JP5589196B2

JP5589196B2 - Neutron detection scintillator and particle beam detection scintillator using ZnS phosphor

Info

Publication number: JP5589196B2
Application number: JP2005259971A
Authority: JP
Inventors: 政樹片桐
Original assignee: Japan Atomic Energy Agency
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: JP2007070496A

Description

本発明は、中性子および粒子線の検出に用いる中性子用及び粒子線用シンチレータに関するものである。中性子あるいは粒子線により発光する蛍光量が非常に大きいことを特長としたＺｎＳ蛍光体を用いて、中性子を高い検出効率で検出すると共に高い入射率で入った場合でも中性子を検出可能とし、かつ２次元中性子イメージを高速に取得できることを特長としている。 The present invention relates to a neutron and particle beam scintillator used for detection of neutrons and particle beams. Using a ZnS phosphor characterized by a very large amount of fluorescence emitted by neutrons or particle beams, it is possible to detect neutrons with high detection efficiency and to detect neutrons even when entering at a high incidence rate. It is characterized by high-speed acquisition of dimensional neutron images.

特に、高い中性子検出効率で、かつ高い計数率での２次元中性子イメージングが可能となるため、大強度陽子加速器を用いて発生するパルス中性子を用い飛行時間法（ＴＯＦ）を適用した中性子散乱等による物性物理研究や構造生物学の研究の進展に寄与することが大きい。中性子源として原子炉を用いた同種の研究にも利用できる。 In particular, since two-dimensional neutron imaging with high neutron detection efficiency and high counting rate is possible, neutron scattering using time-of-flight method (TOF) using pulsed neutrons generated using a high-intensity proton accelerator, etc. It contributes greatly to the progress of physical physics research and structural biology research. It can also be used for similar research using a nuclear reactor as a neutron source.

従来より、中性子検出用シンチレータとしては、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータが市販されて長年にわたって使用されてきた。しかし、使用されてきた接着剤としては、添加剤のないセルロースのみを用いた接着剤、あるいはプラスチックを用いた接着剤、ポリエチレン[Nucl. Instr. and Meth. 53 (1967)163-166]が用いられてきた。これらの接着剤を用いた場合、ＺｎＳ蛍光体と^６ＬｉＦとを接着する際の混合比とその接着状態がまだ最適化されていない状態であるため、中性子に対する検出効率を上げることできなかった。 Conventionally, as a scintillator for neutron detection, a scintillator for neutron detection produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF which is a neutron converter, mixing with an adhesive, and applying to a substrate has been commercially available for many years. Have been used. However, as an adhesive that has been used, an adhesive using only cellulose without additives, or an adhesive using plastic, polyethylene [Nucl. Instr. And Meth. 53 (1967) 163-166] is used. Has been. When these adhesives were used, the detection ratio for neutrons could not be improved because the mixing ratio and the bonding state when bonding ZnS phosphor and ⁶ LiF were not optimized yet.

また、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、中性子散乱断面積が比較的に大きい水素による中性子の散乱が起こる。このため、検出効率の低下と共に、散乱した中性子が中性子散乱実験の際にバックグランドとなっていた。 In addition, since an organic adhesive containing hydrogen (H) has been used as an adhesive, neutron scattering by hydrogen having a relatively large neutron scattering cross section occurs. For this reason, along with a decrease in detection efficiency, scattered neutrons became a background during neutron scattering experiments.

また、接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかった。 Further, since a rigid adhesive has been used as an adhesive, a transmission image could not be obtained by slightly bending a neutron detection scintillator required for neutron radiography or the like.

また、通常、中性子検出用シンチレータは基板側から中性子を入射し放出される蛍光を光検出器により検出する。この場合、中性子は基板に近い側から中性子捕獲割合が大きくなる。特に、冷中性子の場合この傾向が顕著となる。^６ＬｉＦを中性子コンバータとして使う場合、
^６Ｌｉ＋ｎ（中性子） −＞ｔ（トリトン）＋α（α線）＋４．７８ＭｅＶ
核反応が用いられ、ｔ（トリトン）は２．７ＭｅＶ、α線は２．０ＭｅＶのエネルギーを持って放出される。ＺｎＳ蛍光体、^６ＬｉＦ及び接着剤の混合比にも依存するが中性子検出用シンチレータ内部でのｔ（トリトン）とα線の飛程は、それぞれ、３０−５０μｍ、６−１０μｍである。このため、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）は中性子検出用シンチレータの外部に飛び出してしまいＺｎＳ蛍光体を光らせることができなくなるため、総合的な蛍光量が減少し、中性子検出効率の減少と、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布が悪化する原因となっていた。 Further, a neutron detection scintillator usually detects fluorescence emitted from the substrate side by entering neutrons with a photodetector. In this case, the neutron capture ratio increases from the side close to the substrate. This tendency is particularly remarkable in the case of cold neutrons. ^{6 When} using LiF as a neutron converter,
⁶ Li + n (neutron)-> t (triton) + α (α ray) + 4.78 MeV
A nuclear reaction is used, and t (triton) is emitted with an energy of 2.7 MeV, and α rays are emitted with an energy of 2.0 MeV. Although depending on the mixing ratio of the ZnS phosphor, ⁶ LiF, and the adhesive, the ranges of t (triton) and α rays in the neutron detection scintillator are 30-50 μm and 6-10 μm, respectively. For this reason, t (triton) and α rays, particularly t (triton), which have undergone a nuclear reaction on the substrate side, jump out of the scintillator for neutron detection and cannot shine the ZnS phosphor. The amount decreased, causing a decrease in neutron detection efficiency and a deterioration in the height distribution of fluorescence waves in the neutron detection scintillator.

また、従来より、粒子線検出用シンチレータとしては、ＺｎＳ蛍光体と有機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線検出用シンチレータが市販されて長年にわたって使用されてきた。しかし、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、高速中性子がある環境で使用した場合水素の核反挑反応により生ずるｐ（プロトン）によりＺｎＳ蛍光体が蛍光を発しバックグラウンドとなっていた。 Conventionally, as a particle beam detection scintillator, a particle beam detection scintillator produced by mixing a ZnS phosphor and an organic adhesive and applying it to a substrate has been commercially available for many years. However, since organic adhesives containing hydrogen (H) have been used as adhesives, ZnS phosphors fluoresce due to p (protons) generated by the nuclear counter-reaction of hydrogen when used in an environment with fast neutrons. It was a background.

一方、ＺｎＳ蛍光体は、粒子線に対する蛍光量が非常に大きく、かつ蛍光寿命のうち短い蛍光寿命の成分が約３００ｎｓと短いことから、ＺｎＳ蛍光体が主に使用されてきた。しかし、ＺｎＳ蛍光体の蛍光寿命には、図１２に示すようにアフターグローと呼ばれている遅い蛍光寿命成分が含まれている。このため、平均の蛍光寿命は７０から１００μｓといわれている。この遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難になるという欠点があった（放射線ハンドブック第２版）。 On the other hand, ZnS phosphors have mainly been used because ZnS phosphors have a very large amount of fluorescence with respect to particle beams and have a short fluorescence lifetime component of about 300 ns in the fluorescence lifetime. However, the fluorescence lifetime of the ZnS phosphor includes a slow fluorescence lifetime component called afterglow as shown in FIG. For this reason, the average fluorescence lifetime is said to be 70 to 100 μs. This slow fluorescence lifetime component causes a pile-up phenomenon when a particle beam or neutron with a high count rate is incident, making it difficult to accurately measure the count rate (Radiation Handbook 2nd Edition) .

大強度陽子加速器を用いた大強度パルス中性子源が最近使用されるようになり、パルス中性子の強度および発生する中性子エネルギー範囲が広がるにつれ、高検出効率でかつ高計数率に対応し、検出器を飽和させることなく、かつ簡便に中性子の検出及び２次元中性子イメージが可能な中性子検出用シンチレータを用いた検出器の開発が不可欠である。このため、中性子検出用シンチレータの検出効率の改善、蛍光寿命特性の改善、取り扱い特性(曲げ)の改善が必要である。 As high-intensity pulsed neutron sources using high-intensity proton accelerators have recently been used and the intensity of pulsed neutrons and the range of neutron energy generated have increased, detectors with high detection efficiency and high count rates have been developed. It is indispensable to develop a detector using a neutron detection scintillator that can easily detect neutrons and make a two-dimensional neutron image without saturation. For this reason, it is necessary to improve the detection efficiency of the scintillator for neutron detection, the fluorescence lifetime characteristics, and the handling characteristics (bending).

また、同じく加速器、原子炉関連施設等での粒子線検出実験あるいは粒子線モニタにおいては、高速中性子によるバックグラウンドを除去した上での粒子線の高計数率測定が不可欠である。 Similarly, in particle beam detection experiments or particle beam monitoring at accelerators, reactor-related facilities, etc., it is indispensable to measure the particle beam with a high count rate after removing the background caused by fast neutrons.

中性子検出用シンチレータの検出効率の改善については、これまで使われてこなかった有機接着剤を用いることにより、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を改善することにより解決する。 The improvement in the detection efficiency of the neutron detection scintillator is solved by improving the fluorescence wave height distribution of the neutron detection scintillator by using an organic adhesive that has not been used so far.

また、接着剤として水素（Ｈ）を含んだ有機接着剤が使われてきたため、中性子散乱断面積が比較的に大きい水素による中性子の散乱が起こる問題に対しては、水素を含まない無機接着剤を用いることにより解決する。 In addition, since an organic adhesive containing hydrogen (H) has been used as an adhesive, an inorganic adhesive that does not contain hydrogen is used for the problem of neutron scattering caused by hydrogen having a relatively large neutron scattering cross section. It solves by using.

また、通常、中性子検出用シンチレータの基板に近い側の中性子捕獲割合が大きいことに起因する検出効率の劣化については、ＺｎＳ蛍光体をプライマーで混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、検出体を塗布することにより、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）をこのＺｎＳ蛍光体で光らせることにより解決する。
In addition, for deterioration in detection efficiency due to a large neutron capture ratio on the side close to the substrate of the neutron detection scintillator, a ZnS phosphor was mixed with a primer , applied to the substrate to a thickness of 20 μm to 100 μm, and dried. After that, by applying a detector to the surface of the ZnS phosphor applied to the substrate, t (triton) and α rays, particularly t (triton), which caused a nuclear reaction on the substrate side, are emitted by this ZnS phosphor. Solve.

また、接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかった問題については、柔軟性があり透明度も良い接着剤を用いかつ基板として従来のものに比較して十分薄いものを使うことにより解決した。 In addition, since rigid adhesives have been used as adhesives, the problem of being unable to obtain transmission images by slightly bending the neutron detection scintillator required by neutron radiography is flexible and transparent. The problem was solved by using a good adhesive and using a sufficiently thin substrate as compared with the conventional substrate.

さらに、粒子線検出用シンチレータの高速中性子がある環境での使用の際、バックグラウンドとなる問題に対しては、水素を含まない無機接着剤を用いることにより解決する。
一方、ＺｎＳ蛍光体の遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難となる問題に対して、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くし解決する。 Furthermore, when the particle beam detection scintillator is used in an environment with fast neutrons, the background problem is solved by using an inorganic adhesive that does not contain hydrogen.
On the other hand, ZnS fluorescence is a problem that causes a pile-up phenomenon when a particle beam or neutron with a high count rate is incident due to the slow fluorescence lifetime component of the ZnS phosphor, making it difficult to accurately measure the count rate. The problem is solved by shortening the fluorescence lifetime by using supplementary additives in the body.

（実施例１）
実施例１として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１を参照して述べる。 Example 1
FIG. 1 shows a neutron detection scintillator produced by mixing a ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, with an inorganic adhesive containing SiO ₂ as a main constituent and applying the mixture to a substrate as Example 1. This will be described with reference to FIG.

基板としては、図1に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳＧＬＡＳＳＧＳ−６００−１を６０ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 1, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. Inorganic adhesives of SiO ₂ as a main component material used 60mg Nikko made HEATLESS GLASS GS-600-1. The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After the adhesive is diluted with 300 mg of ethanol, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは３２．７％まで改善することがわかった。
（実施例２）
実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図３を参照して述べる。 This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 2 shows the result of measurement using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² for 200 seconds. The fluorescence wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a AST UK ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: Ag / ⁶ LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the It was found that the neutron detection scintillator using the inorganic adhesive mainly composed of the inventive SiO ₂ was improved to 32.7%.
(Example 2)
As Example 2, a neutron produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, and then mixing with an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ and applying the mixture to a substrate. The detection scintillator will be described with reference to FIG.

基板としては、図３に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳＧＬＡＳＳＧＳ−６００−２を６０ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 3, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. 60 mg of Nikko HEATLES GLASS GS-600-2 is used as an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ . The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After the adhesive is diluted with 300 mg of ethanol, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図４に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは３２．６％まで改善することがわかった。
（実施例３）
実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図５を参照して述べる。 This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 4 shows the result of measurement for 200 seconds using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² . The fluorescence wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a AST UK ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: Ag / ⁶ LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the It was found that the scintillator for neutron detection using the inorganic adhesive mainly composed of the inventive SiO ₂ and Al ₂ O ₃ is improved to 32.6%.
(Example 3)
As Example 2, after mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF which is a neutron converter, the mixture is mixed with an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and TiO ₂ and applied to a substrate, for neutron detection The scintillator will be described with reference to FIG.

基板としては、図５に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳＧＬＡＳＳＧＳ−６００−３を６０ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 5, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. 60 mg of Nikko HEATLES GLASS GS-600-3 is used as an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and TiO ₂ . The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After diluting the adhesive with 300 mg of 2-butanone, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図６に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤を用いた中性子検出用シンチレータは２７．９％まで改善することがわかった。
（実施例４）
実施例４として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図７を参照して述べる。 This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 6 shows the results of measurement using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² for 200 seconds. The fluorescence wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a AST UK ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: Ag / ⁶ LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the It was found that the neutron detection scintillator using the inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and TiO ₂ of the invention was improved to 27.9%.
Example 4
As Example 4, after mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF which is a neutron converter, an adhesive using cellulose as a main component as an adhesive and a ketone, alkyd or synthetic resin (maleic acid) as an additive A neutron detection scintillator produced by mixing and applying to a substrate will be described with reference to FIG.

基板としては、図７に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニス、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカー、セルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いたカンペハピオ製の速乾ニスを、それぞれ６０ｍｇ用いた３種類の中性子検出用シンチレータについて述べる。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 7, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. As the adhesive, cellulose is the main component and Wakshin Paint's Neorak varnish using ketone as the additive, cellulose is the main component and the Washin Paint clear lacquer using alkyd as the additive, cellulose is the main component Three types of neutron detection scintillators using 60 mg of quick drying varnish made by Campehapio using synthetic resin (maleic acid) as a material and additive will be described.

蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。３種類の接着剤をそれぞれ３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして３種類の中性子検出用シンチレータとする。 The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After diluting each of the three types of adhesive with 300 mg of 2-butanone, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain three types of scintillators for detecting neutrons.

３種類の中性子線用シンチレータについて、浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図８−１０に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布をそれぞれ示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明の接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニス、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカー、セルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いたカンペハピオ製の速乾ニスを用いた３種類の中性子検出用シンチレータはそれぞれ、２７．５％、３１．１％、２６．４％まで改善することがわかった。また、セルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた和信ペイント製のネオラックニスについては、検出効率はあまり改善されないものの蛍光波高分布が改善し蛍光量が大きい信号が得られることがわかった。
（実施例５）
実施例５として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１１を参照して述べる。 Three types of neutron beam scintillators were mounted on a photomultiplier tube 1924A manufactured by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 8-10 shows the result of measurement for 200 seconds using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² . Fluorescent wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a British AST company ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: Ag / ⁶ LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the As an adhesive of the invention, Neorak varnish made of Washin Paint using cellulose as a main constituent and ketone as an additive, clear lacquer made from Washi Shin Paint using cellulose as a main constituent and alkyd as an additive, cellulose mainly Three types of neutron detection scintillators using Campehapio's quick-drying varnish using a synthetic resin (maleic acid) as an additive and up to 27.5%, 31.1% and 26.4%, respectively. I found it to improve. In addition, it was found that with regard to Neorak varnish made by Washin Paint using cellulose as the main constituent and ketone as an additive, the detection efficiency is not improved so much, but the fluorescence wave height distribution is improved and a signal with a large fluorescence amount is obtained.
(Example 5)
As Example 5, a neutron detection scintillator produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, followed by mixing using a metal primer manufactured by Holbein as an adhesive, and applying to a substrate is shown in FIG. To refer to.

基板としては、図に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を６０ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As shown in the figure, an aluminum plate is used as the substrate, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. As an adhesive, 60 mg of a metal primer (A474) manufactured by Holbein Co. is used. The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After diluting the adhesive with 300 mg of 2-butanone, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を用いた中性子検出用シンチレータは２９．９％まで改善することがわかった。
（実施例６）
実施例６として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてアクリル樹脂を用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１３を参照して述べる。
This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 12 shows the result of measurement using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² for 200 seconds. The fluorescence wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a AST UK ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: ^Ag / 6 LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: ^Ag / 6 LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the adhesive It was found that the neutron detection scintillator using the Holbein metal primer (A474) of the present invention as an agent was improved to 29.9%.
(Example 6)
As Example 6, a ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, are mixed, then mixed using an acrylic resin as an adhesive, and applied to a substrate, with reference to FIG. To say.

基板としては、図に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはしてアクリル樹脂を主構成材とした和信ペイント社製つやだしニスを６０ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As shown in the figure, an aluminum plate is used as the substrate, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. As an adhesive, 60 mg of a glossy varnish made by Washin Paint Co., Ltd., which is mainly composed of an acrylic resin, is used. The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After the adhesive is diluted with 300 mg of ethanol, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１４に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のアクリル樹脂を主構成材とした和信ペイント社製つやだしニスを用いた中性子検出用シンチレータは３１．６％まで改善することがわかった。
（実施例７）
実施例７として、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いて混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータについて図１５を参照して述べる。 This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 14 shows the result of measurement using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² for 200 seconds. The fluorescence wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a AST UK ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: Ag / ⁶ LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the adhesive It was found that the neutron detection scintillator using a glossy varnish made by Washi Shin Paint Co., Ltd., which mainly uses the acrylic resin of the present invention as an agent, can be improved to 31.6%.
(Example 7)
As Example 7, a ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, are mixed, then mixed using an adhesive mainly composed of a silylated urethane resin as an adhesive, and applied to a substrate. A neutron detection scintillator will be described with reference to FIG.

基板としては、図１５に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは中性子検出用シンチレータを折り曲げて使用することを考慮して０．１ｍｍとする。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６Ｌｉのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を９０ｍｇ用いる。接着剤としてはシリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）を６０ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は８：３：２となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 15, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is set to 0.1 mm in consideration of bending and using the scintillator for detecting neutrons. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. The ⁶ LiF is the neutron converter isotope enrichment ⁶ Li is used as 90%. In the examples, the amount of ZnS: Ag, Cl phosphor is 240 mg, and the amount of ⁶ LiF is 90 mg. As the adhesive, 60 mg of SU manufactured by Konishi Co., Ltd. with silylated urethane resin as the main constituent material is used. The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 8: 3: 2. After diluting the adhesive with 300 mg of 2-butanone, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１６に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布を示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、接着剤として本発明のシリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）を用いた中性子検出用シンチレータは２８．２％まで改善することがわかった。また、従来接着剤として剛性のある接着剤が使用されてきたため、中性子ラジオグラフィなどで要求がある中性子検出用シンチレータを少し曲げて透過像を取ることができなかったが、シリル化ウレタン樹脂を主構成材としたコニシ社製ＳＵ（エスユー）は柔軟性があるため、基板を薄くすれば曲げて使用できることがわかった。
（実施例８）
実施例８として、ＺｎＳ蛍光体のみをプライマーで混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを接着剤とを混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータについて図１７を参照して述べる。
This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 16 shows the results of measurement for 200 seconds using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² . The fluorescence wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (equivalent to NE426) manufactured by BICRON and a ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator manufactured by AST UK are shown for comparison. As a result, Bicron Corporation ZnS: ^Ag / 6 LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: ^Ag / 6 LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the adhesive It was found that the scintillator for neutron detection using SU (manufactured by Konishi Co., Ltd.) having the silylated urethane resin of the present invention as the main component as the agent improves to 28.2%. In addition, since a rigid adhesive has been used as a conventional adhesive, a neutron detection scintillator required for neutron radiography and the like could not be bent to obtain a transmission image, but silylated urethane resin was mainly used. It has been found that SU (manufactured by Konishi Co., Ltd.) as a constituent material is flexible, and can be used by bending it if the substrate is thinned.
(Example 8)
As Example 8, after mixing only ZnS phosphor with a primer , applying to a substrate and drying, ZnS phosphor and ⁶ LiF as a neutron converter were mixed with an adhesive on the surface of the ZnS phosphor applied to the substrate. A neutron detection scintillator produced by coating will be described with reference to FIG.

中性子検出用シンチレータは基板側から中性子を入射し放出される蛍光を光検出器により検出するため、中性子は基板に近い側から中性子捕獲割合が大きくなる。特に、冷中性子の場合この傾向が顕著となる。一方、^６ＬｉＦを中性子コンバータとして使う場合、
^６Ｌｉ＋ｎ（中性子） −＞ｔ（トリトン）＋α（α線）＋４．７８ＭｅＶ
核反応が用いられ、ｔ（トリトン）は２．７ＭｅＶ、α線は２．０ＭｅＶのエネルギーを持って放出される。ＺｎＳ蛍光体、^６ＬｉＦ及び接着剤の混合比にも依存するが中性子検出用シンチレータ内部でのｔ（トリトン）とα線の飛程は、それぞれ、３０−５０μｍ、６−１０μｍである。このため、基板側で核反応を起こしたｔ（トリトン）とα線、特にｔ（トリトン）は中性子検出用シンチレータの外部に飛び出してしまい基板に吸収されるため、ＺｎＳ蛍光体を光らせることができなくなる。このため、総合的な蛍光量が減少し、中性子検出効率の減少と共に、中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を劣化させる原因となっていた。 Since the neutron detection scintillator detects the fluorescence emitted when the neutron is incident from the substrate side by the photodetector, the neutron capture ratio increases from the side closer to the substrate. This tendency is particularly remarkable in the case of cold neutrons. On the other hand, when using ⁶ LiF as a neutron converter,
⁶ Li + n (neutron)-> t (triton) + α (α ray) + 4.78 MeV
A nuclear reaction is used, and t (triton) is emitted with an energy of 2.7 MeV, and α rays are emitted with an energy of 2.0 MeV. Although depending on the mixing ratio of the ZnS phosphor, ⁶ LiF, and the adhesive, the ranges of t (triton) and α rays in the neutron detection scintillator are 30-50 μm and 6-10 μm, respectively. For this reason, t (triton) and α rays, particularly t (triton), which have undergone a nuclear reaction on the substrate side, jump out of the scintillator for neutron detection and are absorbed by the substrate, so that the ZnS phosphor can be illuminated. Disappear. For this reason, the total amount of fluorescence is reduced, and the neutron detection efficiency is decreased, and the fluorescence wave height distribution of the neutron detection scintillator is deteriorated.

このため、本発明においては、最初に、ＺｎＳ蛍光体をプライマーで混合し基板に２０μｍないし１００μｍの厚さ塗布する。塗布したＺｎＳ蛍光体に、ＺｎＳ蛍光体と^６ＬｉＦからなる中性子検出体から放出される飛び出してきたｔ（トリトン）あるいはα線が入射し蛍光を発することを利用して中性子検出効率の減少と中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布の劣化を防ぐ。特に冷中性子では効果が大きい。
Therefore, in the present invention, first, a ZnS phosphor is mixed with a primer and applied to the substrate to a thickness of 20 μm to 100 μm. Neutral detection efficiency is reduced and neutrons are utilized by applying fluorescence to the coated ZnS phosphor, which emits t (triton) or α-rays emitted from the neutron detector composed of ZnS phosphor and ⁶ LiF. Prevents the deterioration of the fluorescence wave height distribution of the scintillator for detection. The effect is particularly great with cold neutrons.

実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）として用い、最初にＺｎＳ蛍光体を基板塗布する接着剤としては、ホルベイン社製メタルプライマー（Ａ４７４）を用いる。ＺｎＳ蛍光体と接着剤との比は３：１とする。溶剤として２−ブタノンを用い、希釈した後基板に一様に５０μｍの厚さに塗布する。 In the examples, a ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical was used as the ZnS phosphor, and a metal primer (A474) manufactured by Holbein Co., Ltd. was used as an adhesive for applying the ZnS phosphor to the substrate first. Use. The ratio of ZnS phosphor to adhesive is 3: 1. Using 2-butanone as a solvent, after diluting, uniformly apply to the substrate to a thickness of 50 μm.

基板としては、図１７に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては基板に最初に塗布したものと同じ日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６Ｌｉのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を１８０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を４５ｍｇ用いる。接着剤としてはＳｉＯ _２を主な構成材とした無機接着剤を４５ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は４：１：１となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 17, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. The same ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. The ⁶ LiF is the neutron converter isotope enrichment ⁶ Li is used as 90%. In the examples, 180 mg of ZnS: Ag, Cl phosphor is used and 45 mg of ⁶ LiF is used. As the adhesive, 45 mg of an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ is used. The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 4: 1: 1. After diluting the adhesive with 300 mg of 2-butanone , the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図１８に示す。同時に比較のため、基板にＺｎＳ蛍光体を塗布しないこと以外同じ条件で作製した従来型の中性子検出用シンチレータの測定結果を示す。この結果、本発明の中性子検出用シンチレータは蛍光波高分布にピーク部分がありかつ蛍光量が多い波高分布に改善された。従来方式の中性子検出用シンチレータと本発明の中性子検出用シンチレータの検出効率は、ほぼ同じ１７％が得られた。
（実施例９）
実施例９として、ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータについて図１９を参照して述べる。 This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A made by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 18 shows the results of measurement using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² for 200 seconds. At the same time, for comparison, measurement results of a conventional neutron detection scintillator manufactured under the same conditions except that the substrate is not coated with ZnS phosphor are shown. As a result, the neutron detection scintillator of the present invention was improved to a wave height distribution having a peak portion in the fluorescence wave height distribution and a large amount of fluorescence. The detection efficiency of the conventional neutron detection scintillator and the detection efficiency of the neutron detection scintillator of the present invention was almost the same of 17%.
Example 9
As Example 9, a particle beam scintillator produced by mixing a ZnS phosphor and an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and applying it to a substrate will be described with reference to FIG.

基板としては、図１９に示すようにガラス板を用い、サンプルサイズとして１．８ｃｍｘ１．８ｃｍとする。厚さは０．１５ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）を用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を１６ｍｇ用いる。ＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤としては日興製ＨＥＡＴＬＥＳＳＧＬＡＳＳＧＳ−６００−１を８ｍｇ用いる。蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は２：１となる。接着剤を１００ｍｇのエタノールで希釈した後、蛍光体を入れてよく混合する。この混合体を１．８ｃｍｘ１．８ｃｍガラス板に塗布し、乾かして粒子線検出用シンチレータとする。 As the substrate, a glass plate is used as shown in FIG. 19, and the sample size is 1.8 cm × 1.8 cm. The thickness is 0.15 mm. A ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as the ZnS phosphor. In the embodiment, 16 mg of ZnS: Ag, Cl phosphor is used. As an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ , 8 mg of Nikko HEATLES GLASS GS-600-1 is used. The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 2: 1. After diluting the adhesive with 100 mg of ethanol, add the phosphor and mix well. This mixture is applied to a 1.8 cm × 1.8 cm glass plate and dried to obtain a particle beam detection scintillator.

本粒子線用シンチレータを浜松ホトニクス製光電子増倍管Ｒ１９２４Ａに装着し、α線に対する蛍光波高分布を測定した。測定した結果を図２０に示す。比較のため測定した、セルロースを主な構成材とし、添加剤アルキドを用いた有機接着剤を用いて同じ条件で作製した粒子線検出用シンチレータの蛍光波高分布を同時に示す。この結果、無機接着剤を用いてもα線に対してほぼ同じ粒子線検出特性を示すことがわかった。
（実施例１０）
実施例１０においては、これまでの実施例のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌの代わりにＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータについて、図２１を参照して述べる。 This particle beam scintillator was attached to a photomultiplier tube R1924A manufactured by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to α rays was measured. The measurement results are shown in FIG. The fluorescence wave height distribution of a scintillator for particle beam detection, which was measured for comparison and made of cellulose as a main constituent material and using an organic adhesive using an additive alkyd under the same conditions, is shown simultaneously. As a result, it was found that even when an inorganic adhesive was used, almost the same particle beam detection characteristics were exhibited with respect to α rays.
(Example 10)
In Example 10, a neutron detection scintillator using ZnS: Ag, Al instead of ZnS: Ag, Cl of the previous examples will be described with reference to FIG.

基板としては、図２1に示すようにアルミニウム板を用い、サンプルサイズとして２ｃｍｘ２ｃｍとする。厚さは０．３ｍｍである。ＺｎＳ蛍光体としては日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）を用いる。中性子コンバータである^６ＬｉＦについては^６ＬＩのアイソトープ濃縮度が９０％のものを用いる。実施例では、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の量を２４０ｍｇ用い、^６ＬｉＦの量を１２０ｍｇ用いる。接着剤として、セルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた和信ペイント製のクリアラッカーを６０ｍｇ用いた中性子検出用シンチレータについて述べる。 As the substrate, an aluminum plate is used as shown in FIG. 21, and the sample size is 2 cm × 2 cm. The thickness is 0.3 mm. As a ZnS phosphor, Nichia's ZnS: Ag, Al phosphor (NP-1055) is used. For ⁶ LiF, which is a neutron converter, ⁶ LI with an isotope enrichment of 90% is used. In the example, 240 mg of ZnS: Ag, Cl phosphor is used and 120 mg of ⁶ LiF is used. A neutron detection scintillator using 60 mg of clear lacquer made by Washin Paint using cellulose as a main component and alkyd as an additive as an adhesive will be described.

蛍光体と^６ＬｉＦと接着剤の比は４：２：１となる。接着剤を３００ｍｇの２−ブタノンで希釈した後、蛍光体と^６ＬｉＦを入れてよく混合する。この混合体を２ｃｍｘ２ｃｍアルミニウム板に塗布し、乾かして中性子検出用シンチレータとする。 The ratio of phosphor, ⁶ LiF and adhesive is 4: 2: 1. After diluting the adhesive with 300 mg of 2-butanone, the phosphor and ⁶ LiF are added and mixed well. This mixture is applied to a 2 cm × 2 cm aluminum plate and dried to obtain a neutron detection scintillator.

本中性子線用シンチレータについて、浜松ホトニクス製光電子増倍管１９２４Ａに装着し、中性子に対する蛍光波高分布を測定した。約２５０ｎ／ｓ／ｃｍ^２の中性子束を持つ^２５２Ｃｆ中性子線源を用いて２００秒測定した結果を図２２に示す。比較のため測定した、市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布をそれぞれ示す。この結果、ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータとＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ/^６ＬｉＦ中性子シンチレータの熱中性子に対する検出効率が、それぞれ、２５．８％と２３．４％に対して、本発明のＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用い、接着剤として和信ペイント製のクリアラッカーを用いた中性子検出用シンチレータはそれぞれ、３９．９％まで改善することがわかった。
（実施例１１）
実施例１１においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。 This neutron beam scintillator was attached to a photomultiplier tube 1924A manufactured by Hamamatsu Photonics, and the fluorescence wave height distribution with respect to neutrons was measured. FIG. 22 shows the results of measurement using a ²⁵² Cf neutron source having a neutron flux of about 250 n / s / cm ² for 200 seconds. Fluorescent wave height distributions of a commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent) and a British AST company ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator measured for comparison are shown. As a result, Bicron Corporation ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator and AST Inc. ZnS: Ag / ⁶ LiF detection efficiency for thermal neutrons of the neutron scintillator, for each, 25.8 percent and 23.4 percent, the It was found that each of the scintillators for neutron detection using ZnS: Ag, Al as the ZnS phosphor of the invention and using a clear lacquer made by Washin Paint as the adhesive improves to 39.9%.
(Example 11)
In Example 11, a scintillator for particle beam detection using ZnS: Ag, Cl, Na prepared by adding Na (sodium) as a doping material to ZnS: Ag, Cl as a ZnS phosphor will be described.

ＺｎＳ蛍光体の遅い蛍光寿命成分が原因となり、高い計数率の粒子線あるいは中性子が入射するとパイルアップ現象を起こし、正確に計数率を測定することが困難となる問題を解決するために、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くする。 In order to solve the problem of causing a pile-up phenomenon when a particle beam or neutron with a high count rate is incident due to the slow fluorescence lifetime component of the ZnS phosphor, it is difficult to accurately measure the count rate. Fluorescence lifetime is shortened by using additional supplements on the body.

本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で２％のＮａ（ナトリウム）を添加した試料をカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。 In this example, a ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as a ZnS phosphor. A sample obtained by adding 2% Na (sodium) in mol% to this phosphor is placed in a carbon block and then sintered in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at a sintering temperature of 950 ° C. for 3 hours.

焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化してプロットした図を図２３に示す。蛍光スペクトルが短い波長側にシフトすることがわかる。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の場合、波長が短い蛍光部分に蛍光寿命が短い成分が多く含まれることが既に確認されている。このため、α線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が２６０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２３０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１２）
実施例１２においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
The sintered ZnS: Ag, Cl, Na phosphor was applied to a glass substrate to form a scintillator for particle beam detection, and the fluorescence spectrum was measured using α rays. For comparison with the original ZnS: Ag, Cl phosphor, a diagram in which the measurement results are normalized and plotted is shown in FIG. It can be seen that the fluorescence spectrum shifts to the shorter wavelength side. In the case of a ZnS: Ag phosphor, it has already been confirmed that a fluorescent portion having a short wavelength contains many components having a short fluorescence lifetime. For this reason, the fluorescence lifetime for α rays was measured using a digital oscilloscope. As a result, the fluorescence lifetime of the early part of the ZnS: Ag, Cl phosphor is 260 ns, whereas the ZnS: Ag, Cl, Na phosphor of the present invention can be improved to 230 ns. By using this phosphor, a neutron scintillator for detecting neutrons having a fluorescence lifetime shorter than that of the conventional phosphor can be produced.
(Example 12)
In Example 12, a particle beam detection scintillator using ZnS: Ag, Al 2 , and Na prepared by adding Zn (Ag) as a ZnS phosphor and Na (sodium) as a doping material to Al will be described.

本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で０．２％、２％及び５％のＮａ（ナトリウム）を添加した３つの試料をそれぞれカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。 In this example, a ZnS: Ag, Al phosphor (NP-1055) manufactured by Nichia Chemical is used as a ZnS phosphor. Three samples obtained by adding 0.2%, 2%, and 5% Na (sodium) in mol% to this phosphor were placed in carbon blocks, respectively, and then sintered at 950 ° C. in an electric furnace in a nitrogen atmosphere. Sinter for 3 hours.

焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化して３種類についてプロットした図を図２４に示す。蛍光スペクトルがＮａ（ナトリウム）の添加量の増加とともに短い波長側にシフトすることがわかる。ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の場合、波長が短い蛍光部分に蛍光寿命が短い成分が多く含まれることが既に確認されている。このため、Ｎａ（ナトリウム）の添加量が２％の濃度の試料に対してα線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が３１０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体は２５０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１３）
実施例１３においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ蛍光体とＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ蛍光体との混合物にドープ材としてＮａ（ナトリウム）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
The sintered ZnS: Ag, Al , and Na phosphors were applied to a glass substrate to form a scintillator for particle beam detection, and the fluorescence spectrum was measured using α rays. In order to compare with the original ZnS: Ag, Al phosphor, FIG. 24 is a diagram in which the measurement results are normalized and plotted for three types. It can be seen that the fluorescence spectrum shifts to a shorter wavelength side as the amount of Na (sodium) added increases. In the case of a ZnS: Ag phosphor, it has already been confirmed that a fluorescent portion having a short wavelength contains many components having a short fluorescence lifetime. For this reason, the fluorescence lifetime for α rays was measured using a digital oscilloscope for a sample having a concentration of Na (sodium) added of 2%. As a result, the fluorescence lifetime of the early part of the ZnS: Ag, Al phosphor is 310 ns, whereas the ZnS: Ag, Al , Na phosphor of the present invention can be improved to 250 ns. By using this phosphor, a neutron scintillator for detecting neutrons having a fluorescence lifetime shorter than that of the conventional phosphor can be produced.
(Example 13)
In Example 13, ZnS: Ag, Cl, Al, which was prepared by adding Na (sodium) as a doping material to a mixture of ZnS: Ag, Cl phosphor and ZnS: Ag, and Al phosphor as the ZnS phosphor. A particle beam scintillator using Na will be described.

本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）と日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ蛍光体（ＮＰ―１０５５）を混合しこの混合した蛍光体をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で２％のＮａ（ナトリウム）を添加した試料をカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。 In this example, as a ZnS phosphor, Nichia's ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) and Nichia's ZnS: Ag, Al phosphor (NP-1055) were mixed and the mixed phosphor. Is used as the base phosphor. A sample obtained by adding 2% Na (sodium) in mol% to this phosphor is placed in a carbon block and then sintered in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at a sintering temperature of 950 ° C. for 3 hours.

焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化してプロットした図を図２５に示す。蛍光スペクトルが少し短い波長側にシフトすることがわかる。α線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が２６０ｎｓであるのに対して、本発明のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａ蛍光体は２３０ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来よりも蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
（実施例１４）
実施例１４においては、ＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌにドープ材としてＣ（炭素）を添加して作製したＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃを用いた粒子線検出用シンチレータについて述べる。
The sintered ZnS: Ag, Cl, Al, and Na phosphors were applied to a glass substrate to form a scintillator for particle beam detection, and the fluorescence spectrum was measured using α rays. For comparison with the original ZnS: Ag, Cl phosphor, FIG. 25 shows a diagram in which the measurement results are normalized and plotted. It can be seen that the fluorescence spectrum shifts to a shorter wavelength side. The fluorescence lifetime for α rays was measured using a digital oscilloscope. As a result, the fluorescence lifetime of the early part of the ZnS: Ag, Cl phosphor is 260 ns, whereas the ZnS: Ag, Cl, Na phosphor of the present invention can be improved to 230 ns. By using this phosphor, it is possible to produce a neutron scintillator for detecting neutrons having a fluorescence lifetime shorter than before.
(Example 14)
In Example 14, a scintillator for particle beam detection using ZnS: Ag, Cl, C prepared by adding Zn (Sg: Ag) as a ZnS phosphor and C (carbon) as a doping material to Al will be described.

本実施例では、ＺｎＳ蛍光体として日亜化学製ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体（ＮＰ―１１０９）をベースの蛍光体として用いる。この蛍光体にｍｏｌ％で０．２％から２％までのＣ（炭素）を添加した試料をそれぞれカーボンブロックの中にいれた後、窒素雰囲気の電気炉で焼結温度９５０℃で３時間焼結する。 In this example, a ZnS: Ag, Cl phosphor (NP-1109) manufactured by Nichia Chemical is used as a ZnS phosphor. Samples obtained by adding 0.2% to 2% C (carbon) in mol% to this phosphor were placed in carbon blocks, respectively, and then sintered in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at a sintering temperature of 950 ° C. for 3 hours. Conclude.

焼結してできたＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータとした後、α線を用いてその蛍光スペクトルを測定した。もとのＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体と比較するため、測定結果を基準化して０．７％のＣ（炭素）についてプロットし比較した図を図２６に示す。添加量が０．２％から２％までの濃度の試料に対してα線に対する蛍光寿命をデジタルオシロスコープを用いて測定した。この結果を図２７に示す。Ｃ（炭素）の添加量の増加とともにＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体の早い部分の蛍光寿命が短くなり、さらに増加するまた悪くなることがわかる。０．７％のＣ（炭素）の添加の場合が最も早く２００ｎｓまで改善できることがわかった。この蛍光体を用いることにより従来より蛍光寿命の短い中性子検出用中性子シンチレータを作製することができる。
[発明の効果] The sintered ZnS: Ag, Cl, C phosphor was applied to a glass substrate to form a scintillator for particle beam detection, and the fluorescence spectrum was measured using α rays. For comparison with the original ZnS: Ag, Cl phosphor, FIG. 26 shows a diagram in which the measurement results are normalized and plotted for 0.7% C (carbon) and compared. Using a digital oscilloscope, the fluorescence lifetime with respect to α rays was measured for samples having an addition amount of 0.2% to 2%. The result is shown in FIG. It can be seen that the fluorescence lifetime of the early part of the ZnS: Ag, Cl, C phosphor decreases with increasing amount of C (carbon) added, and further increases and worsens. It was found that the addition of 0.7% C (carbon) can be improved to 200 ns the fastest. By using this phosphor, a neutron scintillator for detecting neutrons having a fluorescence lifetime shorter than that of the conventional phosphor can be produced.
[Effect of the invention]

ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、本発明の今までにない無機接着剤あるいは有機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータを用いることにより検出効率を改善することができる。また、基板にＺｎＳ蛍光体あらかじめ塗布することにより、検出効率の改善及び蛍光スペクトルの改善を行なうことができる。さらに、ＺｎＳ蛍光体にさらに補助添加材を用いることにより蛍光寿命を短くすることができる。このため、本発明の中性子検出用シンチレータを検出器に用いることにより、大強度のパルス中性子を用いた飛行時間法（ＴＯＦ）法による中性子散乱実験に不可欠な中性子イージング検出器に要求されていた、広い中性子エネルギー範囲における高検出効率で高計数率な中性子イメージングを実現することが可能となった。 By mixing a ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, and then mixing with an unprecedented inorganic adhesive or organic adhesive of the present invention and applying it to a substrate, and using a neutron detection scintillator The detection efficiency can be improved. In addition, by previously applying a ZnS phosphor to the substrate, the detection efficiency can be improved and the fluorescence spectrum can be improved. Furthermore, the fluorescence lifetime can be shortened by further using an auxiliary additive in the ZnS phosphor. Therefore, by using the neutron detection scintillator of the present invention as a detector, it was required for a neutron easing detector indispensable for neutron scattering experiments by the time-of-flight method (TOF) method using high-intensity pulsed neutrons. It has become possible to realize neutron imaging with high detection efficiency and high counting rate in a wide neutron energy range.

ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。After mixing ⁶ LiF is ZnS phosphor and the neutron converter, is a diagram illustrating a SiO ₂ was mixed with the main constituting material and the inorganic adhesive, the structure of the neutron detection scintillator be prepared by applying to the substrate . ＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。（市販されている米国ＢＩＣＲＯＮ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータ（ＮＥ４２６相当品）と英国ＡＳＴ社製ＺｎＳ：Ａｇ／^６ＬｉＦ中性子シンチレータの蛍光波高分布の同時に示している。後の図についても比較のため同時にプロットしている。）It is a diagram showing the fluorescence pulse height distribution for neutron for neutron detection scintillator that produced by applying a SiO ₂ substrate by mixing the main constituent material and the inorganic adhesive. (The commercially available ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator (NE426 equivalent product) manufactured by BICRON, USA and the AST Co., Ltd. ZnS: Ag / ⁶ LiF neutron scintillator are simultaneously shown. (Plot simultaneously for comparison.) ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。Composition of scintillator for neutron detection produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF which is neutron converter, then mixing with SiO ₂ and Al ₂ O ₃ inorganic adhesive and applying to substrate FIG. ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is a diagram showing the fluorescence pulse height distribution for neutron for neutron detection scintillator that produced by applying a SiO ₂ and Al ₂ O ₃ on the substrate by mixing the main constituent material and the inorganic adhesive. ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。A structure of a scintillator for detecting neutrons produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, and then mixing with an inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and TiO ₂ and applying the mixture to a substrate is shown. FIG. ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤と混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。Is a diagram showing the fluorescence pulse height distribution for neutron for neutron detection scintillator that produced by applying a SiO ₂ and TiO ₂ to the substrate by mixing the main constituent material and the inorganic adhesive. ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてセルロースを主な構成材とし、添加剤としてケトン、アルキドまたは合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。After mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, cellulose is the main component as an adhesive and mixed with an adhesive using ketone, alkyd or synthetic resin (maleic acid) as an additive, It is a figure which shows the structure of the scintillator for neutron detection produced by apply | coating. 接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤としてケトンを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutron detection produced by mixing the adhesive material which uses the cellulose as a main component, and used the ketone as an additive, and apply | coats to a board | substrate. 接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤としてアルキドを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutron detection produced by mixing the adhesive material which used the cellulose as a main component and using the alkyd as an additive, and apply | coated to a board | substrate. 接着剤としてセルロースを主な構成材とし添加剤として合成樹脂（マレイン酸）を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is the figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutron detection which mixes the adhesive material which uses cellulose as the main component and the synthetic resin (maleic acid) as the additive and applies it to the substrate. is there. ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。The figure which shows the structure of the scintillator for neutron detection produced by mixing ZnS fluorescent substance and ⁶ LiF which is a neutron converter, and mixing with the adhesive agent which uses the metal primer made from Horbein as an adhesive agent, and apply | coating to a board | substrate. It is. 接着剤としてホルベイン社製メタルプライマーを用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutron detection produced by mixing the adhesive material using the metal primer by a horbein company as an adhesive agent, and apply | coating to a board | substrate. ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。A neutron detection scintillator prepared by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, and then mixing with an adhesive using an adhesive mainly composed of an acrylic resin as an adhesive and applying it to a substrate. FIG. 接着剤としてアクリル樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutron detection produced by mixing the adhesive agent using the adhesive agent which made acrylic resin the main structural material as an adhesive agent, and apply | coating to a board | substrate. ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを混合した後、接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着剤と混合して、基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。Neutron detection produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, and then mixing with an adhesive using an adhesive mainly composed of silylated urethane resin as an adhesive and applying it to the substrate It is a figure which shows the structure of the scintillator. 接着剤としてシリル化ウレタン樹脂を主構成材とした接着剤を用いた接着材を混合して基板に塗布することにより作製する中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutron detection produced by mixing the adhesive material using the adhesive which used silylated urethane resin as the main component as an adhesive agent, and apply | coating to a board | substrate. ＺｎＳ蛍光体のみをプライマーで混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを接着剤とを混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。A neutron produced by mixing only ZnS phosphor with a primer , applying it to a substrate and drying it, and then applying a mixture of ZnS phosphor and ⁶ LiF, which is a neutron converter, to the surface of the ZnS phosphor applied to the substrate. It is a figure which shows the structure of the scintillator for a detection. ＺｎＳ蛍光体のみをプライマーで混合し基板に塗布し乾かした後、基板に塗布したＺｎＳ蛍光体表面に、ＺｎＳ蛍光体と中性子コンバータである^６ＬｉＦを接着剤と混合して塗布し作製した中性子検出用シンチレータと、基板にＺｎＳ蛍光体を塗布しないこと以外同じ条件で作製した従来型の中性子検出用シンチレータの中性子に対する蛍光波高分布を示す図である。Neutron detection produced by mixing only ZnS phosphor with primer , applying to substrate and drying, then mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF as neutron converter with adhesive on the surface of ZnS phosphor applied to substrate It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution with respect to the neutron of the scintillator for neutrons of the conventional scintillator for neutron detection produced on the same conditions except not apply | coating a ZnS fluorescent substance to a board | substrate. ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータの構成を示す図である。The ZnS phosphor and SiO ₂ were mixed with inorganic adhesive as main constituent material is a diagram showing the configuration of a scintillator particle beam produced by applying to a substrate. ＺｎＳ蛍光体とＳｉＯ_２を主構成材とした無機接着剤とを混合して、基板に塗布することにより作製する粒子線用シンチレータとセルロースを主な構成材とし、添加剤アルキドを用いた有機接着剤を用いて同じ条件で作製した粒子線検出用シンチレータの蛍光波高分布を示す図である。Organic adhesion using an additive alkyd with a particle beam scintillator prepared by mixing ZnS phosphor and inorganic adhesive mainly composed of SiO ₂ and applying to a substrate and cellulose as main components It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution of the scintillator for particle beam detection produced on the same conditions using the agent. ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌの代わりにＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the scintillator for neutron detection using ZnS: Ag and Al instead of ZnS: Ag and Cl. ＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌを用いた中性子検出用シンチレータの蛍光波高分布を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence wave height distribution of the scintillator for neutron detection using ZnS: Ag and Al. ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｎａを用いた粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence spectrum of the scintillator for particle beam detection using ZnS: Ag, Cl, and Na. ＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence spectrum of the scintillator for apply | coating to a glass substrate about ZnS: Ag, Al , and Na fluorescent substance, and detecting a particle beam. ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｎａ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence spectrum of the scintillator for particle beam detection which apply | coated to the glass substrate about ZnS: Ag, Cl, Al, and Na fluorescent substance. ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの蛍光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence spectrum of the scintillator for apply | coating to a glass substrate about ZnS: Ag, Cl, and C fluorescent substance, and detecting a particle beam. ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、Ｃ蛍光体についてガラス基板に塗布し粒子線検出用シンチレータの炭素添加量が０．２％から２％までの濃度のシンチレータについてα線に対する蛍光寿命をプロットした図である。It is the figure which plotted the fluorescence lifetime with respect to an alpha ray about the scintillator with which the carbon addition amount of the scintillator for particle beam detection applied to the glass substrate about ZnS: Ag, Cl, and C phosphor is 0.2% to 2%.

Claims

In a scintillator for neutron detection produced by mixing ZnS phosphor and ⁶ LiF as a neutron converter, then mixing with an adhesive and applying it to a substrate, using an inorganic adhesive containing SiO ₂ as the adhesive A featured scintillator for neutron detection.

The inorganic adhesive is further Al _２2 O _３3 The neutron detection scintillator according to claim 1, comprising:

The scintillator for neutron detection according to claim 1 or 2 , wherein ZnS: Ag, Cl, ZnS: Ag, Al, or ZnS: Cu is used as the phosphor.

The ZnS: Ag, Cl, Na produced by adding 0.2% to 5% of Na (sodium) as a doping material to ZnS: Ag, Cl as a ZnS phosphor is used in claim 1 or 2 . The scintillator for neutron detection described.

The ZnS: Ag, Al, Na produced by adding 0.2% to 5% of Na (sodium) as a doping material to ZnS: Ag and Al as a ZnS phosphor is used in claim 1 or 2 . The scintillator for neutron detection described.

ZnS: Ag prepared by adding Na (sodium) as a doping material in a molar ratio of 0.2% to 5% to a mixture of ZnS: Ag, a Cl phosphor and ZnS: Ag, and an Al phosphor as a ZnS phosphor, The scintillator for neutron detection according to claim 1 or 2 , wherein Cl, Al, or Na is used.

ZnS as ZnS phosphor: Ag, a C (carbon) as an additional material Cl was prepared by adding to 2% 0.2% not in mol% ZnS: Ag, Cl, according to claim 1 or 2 with C Scintillator for neutron detection.

A ZnS phosphor is mixed with a primer, applied to a substrate to a thickness of 20 μm to 100 μm, dried, and then the surface of the ZnS phosphor applied to the substrate is coated with an inorganic adhesive containing SiO _2. the ⁶ LiF is mixed with the adhesive comprises applying method of neutron detection scintillator according to any one of claims 1-7.

A substrate, a layer formed by mixing a ZnS phosphor provided on the substrate with a primer, and a ZnS phosphor provided on the mixed layer and a neutron converter. ^６6 LiF and SiO _２2 A neutron detection scintillator having a three-layer structure comprising a layer mixed with an inorganic adhesive containing