WO2017034015A1 - 放射線検出素子および線量計 - Google Patents

放射線検出素子および線量計 Download PDF

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phosphate compound
lithium
dosimeter
radiation detection
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健之 柳田
豪 岡田
浩規 辰巳
健太郎 松尾
福田　健太郎
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株式会社トクヤマ
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    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/45—Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C09K11/70—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing phosphorus

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detection element and a dosimeter comprising the radiation detection element.
  • Non-Patent Document 1 phosphate glass containing silver as an activator has been used as a radiation detection element used in a dosimeter.
  • a radiation detection element made of phosphate glass generally measures the dose of X-rays or ⁇ -rays, but as phosphate glass for measuring neutrons, lithium metaphosphate, sodium metaphosphate and metaphosphate
  • a phosphate glass made of aluminum has also been proposed (see Patent Document 1).
  • the phosphate glass for measuring neutrons it is preferable to contain a large amount of lithium 6 isotopes in order to increase sensitivity to neutrons.
  • the phosphate compound containing a large amount of lithium has extremely low performance as a detection element, and the lithium content can be increased so that the performance as the detection element can be exhibited. It was difficult (see Patent Document 1 and FIG. 1).
  • a lithium salt having a small atomic number in order to enhance bioequivalence for phosphate glass for measuring the dose of X-rays or ⁇ -rays.
  • phosphate glass containing a sodium salt as a main component has been used exclusively.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a radiation detection element composed of a phosphate compound containing lithium phosphate as a main component, and has high sensitivity to neutrons and is bioequivalent.
  • the purpose is to provide an excellent dosimeter.
  • the present inventors have made various studies in order to obtain a phosphate compound having lithium phosphate as a main component and having excellent performance as a detection element. As a result, the present inventors have found that a phosphate compound containing silver as an activator and having excellent performance as a detection element can be obtained by a phosphate compound comprising lithium orthophosphate and aluminum metaphosphate, and the present invention is completed. It came to.
  • the radiation detection element according to the first aspect of the present invention is characterized by being composed of a phosphate compound containing silver, lithium orthophosphate and aluminum metaphosphate.
  • lithium orthophosphate it is preferable to contain 10 to 95 mol% of the lithium orthophosphate with respect to the total amount of the lithium orthophosphate and the aluminum metaphosphate.
  • the lithium orthophosphate is preferably contained in an amount of 30 to 70 mol% with respect to the total amount of the lithium orthophosphate and the aluminum metaphosphate.
  • 0.0005 to 0.05 mol% of silver is contained with respect to the total amount of the lithium orthophosphate and the aluminum metaphosphate.
  • a dosimeter according to the second aspect of the present invention is A radiation detection element according to a first aspect of the present invention; And a container for accommodating the radiation detection element.
  • a plurality of the radiation detection elements may be provided, and at least a part of the radiation detection elements may be covered with a radiation filter.
  • the phosphate compound constituting the radiation detection element of the present invention contains a large amount of lithium 6 isotopes, a dosimeter having excellent sensitivity to neutrons can be provided.
  • the phosphate compound contains a lithium salt having a small atomic number as a main component, a dosimeter having excellent bioequivalence can be provided.
  • the dosimeter comprising the radiation detection element of the present invention can be suitably used in various applications such as a personal dosimeter, an environmental monitor dosimeter, and a medical dosimeter.
  • FIG. 1 is a radiophotoluminescence (RPL) spectrum of the phosphate compounds obtained in Examples 1 to 3.
  • FIG. 2 is a radiophotoluminescence (RPL) spectrum of the phosphate compound obtained in Examples 3 to 5.
  • 3 is a graph showing RPL intensity with respect to the irradiation dose of the phosphate compound obtained in Example 1 and the phosphate glass of Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing RPL intensity with respect to the irradiation dose of the phosphate compound obtained in Example 4 and the phosphate glass of Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing fading of the phosphate compound obtained in Example 1.
  • 6 is a diagram showing fading of the phosphate compound obtained in Example 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing fading of the phosphate compound obtained in Example 1.
  • the radiation detection element according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as a detection element) is characterized by being composed of a phosphate compound containing silver, lithium orthophosphate, and aluminum metaphosphate.
  • a phosphate compound containing silver, lithium orthophosphate, and aluminum metaphosphate.
  • the phosphate compound is irradiated with radiation such as ⁇ -rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays, X-rays, or neutrons and then given an appropriate light stimulus, it is called radiophotoluminescence (hereinafter also referred to as RPL). Since it emits fluorescence called, it can be suitably used as a detection element of a dosimeter that measures the dose of radiation.
  • lithium orthophosphate is represented by the chemical formula Li 3 PO 4 and contains a lithium 6 isotope, the sensitivity of the phosphate compound to neutrons can be increased. Further, since lithium orthophosphate is a lithium salt having a small atomic number, the phosphate compound can enhance bioequivalence.
  • the content of lithium orthophosphate is not particularly limited, but is preferably 10 to 95 mol%, and more preferably 30 to 70 mol / L.
  • each content (concentration) of lithium orthophosphate and aluminum metaphosphate means content with respect to the total amount of lithium orthophosphate and aluminum metaphosphate.
  • the sensitivity to neutrons and bioequivalence can be particularly improved.
  • strength of RPL further improves because content of lithium orthophosphate is 60 mol% or more, highly sensitive radiation measurement can be performed.
  • the phosphate compound does not exhibit hygroscopicity when the content of lithium orthophosphate is 95 mol% or less, the phosphate compound can be easily handled.
  • the phosphate compound is in the form of glass when the content of lithium orthophosphate is less than about 60 mol%, and in the form of ceramic when the content is about 60 mol% or more.
  • the content of lithium orthophosphate is less than about 60 mol% and the glass is used.
  • the lithium orthophosphate content may be about 60 mol% or more and used in the form of a ceramic.
  • the lithium 6 isotope ratio of lithium orthophosphate is particularly preferably 20 to 99%.
  • the lithium 6 isotope ratio is preferably 90% or more.
  • neutrons are captured by the lithium 6 isotope of lithium orthophosphate, and the probability of causing a capture reaction is increased, and the sensitivity to neutrons is improved.
  • the lithium 6 isotope ratio is preferably 99% or less.
  • Aluminum metaphosphate is represented by the chemical formula Al (PO 3 ) 3 .
  • a phosphate compound having unprecedented excellent neutron sensitivity, bioequivalence, RPL strength, and chemical stability can be obtained.
  • Silver is an activator and is contained in the phosphate compound as a fluorescent center for emitting the RPL.
  • the silver is present as silver ions (Ag + ) in the phosphate compound, and its valence is changed by irradiation with radiation (Ag + ⁇ Ag 0 and Ag + ⁇ Ag 2+ ).
  • the silver having the changed valence is excited and emits RPL when given an appropriate light stimulus by an ultraviolet pulse laser or the like (see Non-Patent Document 1, p. 558). Since the intensity of the RPL is proportional to the dose of irradiated radiation, it can be used for dose measurement.
  • the RPL-based dosimeter can be suitably used for applications such as personal dosimeters because it has less so-called fading due to light stimulation at the time of dose measurement, environmental temperature and environmental light exposure, and so-called fading.
  • the silver content is preferably 0.05 to 5 mol% with respect to 100 mol% of the phosphate compound.
  • the content (concentration) of silver refers to the content relative to the total amount of lithium orthophosphate and aluminum metaphosphate.
  • a suitable phosphate compound is represented by the following chemical formula.
  • Ag X ⁇ Li 3 PO 4 ⁇ Y ⁇ ⁇ Al (PO 3 ) 3 ⁇ (1-Y)
  • X is 0.0005 to 0.05.
  • Y is 0.10 to 0.95, and more preferably 0.3 to 0.7.
  • the manufacturing method in particular of a phosphate compound is not restrict
  • the phosphate compound is obtained as a glassy or ceramic-like substance by mixing lithium orthophosphate, aluminum metaphosphate, and silver oxide and heating. These raw materials are commercially available in powder form, and commercially available products can be used as they are. Since lithium orthophosphate has a hygroscopic property, it is preferable to handle it in a dry atmosphere or use it after heating to 100 to 400 ° C. and drying in advance.
  • Specific examples of the production method for obtaining a glass or ceramic of a phosphate compound A method in which the powders of the respective raw materials are weighed and mixed so as to have a predetermined composition, heated and melted, and then rapidly cooled to obtain glass or ceramic can be suitably employed.
  • the phosphate compound is obtained in the form of glass, and in the case of about 60 mol% or more, in the form of ceramic. can get.
  • the heating temperature at the time of melting varies depending on the content of the lithium orthophosphate, but is preferably 800 to 1500 ° C.
  • a method of providing a so-called slow cooling step in which the glass is rapidly melted by heating, rapidly cooled to 100 to 500 ° C., and then gradually cooled to room temperature can be suitably employed.
  • the heating time is not particularly limited as long as all the raw materials are once melted.
  • the molten state may be maintained for about 5 minutes to 3 hours.
  • a general electric furnace can be used for the heating. The heating is performed in the atmosphere and there is no problem.
  • the obtained phosphate compound is processed into a flat plate having a side length of several mm to several tens of mm and a thickness of about several hundred ⁇ m to several mm, and can be used as a detection element of a dosimeter.
  • the phosphate compound has good processability and can be easily processed into a desired shape.
  • a known cutting machine such as a blade saw or wire saw, a grinding machine, or a polishing machine can be used without any limitation.
  • a known configuration can be adopted, and specifically, a configuration in which a detection element made of a phosphate compound processed into the flat plate shape is housed in a plastic container is given. It is done. Also, the configuration is such that a plurality of detection elements are housed in a container, and radiation energy can be estimated by covering at least a part of the plurality of detection elements with a radiation filter such as acrylic, aluminum, copper, or tin. May be. For example, a detection element itself that is not covered with anything, a detection element that is covered with acrylic, and a detection element that is covered with aluminum are housed in a container as a set.
  • a configuration in which a plurality of detection elements having different lithium 6 isotope ratios are housed in a container and the accuracy of neutron measurement is increased by the difference in response can be suitably employed.
  • a dosimeter having such a configuration on a subject for a predetermined measurement period After mounting or installing a dosimeter having such a configuration on a subject for a predetermined measurement period, applying a light stimulus by an ultraviolet pulse laser or the like to the detection element of the dosimeter, and measuring the RPL intensity emitted from the detection element, The dose of radiation applied to the subject during the measurement period can be measured.
  • a known method can be adopted as the method for measuring the dose, and for example, the method described in Non-Patent Document 1 can be adopted without any limitation.
  • Examples 1 to 5 (Manufacture of sensing elements for phosphate compounds and dosimeters) Lithium orthophosphate, aluminum metaphosphate, and silver oxide were weighed and mixed so as to have the composition shown in Table 1 to prepare raw materials. The raw material was filled in an alumina crucible and melted by heating at 1300 ° C. for 30 minutes using an electric furnace. The molten raw material was poured into a stainless steel plate heated to 200 ° C. and quenched, and then gradually cooled to room temperature to obtain a phosphate compound. In Examples 1 and 2, ceramic was obtained, and in Examples 3, 4 and 5, glass was obtained. Table 2 shows the compositions of the phosphate compounds obtained in Examples 1 to 5.
  • the glass or ceramic of the obtained phosphate compound was processed into a 1 mm thick shape on a 10 mm square surface to obtain a detection element for a dosimeter.
  • the 10 mm square surface of the detection element was mirror polished.
  • the detection element irradiated with the X-ray was irradiated with ultraviolet rays of 340 nm, and an emission spectrum emitted from the detection element was measured.
  • the difference between the emission spectrum and the emission spectrum measured in advance in the same manner before irradiation with X-rays was taken to obtain an emission spectrum based on RPL. The obtained results are shown in FIGS.
  • the phosphate compound of the present invention exhibits a high-intensity RPL upon irradiation with radiation, and thus is useful as a detection element for a dosimeter. Moreover, according to the phosphate compound of Example 1 and 2 which made content of lithium orthophosphate 60 mol% or more, since the intensity
  • Comparative Example 1 The linearity of the RPL intensity with respect to the irradiation dose was evaluated in the same manner as in Examples 1 and 4 except that a commercially available fluorescent glass was used as a detection element for a dosimeter.
  • the fluorescent glass is a phosphate compound containing silver as an activator and comprising sodium metaphosphate and aluminum metaphosphate.
  • the elemental composition of this fluorescent glass is shown in Table 2 above.
  • strength of the obtained comparative example 1 is shown to FIG.

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Abstract

放射線検出素子は、銀とオルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムを含有するリン酸塩化合物から構成される。このリン酸塩化合物は、オルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムの合計量に対し、オルトリン酸リチウムを１０～９５ｍｏｌ％含有するものが好ましい。このリン酸塩化合物は、オルトリン酸リチウム、メタリン酸アルミニウム及び酸化銀を混合し、加熱溶融後、冷却することにより得られる。

Description

放射線検出素子および線量計
　本発明は、放射線検出素子及び該放射線検出素子を具備してなる線量計に関する。
　従来、線量計に用いる放射線検出素子として、賦活剤として銀を含有するリン酸塩ガラスが使用されてきた（非特許文献１参照）。かかるリン酸塩ガラスからなる放射線検出素子は、一般にＸ線やγ線の線量を計測するものであるが、中性子を計測するためのリン酸塩ガラスとして、メタリン酸リチウム、メタリン酸ナトリウム及びメタリン酸アルミニウムからなるリン酸塩ガラスも提案されている（特許文献１参照）。
特許第５１６１１４１号公報
David Y.C. Huang and Shih-Ming Hsu, "Advances in Cancer Therapy", 553-568 (2011)
　前記中性子を計測するためのリン酸塩ガラスにおいて、中性子に対する感度を高めるためには、リチウム６同位体を多量に含むことが好ましい。しかしながら、特許文献１では、リチウムを多量に含むリン酸塩化合物は、検出素子としての性能が極端に低下しており、検出素子としての性能を発揮し得るようにリチウムの含有量を高めることが困難であった（特許文献１、図１参照）。
　また、Ｘ線やγ線の線量を計測するためのリン酸塩ガラスについても、生体等価性を高めるために原子番号の小さいリチウム塩を用いることが好ましい。しかし、上記と同様の理由によってリチウム塩を用いることが困難であり、ナトリウム塩を主成分として含むリン酸塩ガラスが専ら使用されてきた。
　本発明は前記問題を解決すべくなされたものであって、リン酸リチウムを主成分とするリン酸塩化合物から構成される放射線検出素子を提供し、また、中性子に対する感度が高く、生体等価性に優れた線量計を提供することを目的とする。
　本発明者等は、リン酸リチウムを主成分とし、検出素子としての性能に優れたリン酸塩化合物を得るべく種々検討した。その結果、賦活剤として銀を含有し、オルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムからなるリン酸塩化合物によって、検出素子としての性能に優れたリン酸塩化合物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明の第１の観点に係る放射線検出素子は、銀とオルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムを含有するリン酸塩化合物から構成されることを特徴とする。
　また、前記オルトリン酸リチウムと前記メタリン酸アルミニウムの合計量に対し、前記オルトリン酸リチウムを１０～９５ｍｏｌ％含有するものが好ましい。
　また、前記オルトリン酸リチウムと前記メタリン酸アルミニウムの合計量に対し、前記オルトリン酸リチウムを３０～７０ｍｏｌ％含有することが好ましい。
　また、前記オルトリン酸リチウムと前記メタリン酸アルミニウムの合計量に対し、銀を０．０００５～０．０５ｍｏｌ％含有することが好ましい。
　また、本発明の第２の観点に係る線量計は、
　本発明の第１の観点に係る放射線検出素子と、
　前記放射線検出素子を収容する容器と、を具備することを特徴とする。
　前記放射線検出素子を複数有し、少なくとも一部の前記放射線検出素子が放射線フィルタで覆われていてもよい。
　本発明の放射線検出素子を構成するリン酸塩化合物は、リチウム６同位体を多量に含有しているため、中性子に対する感度に優れた線量計を提供できる。また、リン酸塩化合物は原子番号の小さいリチウム塩を主成分として含むため、生体等価性に優れた線量計を提供できる。
　従って、本発明の放射線検出素子を具備してなる線量計は、個人線量計、環境モニタ用線量計、医療用線量計等の種々の用途において、好適に使用できる。
図１は、実施例１～３で得られたリン酸塩化合物のラジオフォトルミネッセンス（ＲＰＬ）スペクトルである。 図２は、実施例３～５で得られたリン酸塩化合物のラジオフォトルミネッセンス（ＲＰＬ）スペクトルである。 図３は、実施例１で得られたリン酸塩化合物及び比較例１のリン酸塩ガラスの照射線量に対するＲＰＬ強度を示す図である。 図４は、実施例４で得られたリン酸塩化合物及び比較例１のリン酸塩ガラスの照射線量に対するＲＰＬ強度を示す図である。 図５は、実施例１で得られたリン酸塩化合物のフェーディングを示す図である。 図６は、実施例４で得られたリン酸塩化合物のフェーディングを示す図である。
　本実施の形態に係る放射線検出素子（以下、単に検出素子ともいう）は、銀とオルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムを含有するリン酸塩化合物から構成されることを特徴とする。該リン酸塩化合物は、α線、β線、γ線、Ｘ線、または中性子等の放射線が照射された後に、適切な光刺激が与えられると、ラジオフォトルミネッセンス（以下、ＲＰＬともいう）と呼ばれる蛍光を発するため、放射線の照射量を計測する線量計の検出素子として好適に使用することができる。
　オルトリン酸リチウムは、化学式Ｌｉ３ＰＯ４で表され、リチウム６同位体を含有することから、リン酸塩化合物の中性子に対する感度を高めることができる。また、オルトリン酸リチウムは、原子番号の小さいリチウム塩であることから、リン酸塩化合物は、生体等価性を高めることができる。リン酸塩化合物において、オルトリン酸リチウムの含有量は、特に制限されないが、１０～９５ｍｏｌ％であることが好ましく、３０～７０ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましい。なお、本明細書中において、オルトリン酸リチウム、及び、メタリン酸アルミニウムのそれぞれの含有量（濃度）は、オルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムの合計量に対する含有量をいう。オルトリン酸リチウムの含有量が１０ｍｏｌ％以上であることによって、前記中性子に対する感度及び生体等価性を特に高めることができる。また、オルトリン酸リチウムの含有量が６０ｍｏｌ％以上であることによって、ＲＰＬの強度がさらに向上するため、高感度な放射線計測を行うことができる。一方、オルトリン酸リチウムの含有量が９５ｍｏｌ％以下であることにより、リン酸塩化合物が吸湿性を示さなくなるため、リン酸塩化合物の取り扱いを容易にできる。
　リン酸塩化合物は、オルトリン酸リチウムの含有量が約６０ｍｏｌ％未満の場合はガラスの形態であり、約６０ｍｏｌ％以上の場合はセラミックの形態である。リン酸塩化合物を特に一様性に優れた放射線検出素子としたい場合は、オルトリン酸リチウムの含有量を約６０ｍｏｌ％未満とし、ガラスとすることが好ましい。但し、特にリン酸塩化合物中のリチウムの含有量を高めたい場合は、オルトリン酸リチウムの含有量を約６０ｍｏｌ％以上としてセラミックの形態で用いてもよい。
　リン酸塩化合物を、中性子の線量計に用いる場合には、オルトリン酸リチウムのリチウム６同位体比を２０～９９％とすることが特に好ましい。リチウム６同位体比を２０％以上、好ましくは９０％以上とすることによって、中性子がオルトリン酸リチウムのリチウム６同位体に捕獲され、捕獲反応を起こす確率が高まり中性子に対する感度が向上する。一方、同位体濃縮にかかるコストに鑑みて、リチウム６同位体比を９９％以下とすることが好ましい。
　メタリン酸アルミニウムは、化学式Ａｌ（ＰＯ３）３で表される。当該メタリン酸アルミニウムと前記オルトリン酸リチウムを組み合わせることによって、従来にない優れた中性子感度、生体等価性、ＲＰＬ強度、及び化学的安定性を有するリン酸塩化合物が得られる。
　銀は賦活剤であって、前記ＲＰＬを発するための蛍光中心としてリン酸塩化合物に含有される。該銀は、リン酸塩化合物中において、銀イオン（Ａｇ＋）として存在しており、放射線の照射によってその価数が変化する（Ａｇ＋→Ａｇ０及びＡｇ＋→Ａｇ２＋）。当該価数が変化した銀は、紫外線パルスレーザー等による適切な光刺激が与えられることにより、励起されてＲＰＬを発する（非特許文献１、ｐ．５５８参照）。該ＲＰＬの強度は、照射された放射線の線量に比例するため、線量の計測に用いることができる。また、該ＲＰＬに基づく線量計は、線量測定時の光刺激、環境温度及び環境光の暴露による計測値の劣化、所謂フェーディングが少ないため、個人線量計等の用途に好適に用いることができる。なお、銀の含有量は、リン酸塩化合物１００ｍｏｌ％に対して０．０５～５ｍｏｌ％とすることが好ましい。なお、本明細書において、銀の含有量（濃度）は、オルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムの合計量に対する含有量をいう。銀の含有量をかかる範囲とすることによって、特にＲＰＬ強度が優れたリン酸塩化合物とすることができる。
　好適なリン酸塩化合物を化学式で表すと以下の通りである。
　ＡｇＸ：｛Ｌｉ３ＰＯ４｝Ｙ・｛Ａｌ（ＰＯ３）３｝（１－Ｙ）
（上記式中Ｘは０．０００５～０．０５である。また、Ｙは０．１０～０．９５であり、０．３～０．７であることがより好ましい。）
　リン酸塩化合物の製造方法は特に制限されず、公知のガラス又はセラミックの製造方法を採用することができる。
　リン酸塩化合物は、オルトリン酸リチウム、メタリン酸アルミニウム、及び酸化銀を混合し、加熱することにより、ガラス状又はセラミックス状の物質として得られる。これら原料は粉末が市販されており、市販品をそのままを使用することができる。なお、オルトリン酸リチウムは吸湿性を有するため、乾燥雰囲気下で取り扱うか、又は予め１００～４００℃に加熱して乾燥してから用いることが好ましい。
　リン酸塩化合物のガラス又はセラミックを得る製造方法を具体的に例示する。前記各原料の粉末を、所定の組成となるようにそれぞれ秤量して混合し、加熱して溶融せしめた後、急冷してガラス又はセラミックを得る方法が好適に採用できる。なお、当該製造方法において、前記説明したように、オルトリン酸リチウムの含有量が約６０ｍｏｌ％未満の場合、リン酸塩化合物はガラスの形態で得られ、約６０ｍｏｌ％以上の場合はセラミックの形態で得られる。溶融せしめる際の加熱温度は、前記オルトリン酸リチウムの含有量によって異なるが、８００～１５００℃とすることが好ましい。また、ガラスを得る際には、前記加熱して溶融せしめた後に、１００～５００℃まで急冷し、その後室温まで徐々に冷却する所謂徐冷工程を設ける方法も好適に採用できる。加熱時間は原料が全て一旦溶融すればよく、特に限定されないが、一般的には溶融状態が５分～３時間程度持続するようにすればよい。当該加熱には一般的な電気炉を用いることができる。また該加熱は大気中で行ってなんら問題はない。
　得られたリン酸塩化合物は、辺長が数ｍｍ～数十ｍｍの面で厚さ数百μｍ～数ｍｍ程度の平板状に加工し、線量計の検出素子として用いることができる。リン酸塩化合物は良好な加工性を有しており、所望の形状に加工して用いることが容易である。加工に際しては、公知のブレードソー、ワイヤーソー等の切断機、研削機、或いは研磨盤を何ら制限無く用いる事ができる。
　本実施の形態に係る線量計の構成としては、公知の構成が採用できるが、具体的には前記平板状に加工したリン酸塩化合物からなる検出素子をプラスチック製の容器に収納した構成が挙げられる。また、複数の検出素子を容器に収納し、これらの複数の検出素子の少なくとも一部をアクリル、アルミニウム、銅、又はスズ等の放射線フィルタで覆うことによって放射線エネルギーの推定を可能にする構成であってもよい。例えば、何も覆われていない検出素子そのもの、アクリルで覆われた検出素子、及び、アルミニウムで覆われた検出素子がセットとして容器に収納された構成である。或いは、リチウム６同位体比が異なる複数の検出素子を容器に収納し、これらの応答の差異によって中性子計測の精度を高める構成等も好適に採用できる。かかる構成の線量計を、被検体に所定の計測期間装着又は設置した後、線量計の検出素子に紫外線パルスレーザー等による光刺激を与え、該検出素子から発せられるＲＰＬ強度を測定することにより、前記計測期間中に被検体に照射された放射線の線量を計測することができる。なお、かかる線量の計測方法は、公知の方法が採用でき、例えば非特許文献１に記載されている方法等を何ら制限なく採用できる。
　以下、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例における各種物性は、下記の方法により測定した。
　実施例１～５
　（リン酸塩化合物及び線量計用の検出素子の製造）
　オルトリン酸リチウム、メタリン酸アルミニウム、及び酸化銀を、表１の組成となるようにそれぞれ秤量して混合し、原料を調合した。該原料をアルミナ製の坩堝に充填し、電気炉を用いて１３００℃で３０分間加熱して溶融せしめた。該溶融した原料を、２００℃に加熱したステンレス板に流出させて急冷した後、室温まで徐々に冷却してリン酸塩化合物を得た。なお、実施例１及び２はセラミックが得られ、実施例３、４及び５はガラスが得られた。実施例１～５で得られたリン酸塩化合物の組成を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　得られたリン酸塩化合物のガラス又はセラミックを、１０ｍｍ角の面で厚さ１ｍｍの形状に加工し、線量計用の検出素子を得た。なお当該検出素子の１０ｍｍ角の面には鏡面研磨を施した。
　（リン酸塩化合物からなる検出素子のＲＰＬスペクトルの測定）
　タングステン陰極を有するＸ線管を、管電圧４０ｋｅＶ及び管電流５ｍＡで動作させ、該Ｘ線管から発せられるＸ線を検出素子に照射した。なお、検出素子に照射する際の線量率を１Ｇｙ／ｍｉｎ（空気カーマ）、照射時間を５分間とし、合計の照射線量を５Ｇｙとした。
　前記Ｘ線を照射した検出素子に３４０ｎｍの紫外線を照射し、該検出素子から発せられる発光スペクトルを測定した。当該発光スペクトル、及びＸ線を照射する前に予め同様にして測定しておいた発光スペクトルとの差分をとり、ＲＰＬに基づく発光スペクトルを取得した。得られた結果を図１、図２に示す。
　図１、図２より、本発明のリン酸塩化合物は、放射線の照射によって高強度なＲＰＬを呈することから、線量計の検出素子として有用であることが分かる。また、オルトリン酸リチウムの含有量を６０ｍｏｌ％以上とした実施例１及び２のリン酸塩化合物によれば、ＲＰＬの強度がさらに向上するため、高感度な放射線計測を行えることが分かる。
　（ＲＰＬ強度の照射線量に対する線形性の評価）
　実施例１及び４で得られたリン酸塩化合物からなる検出素子について、照射時間を０．１、１、２、５、１０及び２０分間とし、合計の照射線量をそれぞれ０．１、１、２、５、１０及び２０Ｇｙとする以外は、前記と同様にしてＲＰＬスペクトルを測定し、照射線量に対するＲＰＬ強度の線形性を評価した。得られた結果を図３、４に示す。図３、４より、本発明のリン酸塩化合物から構成される検出素子によれば、照射線量に対するＲＰＬ強度の線形性に優れているため、高精度な放射線計測を行えることが分かる。
　（フェーディングの評価）
　実施例１及び４で得られたリン酸塩化合物からなる検出素子について、ＲＰＬスペクトルの測定を繰り返し行い、測定時の紫外線照射によるフェーディングの評価を行った。結果を図５、６に示す。図５、６より、紫外線の繰り返し照射によるＲＰＬ強度の劣化は認められず、繰り返し測定が可能であることが分かる。
　比較例１
　線量計用の検出素子として市販されている蛍光ガラスを用いる以外は、前記実施例１及び４と同様にしてＲＰＬ強度の照射線量に対する線形性の評価を行った。なお、該蛍光ガラスは、賦活剤として銀を含有し、メタリン酸ナトリウムとメタリン酸アルミニウムからなるリン酸塩化合物である。この蛍光ガラスの元素組成を上記表２に示す。そして、得られた比較例１のＲＰＬ強度の照射線量に対する線形性の結果を図３、４に示す。図３、４において、実施例１、４と比較例１との比較により、本発明のリン酸塩化合物は、リン酸リチウムを主成分とするため中性子に対する感度が高く、且つ生体等価性に優れていることに加えて、ＲＰＬ強度及びその照射線量に対する線形性が従来の市販品と遜色ないことが分かる。
　なお、本発明は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
　本出願は、２０１５年８月２７日に出願された日本国特許出願２０１５－１６７３８６号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願２０１５－１６７３８６号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

Claims (6)

  1. 　銀とオルトリン酸リチウムとメタリン酸アルミニウムを含有するリン酸塩化合物から構成されることを特徴とする放射線検出素子。
  2. 　前記オルトリン酸リチウムと前記メタリン酸アルミニウムの合計量に対し、前記オルトリン酸リチウムを１０～９５ｍｏｌ％含有する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出素子。
  3. 　前記オルトリン酸リチウムと前記メタリン酸アルミニウムの合計量に対し、前記オルトリン酸リチウムを３０～７０ｍｏｌ％含有する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出素子。
  4. 　前記オルトリン酸リチウムと前記メタリン酸アルミニウムの合計量に対し、銀を０．０００５～０．０５ｍｏｌ％含有する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の放射線検出素子。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線検出素子と、
    　前記放射線検出素子を収容する容器と、を具備することを特徴とする線量計。
  6. 　前記放射線検出素子を複数有し、少なくとも一部の前記放射線検出素子が放射線フィルタで覆われている、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の線量計。
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