로 30∼380℃에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정했다.
또한 변형점은 ASTM C336-71에 기초하여 측정했다. 또한, 변형점은 높은 쪽이 좋고, 열공정에 있어서의 유리 기판의 열변형이나 열수축을 억제할 수 있다.
액상 온도는 다음과 같이 해서 측정했다. 유리의 액상 온도는 충분하게 세정한 300∼500㎛의 분말상의 시료를 백금제의 보트에 넣고, 8000℃에서 500℃의 온도구배를 갖는 전기로에 48시간 유지한 후 공기 중에서 방치하여 냉각하고, 이어서 유리 중에 결정이 석출되기 시작한 온도를 측정했다. 액상 점도는 백금 인상법으로 구한 점도로부터 점도곡선을 작성하고, 이 점도곡선으로부터 액상 온도에 상당하는 유리의 점도를 산출하는 것으로 구했다.
감마선의 에너지(0.511MeV)에 있어서의 감마선 감약계수는 Photx의 데이터로부터 계산에 의해 산출했다.
표 6으로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 PET 검사용 감마선 차폐유리는 0.511Mev에 있어서의 감마선 감약계수가 0.66㎝- 1이상이며, 양호한 감마선 차폐 능력을 갖고 있었다.
한편, 표 7로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 비교예 8의 감마선 차폐유리는 유리 내의 PbO 함유량이 37%로 적었기 때문에, 감마선 감약계수가 0.36㎝-1이며, 감마선 차폐 능력이 작았다. 또한 비교예 9의 감마선 차폐유리도 유리 내의 PbO 함유량이 33%로 적었기 때문에 감마선 감약계수가 0.34㎝-1이며, 감마선 차폐 능력이 작았다.
다음에 축적 계수를 이용하여 본 발명에 따른 의료용 방사선 차폐유리의 판두께 설계 방법의 일례를 설명한다. 표 8, 9에 납유리의 조성과 물리특성을 구체적으로 나타낸다.
조성(질량%)
SiO2 34
B2O3 3
PbO 55
BaO 5
Na2O 1
K2O 2
밀도 4.36g/㎤
선감약계수 0.51/㎝
열팽창계수 80×10-7/℃
조성(질량%)
SiO2 27
B2O3 1
PbO 71
BaO -
Na2O -
K2O 1
밀도 5.20g/㎤
선감약계수 0.65/㎝
열팽창계수 81×10-7/℃
우선, 표 8, 9에 나타내는 유리 조성을 갖는 의료용 방사선 차폐유리판이 되도록 원료를 조합하여 석영 도가니에 조합 배치를 넣고, 표 8, 9에 나타낸 1150℃에서 1시간 용융했다. 그 후에 용융 유리를 카본판 위에 흘려내서 판형상으로 성형하고, 서냉한 후, 각 평가를 위한 시료 유리를 제작했다.
이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 대해서 밀도, 열팽창계수, 감마선의 에너지(0.511MeV)에 있어서의 감마선 감약계수를 표 8, 9에 나타냈다. 밀도는 주지의 아르키메데스법으로 측정했다. 열팽창계수(α)는 지름 5.0㎜, 길이 20㎜의 원기둥상의 시료를 제작하고, 디라토미터로 30∼380℃에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정했다. 감마선의 에너지(0.511MeV)에 있어서의 선감약계수는 Photx의 데이터로부터 계산에 의해 산출했다. 감마선의 에너지(0.511MeV)에 있어서의 축적 계수(B)는 유리의 조성 및 밀도로부터 산출했다. 축적 계수(B)의 계산 방법에는 비교적 단순한 계산 공식을 사용하는 방법과 선원과 평가점의 사이에 있는 매질에 있어서의 방사선의 흡수·산란 등의 거동을 상세하게 취급하는 방법의 2종류가 있지만, 이번은 후자 중의 하나인 몬테카를로법을 채용하고, 차폐체에 납유리를 사용했을 경우를 상정해서 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 산출했다. 이 축적 계수(B)를 사용했을 경우와 사용하지 않았을 경우의 각 판두께에 있어서의 실효선량 투과율의 계산 결과를 표 10, 11에 나타낸다. 또한, 몬테카를로법은 난수를 이용하여 실제의 방사선의 거동을 시뮬레이트하는 것이다.
조성1 t(㎝) 축적 계수
B		 0.511MeV 감마선 실효선량 투과율(%)
μt 축적 계수 사용 축적 계수 미사용
B×exp(-μt) exp(-μt)
0 0 1.00 100 100
1.0 2.0 1.41 52 37
3.0 5.9 1.99 10 5
5.0 9.8 2.49 2 0.7
7.0 13.7 2.94 0.3 0.09
조성2 t(㎝) 축적 계수
B		 0.511MeV 감마선 실효선량 투과율(%)
μt 축적 계수 사용 축적 계수 미사용
B×exp(-μt) exp(-μt)
0 0 1.00 100 100
1.0 1.5 1.35 52 37
3.0 4.6 1.83 9 5
5.0 7.7 2.22 1.5 0.7
7.0 10.8 2.56 0.2 0.1
다음에 납의 실효선량 투과율을 원자력 안전기술 센터로부터 발행되어 있는 「방사선 시설의 차폐 계산 실무 메뉴얼 2000」의 데이터로부터 인용하고, 표 12에 정리했다. 또한, 표 12 중에 나타내는 납의 실효선량 투과율도, 감마선에 대한 납의 축적 계수를 고려해서 산출된 것이다.
납(실무 매뉴얼)
판두께(㎝) 실효선량 투과율(%)
0.2 78.6
0.3 69.0
0.4 60.4
0.5 52.6
0.7 39.7
1.0 25.7
1.5 12.2
표 10, 11, 12의 결과로부터, 판두께와 투과율에서 검량 상관선을 그리고, 그 검량 상관선으로부터 각 납두께의 투과율에 상당하는 의료용 방사선 차폐유리판의 판두께를 판독하면 표 13과 같은 결과가 된다.
납판 조성1의 대응 판두께(㎜) 조성2의 대응 판두께(㎜)
판두께
(㎜)		 실효선량 투과율
(%)		 축적 계수
사용		 축적 계수
미사용		 축적 계수
사용		 축적 계수
미사용
2 78.6 8.2 4.8 5.9 3.7
3 69.0 12.0 7.3 8.8 5.7
5 52.6 19.2 12.8 14.2 9.9
10 25.7 36.7 26.6 27.6 20.8
표 13으로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 의료용 방사선 차폐유리판의 판두께를 설계할 때에, 가령 실효선량 축적 계수를 사용하지 않는 경우에는 감마선의 투과율이 높아져서 위험측의 설계가 된다. 이러한 상태에서 검사가 이루어진다면 검사 업무 종사자의 누적 피폭량이 많아져 위험하다. 한편 의료용 방사선 차폐유리판의 판두께를 설계할 때에, 그 축적 계수(B)가 명확하지 않다고 해서 물이나 콘크리트 등의 큰 축적 계수(B)를 이용하여 계산을 행하면 방호상은 안전하지만 필요 이상으로 두꺼운 차폐체가 필요하게 되고, 예를 들면 의료용 방사선 차폐유리판을, PET 검사 설비를 둘러싸는 벽이나 창에 사용했을 경우에 부당하게 비용이 고등한다고 하는 사태를 초래하게 된다. 이에 대하여 본 발명에 따른 의료용 방사선 차폐유리판은 몬테카를로법에 의해 산출된 실효선량 축적 계수를 사용하고, 그 판두께를 설계하고 있으므로, 이상과 같은 문제를 적합하게 회피할 수 있다.
또한, 실제로 의료용 방사선 차폐유리판을 성형할 경우에는 그 유리판에 요구되는 차폐 능력(실효선량 투과율)에 따라 적당하게 이론 판두께값을 선정하고, 그 선정한 이론 판두께값을 1∼1.3배로 한 판두께의 유리판을 성형한다.
또한 의료용 차폐유리판의 반사 손실은 Na-D선에서 3.5%이하인 것이 바람직하다. 반사 손실의 저감은 유리판의 표면에 박막을 형성함으로써 조정하는 것이 가능하다.
본 발명의 방사선 차폐유리는 의료용 감마선 차폐창 또는 의료용 감마선 차폐 방호 칸막이로서 바람직하고, 특히 PET 검사용 감마선 차폐창 또는 PET 검사용 감마선 차폐 방호 칸막이로서 바람직하다. 또한, 본 발명의 방사선 차폐유리는 원 자로에 사용하는 감마선 조사실, 핵분열 물질 처리용 핫 케이프, 가속기(베타트론, 라이낙 등)의 관찰 창, X선의 방호판, 휴대용 방사선 프로텍터, 납유리 블록, 방사선 차폐 안경 등에도 바람직하게 사용가능하다.

Claims (25)

  1. 질량% 표시로, 유리 조성으로서 SiO2 10∼35%, PbO 55∼80%, B2O3 0∼10%, Al2O3 0∼10%, SrO 0∼10%, BaO 0∼10%, Na2O 0∼10%, K2O 0∼10%를 함유하고, 또한 두께 10㎜에 대한 파장 400㎚에 있어서의 전광선 투과율이 50%이상이고,
    380∼700㎚의 전광선 투과율로부터 산출되는 C광원에 있어서의 색도가 (x좌표, y좌표)=(0.3101, 0.3160), (0.3250, 0.3160), (0.3250, 0.3400), (0.3101, 0.3400)으로 둘러싸인 범위 내인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  2. 제1항에 있어서, PET 검사용 감마선 차폐재로 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리 조성으로서 F2O3가 200ppm이하, Cr2O3가 50ppm이하인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리 조성으로서 Sb2O3 100∼20000ppm을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리 조성으로서 Cl2 0∼20000ppm을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리 조성으로서 As2O3를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 액상 점도가 103.5dPa·s이상인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 형상이 판형상을 이루는 판형상체이며, 상기 판형상체의 판두께가 10㎜이상인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 감마선의 에너지 0.511MeV에 있어서의 감마선 감약계수가 0.5㎝-1이상인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  11. 제 2 항에 있어서, 감마선 차폐창 또는 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  12. 제 1 항에 있어서, 의료용 감마선 차폐창 또는 의료용 감마선 방호 칸막이로 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  13. 제 1 항 또는 제 12항에 있어서, PET 검사용 의료용 감마선 차폐창 또는 PET 검사용 의료용 감마선 차폐 방호 칸막이로 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 형상이 판형상을 이루는 유리판이며, 그 유리판을 형성하기 전에 성형해야 할 유리판의 유리 조성 및 밀도에 기초하여 상기 방사선에 대한 실효선량 축적 계수를 산출하고, 상기 실효선량 축적 계수에 상기 성형해야 할 유리판에 상기 방사선이 수직 입사되었을 때의 투과율을 승산하여 상기 방사선에 대한 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 산출하고, 상기 실효선량 투과율에 기초하여 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 구하여, 실제의 판두께가 상기 이론 판두께값 이상이 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 이론 판두께값은 또한 상기 방사선에 대한 납의 실효선량 축적 계수에 기초하여 구해지는 납의 실효선량 투과율과, 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 비교함으로써 구해지고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 이론 판두께값은 0.511MeV에 있어서의 감마선에 대하여 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율이 60%이하로 되는 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 축적 계수는 몬테카롤로법에 의해 산출되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 이론 판두께값을 t로 했을 경우에 실제의 판두께가 t이상이며 1.3t이하인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  19. 제 14 항에 있어서, 밀도가 4.00g/㎤이상이며, 0.511MeV에 있어서의 감마선에 대한 실효선량 투과율이 60%이하인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  20. 제 14 항에 있어서, 크기가 800㎜×1000㎜이상인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리.
  21. 제 1 항, 제 2 항, 제 11 항, 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방사선 차폐유리를 구비한 방사선 차폐유리 물품으로서, 상기 방사선 차폐유리로 이루어지는 단일의 판유리인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리 물품.
  22. 제 1 항, 제 2 항, 제 11 항, 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방사선 차폐유리를 제조하는 제조방법으로서, 용융로에서 유리 원료를 용융하여 용융유리로 하는 공정에서 상기 용융유리의 용융온도를 1400℃이하로 하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리의 제조방법.
  23. 제 1 항, 제 2 항, 제 11 항, 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방사선 차폐유리를 제조하는 제조방법으로서, 용융로에서 유리 원료를 용융하여 용융유리로 한 후에 그 용융유리를 성형하여 판유리로 하는 공정에서, 상기 판유리를 롤아웃법으로 성형하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리의 제조방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 용융유리로부터 유리판을 성형하는 성형공정 전에, 성형해야 할 유리판의 유리 조성 및 밀도에 기초하여 상기 방사선에 대한 실효선량 축적 계수를 산출하고, 상기 실효선량 축적 계수에 상기 성형해야 할 유리판에 상기 방사선이 수직 입사되었을 때의 투과율을 승산하여 상기 방사선에 대한 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 산출하고, 상기 실효선량 투과율에 기초하여 성형해야 할 유리판의 이론 판두께값을 설정하는 이론 두께값 설정공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리의 제조방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 이론 판두께값 설정공정에서, 또한 상기 방사선에 대한 납의 실효선량 축적 계수에 기초하여 구해지는 납의 실효선량 투과율과, 상기 성형해야 할 유리판의 실효선량 투과율을 비교하여 상기 이론 판두께값을 설정하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐유리의 제조방법.
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