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JP7624175B2 - Phosphor, its manufacturing method, and alpha ray detector - Google Patents
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JP7624175B2 - Phosphor, its manufacturing method, and alpha ray detector - Google Patents

Phosphor, its manufacturing method, and alpha ray detector Download PDF

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Description

本発明は、蛍光体とその製造方法、およびα線検出器に関する。 The present invention relates to a phosphor, a method for producing the phosphor, and an alpha ray detector.

原子力発電施設等において、放射性物質を含む廃棄物、放射能汚染された機器から発生する放射線は、α線、β線、γ線の三種類に分けられる。これらの放射線による環境汚染を評価するために、シンチレータを備えた放射線検出器が必要とされている。シンチレータは、放射線の入射に伴い、主に可視光域で発光する材料群であり、光電子増倍管等の光電変換素子にも適用されている。 At nuclear power plants and other facilities, radiation emitted from waste containing radioactive materials and from radioactively contaminated equipment can be divided into three types: alpha rays, beta rays, and gamma rays. In order to evaluate environmental pollution caused by these types of radiation, radiation detectors equipped with scintillators are needed. Scintillators are a group of materials that emit light, mainly in the visible light range, when exposed to radiation, and are also used in photoelectric conversion elements such as photomultiplier tubes.

α線は、物質との相互作用が強いため、厚みが数ミクロン~数十ミクロンのシンチレータ層に入射した場合、その進行が内部で完全に阻止される。一方、γ線は透過能が高いため、数ミクロン程度の厚みのシンチレータ層でも完全に阻止されることはなく、阻止に必要な厚みは数十ミクロン~数百ミクロン程度となる。したがって、例えば、α線とγ線が同時に数百ミクロン程度のシンチレータ層に入射した場合には、いずれもシンチレータ層内で阻止されるため、α線、γ線双方の線種由来の発光が起こる。 Since alpha rays have a strong interaction with matter, when they enter a scintillator layer that is several microns to several tens of microns thick, their progression is completely blocked inside. On the other hand, since gamma rays have a high penetrating power, they cannot be completely blocked even by a scintillator layer that is several microns thick, and the thickness required to block them is on the order of several tens to several hundred microns. Therefore, for example, if alpha rays and gamma rays simultaneously enter a scintillator layer that is several hundred microns thick, both will be blocked within the scintillator layer, and light will be emitted from both the alpha and gamma rays.

放射性廃棄物等のような核種不明の物体から発生する放射線に対しては、α線、γ線を、一つのサーベイメータで弁別して測定することは難しい。そのため、シンチレータ層に入射する放射線が、α線、γ線の両方を含む場合、α線に由来する発光、γ線に由来する発光は、それぞれ、対応する別々のサーベイメータを用いて検出する必要がある。しかしながら、例えば緊急を要する放射線の汚染現場において、複数種類のサーベイメータを用いることは、技術的に困難であるとともに経済的な負担になる。そのため、一つのサーベイメータを用いて、放射線の線種をα線に同定して弁別することを可能にする技術が求められている。 It is difficult to distinguish and measure alpha rays and gamma rays using a single survey meter when radiation is emitted from objects of unknown nuclide, such as radioactive waste. Therefore, when the radiation incident on the scintillator layer contains both alpha rays and gamma rays, the luminescence originating from alpha rays and the luminescence originating from gamma rays must be detected using separate corresponding survey meters. However, for example, at a site of radiation contamination where an emergency is required, using multiple types of survey meters is technically difficult and an economic burden. Therefore, there is a demand for technology that makes it possible to identify and distinguish the type of radiation as alpha rays using a single survey meter.

特開2016-164210号公報JP 2016-164210 A 特開2019-119798号公報JP 2019-119798 A

S.Witkiewicz-Lukaszek, V.Gorbenko, T.Zorenko, O.Sidletskiy, P.Arhipov, A.Fedorov, J.A.Mares, R.Kucerkova, M.Nikl, and Y.Zorenko: CrystEngComm 22 (2020) 3713-3724.S.Witkiewicz-Lukaszek, V.Gorbenko, T.Zorenko, O.Sidletskiy, P.Arhipov, A.Fedorov, J.A.Mares, R.Kucerkova, M.Nikl, and Y.Zorenko: CrystEngComm 22 (2020) 3713-3724 .

放射線検出用のシンチレータ層としては、高い発光効率を得るために、均質な組織を有する単結晶体が用いられている(特許文献1、2)。単結晶体は、溶融凝固法によって形成される単結晶インゴットから、所定の厚みに加工して得られるものであり、得られる単結晶体の厚みを50μm以下にすることは難しい。 As a scintillator layer for detecting radiation, a single crystal having a homogeneous structure is used in order to obtain high luminous efficiency (Patent Documents 1 and 2). A single crystal is obtained by processing a single crystal ingot formed by a melt solidification method to a specified thickness, and it is difficult to make the thickness of the obtained single crystal less than 50 μm.

液相エピタキシー法を用いれば、厚みが50μm以下の単結晶体からなるシンチレータ層を合成することも可能である。しかしながら、合成過程での不純物元素の混入を回避することが難しいため、50μm以下の厚みで形成された単結晶体からは、不純物元素の影響で十分な発光量が得られない。 By using the liquid phase epitaxy method, it is possible to synthesize a scintillator layer made of a single crystal with a thickness of 50 μm or less. However, since it is difficult to avoid the inclusion of impurity elements during the synthesis process, a single crystal formed with a thickness of 50 μm or less does not emit a sufficient amount of light due to the influence of the impurity elements.

スパッタリング法等の一般的な薄膜堆積法では、5μm以上の厚みの単結晶体を形成することは難しく、この方法で形成された単結晶では、薄すぎてα線の進行を阻止することが難しく、α線由来の発光を十分に得ることができない。 Using common thin-film deposition methods such as sputtering, it is difficult to form single crystals with a thickness of 5 μm or more, and single crystals formed using this method are too thin to block the progression of alpha rays, making it difficult to obtain sufficient light emission from alpha rays.

非特許文献1では、2層からなる構造で、放射線入射方向から見て前段側でアルファ線を、後段側でガンマ線を弁別することで、アルファ線の弁別を行っているが、この場合の光検出器は、光電子増倍管やフォトダイオードなどを用いた単一光子ごとの計測に限定され、空間分解能は1mm程度かそれ以上に限定される。さらに、光検出器の後段の回路は、ガンマ線を弁別するために複雑になり、解析も煩雑になる、といった問題がある。 In Non-Patent Document 1, a two-layer structure is used to discriminate alpha rays by discriminating between alpha rays on the front side and gamma rays on the rear side when viewed from the direction of radiation incidence, but in this case the photodetector is limited to measuring single photons using photomultiplier tubes or photodiodes, and the spatial resolution is limited to about 1 mm or better. Furthermore, there are problems such as the circuitry at the rear of the photodetector becoming complicated in order to discriminate between gamma rays, making analysis cumbersome.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、α線の弁別測定を可能にする蛍光体とその製造方法、およびα線検出器を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a phosphor that enables discriminative measurement of alpha rays, a method for manufacturing the phosphor, and an alpha ray detector.

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。 To solve the above problems, the present invention adopts the following measures.

(1)本発明の一態様に係る蛍光体は、放射線検出に用いる蛍光体であって、次に定義するシンチレータ層と基板層からなることを特徴とする。すなわち、5μm以上30μm以下の厚みを有し、かつα線を照射されて発生した可視光に対し、透過性を有するシンチレータ層を備える。また、放射線入射に対してシンチレータ層の後段に、放射線による発光を伴わないといったシンチレータ層と異なる基板層を備える。 (1) A phosphor according to one aspect of the present invention is a phosphor used for radiation detection, characterized in that it comprises a scintillator layer and a substrate layer as defined below. That is, it comprises a scintillator layer having a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less, and having transparency to visible light generated by irradiation with α-rays. In addition, it comprises a substrate layer, which is different from the scintillator layer and does not emit light due to radiation, downstream of the scintillator layer when radiation is incident.

(2)前記(1)に記載の蛍光体において、前記シンチレータ層が、有効原子番号が10以上75以下の材料からなり、5μm以上30μm以下の厚みを有することが好ましい。 (2) In the phosphor described in (1) above, it is preferable that the scintillator layer is made of a material with an effective atomic number of 10 to 75 and has a thickness of 5 μm to 30 μm.

(3)前記(1)または(2)に記載の蛍光体において、前記シンチレータ層が、単結晶構造の主相を含む複数の相からなり、前記主相が全体の50%以上の体積を有することが好ましい。 (3) In the phosphor described in (1) or (2), it is preferable that the scintillator layer is composed of multiple phases including a main phase of a single crystal structure, and the main phase has a volume of 50% or more of the total.

(4)前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の蛍光体において、前記シンチレータ層が、賦活元素を0.01mol%以上20mol%以下の比率で含むことが好ましい。 (4) In the phosphor described in any one of (1) to (3), it is preferable that the scintillator layer contains an activator element in a ratio of 0.01 mol % to 20 mol %.

(5)前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の蛍光体において、前記シンチレータ層の主相が、ガーネット構造、ビックスバイト構造、ペロブスカイト構造、カスピディン構造、オルソシリケート構造、パイロシリケート構造、パイロクロア構造、のうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを有することが好ましい。 (5) In the phosphor described in any one of (1) to (4), it is preferable that the main phase of the scintillator layer has one or a combination of two or more of the following structures: garnet structure, bixbyite structure, perovskite structure, cuspidine structure, orthosilicate structure, pyrosilicate structure, and pyrochlore structure.

(6)本発明の一態様に係るα線検出器は、放射線の入射に対して前記(1)~(5)のいずれか一つに記載の蛍光体の後段側に、前記可視光のみを検出する位置有感型検出器が配置されてなり、α線を含む2種類以上の放射線を、前記放射線を1事象ごとに弁別せず、前記放射線の中から前記α線のみを弁別する。前記位置有感型検出器としては、例えば、CCDやCMOSセンサがあるが、これに限定されない。 (6) An α-ray detector according to one aspect of the present invention includes a position-sensitive detector that detects only the visible light, disposed downstream of the phosphor described in any one of (1) to (5) above, with respect to the incidence of radiation, and discriminates only the α-rays from among two or more types of radiation including α-rays, without discriminating the radiation on an event-by-event basis. Examples of the position-sensitive detector include, but are not limited to, a CCD or CMOS sensor.

(7)本発明の一態様に係る蛍光体の製造方法は、前記(1)~(6)のいずれか一つに記載の蛍光体の製造方法であって、前記基板層の一面に対し、レーザーCVD法を用いて前記シンチレータ層を形成する。 (7) A method for producing a phosphor according to one aspect of the present invention is a method for producing a phosphor according to any one of (1) to (6), in which the scintillator layer is formed on one surface of the substrate layer using a laser CVD method.

本発明の蛍光体は、5μm以上30μm以下の厚みを有するシンチレータ層を備えており、γ線等の透過能が高い放射線を透過させるとともに、α線のみの進行をシンチレータ層内で阻止することができる。そのため、放射線が照射された際にシンチレータ層内で発光するのは、α線由来の可視光に限られる。シンチレータ層は、この可視光に対して透過性を有するため、蛍光体の外部から検出することができ、γ線等の放射線の弁別を行わなくても、検出結果を踏まえてα線の弁別測定を行うことができる。 The phosphor of the present invention has a scintillator layer with a thickness of 5 μm to 30 μm, which allows highly penetrating radiation such as gamma rays to pass through while blocking the progress of only alpha rays within the scintillator layer. Therefore, only visible light originating from alpha rays is emitted within the scintillator layer when exposed to radiation. Since the scintillator layer is transparent to this visible light, it can be detected from outside the phosphor, and discrimination measurement of alpha rays can be performed based on the detection results without discriminating between radiation such as gamma rays.

本発明の蛍光体の製造に用いるレーザーCVD装置の構成を、模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a laser CVD apparatus used for producing a phosphor of the present invention. α線検出器の概念図の一例である。1 is an example of a conceptual diagram of an alpha ray detector. (a)、(b)実施例1の蛍光体の断面、表面のSEM画像である。4A and 4B are SEM images of the cross section and the surface of the phosphor of Example 1. 実施例1の蛍光体の発光特性を示すグラフである。1 is a graph showing the light emission characteristics of the phosphor of Example 1. 実施例1および比較例1の蛍光体の発光特性を示すグラフである。1 is a graph showing the light emission characteristics of phosphors of Example 1 and Comparative Example 1.

以下、本発明を適用した実施形態に係る蛍光体とその製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 The phosphor according to the embodiment of the present invention and its manufacturing method will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description may show characteristic parts in an enlarged scale for the sake of convenience in order to make the characteristics easier to understand, and the dimensional ratios of each component may not necessarily be the same as in reality. In addition, the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to them, and can be modified as appropriate within the scope of the present invention.

<第一実施形態>
(蛍光体)
本発明の第一実施形態に係る蛍光体は、放射線検出に用いる蛍光体であって、放射線が照射された場合に、主に可視光域の発光を示す物質からなるシンチレータ層を備える。シンチレータ層は、α線を吸収し、かつγ線等の高エネルギーの放射線を透過させるのに適した、5μm以上30μm以下の厚みを有する。
First Embodiment
(Phosphor)
The phosphor according to the first embodiment of the present invention is a phosphor used for radiation detection, and includes a scintillator layer made of a substance that emits light mainly in the visible light range when irradiated with radiation. The scintillator layer has a thickness of 5 μm to 30 μm, which is suitable for absorbing α-rays and transmitting high-energy radiation such as γ-rays.

シンチレータ層の厚みが5μm未満であると、十分な発光量が得られない場合があり、また、照射されたα線はシンチレータ層を透過してしまうため、α線の弁別に必要なα線由来の発光が行われない。また、シンチレータ層の厚みが30μmを超えると、α線だけでなくγ線もシンチレータ層に吸収されるため、α線由来の発光とともにγ線由来の発光も行われてしまう。 If the thickness of the scintillator layer is less than 5 μm, a sufficient amount of light may not be obtained, and the irradiated α-rays will pass through the scintillator layer, so the light emission from α-rays necessary for discriminating α-rays will not occur. If the thickness of the scintillator layer exceeds 30 μm, not only α-rays but also gamma rays will be absorbed by the scintillator layer, so light emission from gamma rays will occur in addition to light emission from α-rays.

照射された放射線の吸収率は、構成材料の有効原子番号の大きさの影響を受ける。そのため、この吸収率を高める観点から、例えば、シンチレータ層が、有効原子番号が10以上50以下の材料からなる場合には、8μm以上30μm以下の厚みを有することが好ましい。また、有効原子番号が50以上75以下の材料からなる場合には、5μm以上25μm以下の厚みを有することが好ましい。 The absorption rate of irradiated radiation is affected by the effective atomic number of the constituent material. Therefore, from the viewpoint of increasing this absorption rate, for example, when the scintillator layer is made of a material with an effective atomic number of 10 to 50, it is preferable that the layer has a thickness of 8 μm to 30 μm. Also, when the scintillator layer is made of a material with an effective atomic number of 50 to 75, it is preferable that the layer has a thickness of 5 μm to 25 μm.

シンチレータ層は、α線を照射されて発生した可視光に対し、所定の検出装置による検出が可能な程度、好ましくは10%~90%の透過性を有する。可視光の透過性高める観点から、単結晶構造を有する場合の50%以上の配向度を有することが好ましく、単結晶構造を有していれば最も好ましい。可視光の透過性が低くなり過ぎない範囲であれば、シンチレータ層は、単結晶構造の主相を含む複数の相からなる構造を有してもよい。ただし、単結晶の主相が全体の50%以上の体積を有することが好ましい。シンチレータ層は、次に挙げるガーネット構造、ビックスバイト構造、ペロブスカイト構造、カスピディン構造、オルソシリケート構造、パイロシリケート構造、パイロクロア構造のうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを有することが好ましい。 The scintillator layer has a degree of transparency to visible light generated by irradiation with alpha rays, preferably 10% to 90%, to a degree that allows detection by a specified detection device. From the viewpoint of increasing the transparency of visible light, it is preferable that the layer has an orientation degree of 50% or more of that of a single crystal structure, and it is most preferable that the layer has a single crystal structure. As long as the transparency of visible light is not too low, the scintillator layer may have a structure consisting of multiple phases including a main phase of a single crystal structure. However, it is preferable that the main phase of the single crystal occupies 50% or more of the total volume. It is preferable that the scintillator layer has one or a combination of two or more of the following structures: garnet structure, bixbyite structure, perovskite structure, cuspidine structure, orthosilicate structure, pyrosilicate structure, and pyrochlore structure.

シンチレータ層は、A12で表されるガーネット構造、好ましくは複相としてBで表される酸化物を含む異なる結晶相が同時に存在してもよい。また、シンチレータ層は、Aで表されるビックスバイト構造、ABOで表されるペロブスカイト構造、Aで表されるカスピディン構造を有してもよい。これらの場合、Aとしては、例えばGd、Sc、Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができ、Bとしては、例えばAl、Gaのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができる。 The scintillator layer may have a garnet structure represented by A3B5O12 , and preferably a complex phase in which different crystal phases including an oxide represented by B2O3 are simultaneously present. The scintillator layer may also have a bixbyite structure represented by A2O3 , a perovskite structure represented by ABO3 , or a cuspidine structure represented by A4B2O9 . In these cases, A may be one or a combination of two or more of, for example, Gd, Sc, Y, Tb , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and B may be one or a combination of two or more of, for example, Al and Ga.

シンチレータ層は、Aで表されるビックスバイト構造、好ましくは複相としてB、A12、Aで表される酸化物を含む異なる結晶相が同時に存在してもよい。これらの場合、Aとしては、例えばGd、Sc、Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができ、Bとしては、例えばAl、Gaのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができる。 The scintillator layer may simultaneously contain different crystal phases including a bixbyite structure represented by A2O3, and preferably oxides represented by B2O3, A3B5O12, and A4B2O9 as a multiple phase . In these cases, A may be one or a combination of two or more of, for example, Gd, Sc, Y, Tb, Dy, Ho, Er , Tm , Yb, and Lu, and B may be one or a combination of two or more of, for example, Al and Ga.

シンチレータ層は、ABOで表されるオルソシリケート構造、好ましくは複相としてAで表される酸化物を含む異なる結晶相が同時に存在してもよい。この場合、Aとしては、例えばGd、Y、Yb、Luのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができ、Bとしては、例えばSiを用いることができる。 The scintillator layer may simultaneously have different crystal phases including an orthosilicate structure represented by A2BO5 , preferably an oxide represented by A2O3 as a multiple phase. In this case, A may be one or a combination of two or more of Gd, Y, Yb , and Lu, and B may be, for example, Si.

シンチレータ層は、ABOで表されるペロブスカイト構造、好ましくは複相としてBOで表される酸化物を含む異なる結晶相が同時に存在してもよい。ペロブスカイト構造の場合のAとしては、例えばCa、Sr、Ba、Pbのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができ、Bとしては、例えばTi、Zr、Hfのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができる。 The scintillator layer may have a perovskite structure represented by ABO3 , and preferably may simultaneously have different crystal phases including an oxide represented by BO2 as a multiple phase. In the case of the perovskite structure, A may be, for example, one or a combination of two or more of Ca, Sr, Ba, and Pb, and B may be, for example, one or a combination of two or more of Ti, Zr, and Hf.

シンチレータ層は、Aで表されるパイロシリケート構造またはパイロクロア構造、好ましくは複相としてBOで表される酸化物を含む異なる結晶相が同時に存在してもよい。パイロシリケート構造の場合のAとしては、例えばGd、Y、Yb、Luのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができ、Bとしては、例えばSiを用いることができる。パイロクロア構造の場合のAとしては、例えばGd、Sc、Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができ、Bとしては、例えばTi、Zr、Hfのうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができる。 The scintillator layer may have a pyrosilicate structure represented by A 2 B 2 O 7 or a pyrochlore structure, preferably a complex phase including an oxide represented by BO 2, and may simultaneously have different crystal phases. In the case of the pyrosilicate structure, A may be, for example, one or a combination of two or more of Gd, Y, Yb, and Lu, and B may be, for example, Si. In the case of the pyrochlore structure, A may be, for example, one or a combination of two or more of Gd, Sc, Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and B may be, for example, one or a combination of two or more of Ti, Zr, and Hf.

シンチレータ層は、賦活元素を0.01mol%以上20mol%以下の比率で含むことが好ましい。賦活元素としては、例えば、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Eu2+のうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを用いることができる。 The scintillator layer preferably contains an activator element in a ratio of 0.01 mol % to 20 mol %. The activator element may be, for example, one or a combination of two or more of Ce3 + , Pr3 + , Nd3 + , Sm3 +, Eu3+ , Tb3 + , Dy3 + , Ho3 + , Er3 + , Tm3 + , Yb3 + , and Eu2 + .

シンチレータ層は、電荷バランスの調整、ないしは、結晶欠陥を防ぐ目的で、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Li,Na、K、などのアルカリ金属、アルカリ土類金属を1000ppm以下の範囲で添加してもよい。また、当該目的のために、これら以外の元素を添加してもよい。 The scintillator layer may contain 1000 ppm or less of alkali metals or alkaline earth metals such as Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Li + , Na + , and K + for the purpose of adjusting the charge balance or preventing crystal defects. Elements other than these may also be added for the same purpose.

(蛍光体の製造方法)
図1は、本実施形態に係る蛍光体の製造に用いるレーザーCVD装置100の構成例を、模式的に示す断面図である。レーザーCVD装置100は、主に、チャンバ101と、チャンバ101内で基材10を支持する基材支持部102と、基材10に対してレーザー光を照射するレーザー光照射部103と、チャンバ101内に原料ガスを供給する原料ガス供給部104と、で構成されている。
(Method of manufacturing phosphor)
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration example of a laser CVD apparatus 100 used for producing a phosphor according to this embodiment. The laser CVD apparatus 100 is mainly composed of a chamber 101, a substrate support section 102 that supports a substrate 10 in the chamber 101, a laser light irradiation section 103 that irradiates the substrate 10 with a laser light, and a source gas supply section 104 that supplies a source gas into the chamber 101.

基材支持部102は、主に、基材10が載置されるステージ102Aと、ステージ102Aに付設され、基材10の温度をモニターする熱電対102Bと、で構成されている。 The substrate support section 102 is mainly composed of a stage 102A on which the substrate 10 is placed, and a thermocouple 102B attached to the stage 102A and used to monitor the temperature of the substrate 10.

レーザー光照射部103を用いて照射するレーザーとしては、例えば、炭酸ガスレーザー、半導体レーザー、固体レーザー等を用いることができる。 The laser irradiated by the laser light irradiation unit 103 may be, for example, a carbon dioxide laser, a semiconductor laser, or a solid-state laser.

原料ガス供給部104は、主に、蛍光体の原料の前駆体を加熱して気化させ、原料ガスとするヒーター室104B、104Dと、キャリアガス(Arガス)の供給源(供給部)104A、104Cと、原料ガスおよびキャリアガスをチャンバ101内に導入するノズル104Eと、酸素ガスの供給源(供給部)104Fと、供給された酸素ガスをチャンバ101内に導入するノズル104Gと、で構成されている。 The raw material gas supply unit 104 is mainly composed of heater chambers 104B, 104D that heat and vaporize the precursor of the phosphor raw material to produce raw material gas, carrier gas (Ar gas) supply sources (supply units) 104A, 104C, a nozzle 104E that introduces the raw material gas and carrier gas into the chamber 101, an oxygen gas supply source (supply unit) 104F, and a nozzle 104G that introduces the supplied oxygen gas into the chamber 101.

例えば、LuAGからなる蛍光体を製造する場合には、一方のヒーター室104Bが、ルテチウムジスピバロイルメタナト(Lu(dpm))の供給源として機能し、他方のヒーター室104Dが、アルミニウムトリスアセチルアセトナト(Al(acac))の供給源として機能する。なお、ヒーター室の数は、必要とされる原料の数に応じて増減させることがある。 For example, when producing a phosphor made of LuAG, one heater chamber 104B functions as a supply source of lutetium dispivaloylmethanato (Lu(dpm) 3 ), and the other heater chamber 104D functions as a supply source of aluminum trisacetylacetonato (Al(acac) 3 ). The number of heater chambers may be increased or decreased depending on the number of raw materials required.

キャリアガスの供給源104A、104Cは、それぞれヒーター室104B、104Dに連結され、供給するキャリアガスが、ヒーター室104B、104Dを経由し、ヒーター室104B、104D内で気化した原料ガスを、チャンバ101内に搬送するように構成されている。キャリアガスの供給源104A、104C、酸素ガスの供給源104Fは、それぞれ、供給するガスの流量の調整を行うマスフローコントローラーを含む。 Carrier gas supply sources 104A and 104C are connected to heater chambers 104B and 104D, respectively, and are configured so that the supplied carrier gas passes through heater chambers 104B and 104D and transports the raw material gas vaporized in heater chambers 104B and 104D into chamber 101. Carrier gas supply sources 104A and 104C and oxygen gas supply source 104F each include a mass flow controller that adjusts the flow rate of the gas supplied.

蛍光体の製造方法は、次の工程を有する。初めに、ステージ102A上に基材10を載置した上で、チャンバ101内が成膜に適した圧力になるように排気する(排気工程)。次に、レーザー光照射部103を用いて、基材10に対してレーザー光Lを照射し、基材10を加熱する(基材加熱工程)。そして、キャリアガスとともに原料ガスを、加熱されている基材101に対して供給することにより、蛍光体の膜を形成することができる(蛍光体膜形成工程)。 The method for manufacturing a phosphor has the following steps. First, the substrate 10 is placed on the stage 102A, and the chamber 101 is evacuated to a pressure suitable for film formation (evacuation step). Next, the laser light irradiation unit 103 is used to irradiate the substrate 10 with laser light L to heat the substrate 10 (substrate heating step). Then, the raw material gas is supplied to the heated substrate 101 together with the carrier gas, thereby forming a phosphor film (phosphor film formation step).

蛍光体膜形成工程において、複数種類の原料ガスを供給する場合には、その含有比率を調整することによって、形成される蛍光体における各種原料の含有比率(組成比)を調整することができる。また、原料ガスを供給する時間、すなわち成膜時間を調整することにより、形成される蛍光体の厚みを調整することができる。 When multiple types of raw material gases are supplied in the phosphor film formation process, the content ratio (composition ratio) of the various raw materials in the phosphor to be formed can be adjusted by adjusting the content ratio. In addition, the thickness of the phosphor to be formed can be adjusted by adjusting the time for supplying the raw material gases, i.e., the film formation time.

以上のように、第一実施形態の蛍光体は、5μm以上30μm以下の厚みを有するシンチレータ層を備えており、γ線等の透過能が高い放射線を透過させるとともに、α線のみの進行をシンチレータ層内で阻止(吸収)することができる。そのため、放射線が照射された際にシンチレータ層内で発光するのは、α線由来の可視光に限られる。シンチレータ層は、この可視光に対して透過性を有するため、蛍光体の外部から検出することができ、検出結果を踏まえてα線の弁別測定を行うことができる。 As described above, the phosphor of the first embodiment has a scintillator layer having a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less, and is capable of transmitting highly penetrating radiation such as gamma rays while blocking (absorbing) the progression of only alpha rays within the scintillator layer. Therefore, only visible light originating from alpha rays is emitted within the scintillator layer when irradiated with radiation. Since the scintillator layer is transparent to this visible light, it can be detected from outside the phosphor, and discrimination measurement of alpha rays can be performed based on the detection results.

蛍光体の製造に溶融凝固法を用いる場合、5μm以上30μm以下の厚みを実現することは難しいが、本実施形態のレーザーCVD法を用いることにより、それが可能となる。また、本実施形態のレーザーCVD法を用いる場合、遷移金属、アルカリ金属等の不純物元素が混入してしまう液相法の問題を回避することができ、不純物元素の影響を受けない高い発光量を実現することができる。蛍光体を薄くした場合であっても、α線の弁別に必要な発光量を得ることができるため、γ線が透過してしまう5μm以上30μm以下の範囲まで薄くすることが可能となる。 When using the melt solidification method to manufacture phosphors, it is difficult to achieve a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less, but this is possible by using the laser CVD method of this embodiment. In addition, when using the laser CVD method of this embodiment, it is possible to avoid the problem of the liquid phase method in which impurity elements such as transition metals and alkali metals are mixed in, and it is possible to achieve a high light emission amount that is not affected by impurity elements. Even when the phosphor is thin, it is possible to obtain the light emission amount necessary to discriminate alpha rays, making it possible to thin it to the range of 5 μm or more and 30 μm or less, which allows gamma rays to pass through.

<第二実施形態>
本発明の第二実施形態にかかる蛍光体は、放射線検出に用いる蛍光体であって、放射線が入射する方向において、前段側にシンチレータ層を備え、後段側に基板層を備える。基板層は、5μm以上20mm以下の厚みを有し、シンチレータ層と異なる材料からなり、シンチレータ層で生じた可視光に対し、透過性を有する。基板層は、シンチレータ層に対し、直接または中間層を挟んで積層(接合)される。シンチレータ層の構成については、第一実施形態の蛍光体と同様であり、α線の弁別測定を行うことができる。
Second Embodiment
The phosphor according to the second embodiment of the present invention is a phosphor used for radiation detection, and includes a scintillator layer on the front side in the direction of incidence of radiation, and a substrate layer on the rear side. The substrate layer has a thickness of 5 μm or more and 20 mm or less, is made of a material different from that of the scintillator layer, and is transparent to visible light generated in the scintillator layer. The substrate layer is laminated (bonded) to the scintillator layer directly or with an intermediate layer sandwiched therebetween. The configuration of the scintillator layer is the same as that of the phosphor of the first embodiment, and discriminative measurement of α-rays can be performed.

本実施形態の蛍光体は、基材として上記基板層を用い、基板層の一面に対し、第一実施形態と同様に、レーザーCVD法を用いてシンチレータ層を形成することによって得られる。二つの層の積層順について限定されることはなく、先に基板層を作製し、その上にシンチレータ層を結晶成長させてもよいし、先にシンチレータ層を作製し、その上に基板層を結晶成長させてもよい。いずれの場合にも、結晶成長をアシストする観点から、シンチレータ層と基板層とは、互いに類似の結晶構造を有する材料で構成されることが好ましい。 The phosphor of this embodiment is obtained by using the above-mentioned substrate layer as a base material and forming a scintillator layer on one side of the substrate layer using a laser CVD method, as in the first embodiment. There is no limitation on the order in which the two layers are stacked, and the substrate layer may be fabricated first and the scintillator layer may be crystal-grown thereon, or the scintillator layer may be fabricated first and the substrate layer may be crystal-grown thereon. In either case, from the viewpoint of assisting crystal growth, it is preferable that the scintillator layer and the substrate layer are made of materials having similar crystal structures.

本実施形態では、厚みが異なる二つのシンチレータ層を備える場合を想定しているが、シンチレータ層の数が限定されることはなく、α線、γ線以外の放射線を弁別することも想定して三つ以上備えてもよい。 In this embodiment, it is assumed that there are two scintillator layers with different thicknesses, but the number of scintillator layers is not limited, and three or more scintillator layers may be provided to discriminate radiation other than alpha rays and gamma rays.

本実施形態の蛍光体では、5μm以上30μm以下の厚みを有するシンチレータ層において、α線のみを吸収するとともに、5μm以上20mm以下の厚みを有する基板層において、シンチレータ層を透過した放射線を吸収することができる。例えば、基板層が50μm以上20mm以下の厚みを有する場合には、γ線を吸収することができる。 In the phosphor of this embodiment, the scintillator layer having a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less absorbs only α-rays, and the substrate layer having a thickness of 5 μm or more and 20 mm or less can absorb radiation that has passed through the scintillator layer. For example, when the substrate layer has a thickness of 50 μm or more and 20 mm or less, it can absorb γ-rays.

図2は、本実施形態の蛍光体を適用したα線検出器200の構成を、模式的に示す図である。α線検出器200は、放射線が入射する方向において、前段側にシンチレータ層201を備え、後段側に基板層202を備えた蛍光体と、さらに蛍光体の後段側に、可視光のみを検出する位置有感型光検出器203が配置されてなる。位置有感型検出器としては、特に限定されることはないが、例えば、複数のピクセルから構成されるCCD、CMOSセンサ等のイメージセンサ等が挙げられる。α線照射によってシンチレータ層201で発生した可視光は、基板層202を透過して位置有感型光検出器203に到達する。α線以外のγ線などの放射線は、シンチレータ層201を透過し、基板層202で吸収されるか、基板層202を透過する。ここで、放射線ごとに201で発光が生じる領域・形状に特徴がある。たとえば、α線は飛程が数μm程度であるため、発光が生じる範囲は201のα線入射点に対しておおよそ対称的かつ数μm程度の領域になる。一方、γ線が203に入射して生じる信号は、ピクセルノイズとなる。したがって、複数事象を同時計測したときに、203によって、α線を弁別することができる。 Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an α-ray detector 200 to which the phosphor of this embodiment is applied. The α-ray detector 200 is composed of a phosphor having a scintillator layer 201 on the front side in the direction of incidence of radiation, a substrate layer 202 on the rear side, and a position-sensitive photodetector 203 that detects only visible light arranged on the rear side of the phosphor. The position-sensitive detector is not particularly limited, but examples include image sensors such as CCD and CMOS sensors composed of multiple pixels. Visible light generated in the scintillator layer 201 by irradiation with α-rays passes through the substrate layer 202 and reaches the position-sensitive photodetector 203. Radiation such as gamma rays other than α-rays passes through the scintillator layer 201 and is absorbed by the substrate layer 202 or passes through the substrate layer 202. Here, the area and shape in which light is emitted in 201 for each radiation are characteristic. For example, since alpha rays have a range of about several microns, the range in which light is emitted is roughly symmetrical with respect to the point of incidence of the alpha rays at 201, and is an area of about several microns. On the other hand, the signal generated when gamma rays are incident on 203 becomes pixel noise. Therefore, when multiple events are measured simultaneously, alpha rays can be discriminated by 203.

蛍光体と位置有感型光検出器の組み合わせは、例えば、図2のように構成され、位置有感型光検出器203からの信号の大きさが一定以上の場合、シンチレータ層201での信号として弁別される。また、撮像結果から、その広がりよりα線とノイズを弁別しても良い。なお、位置有感型光検出器203の組み合わせ方法や解析方法は、これに限定されない。 The combination of the phosphor and the position-sensitive photodetector is configured, for example, as shown in FIG. 2, and when the magnitude of the signal from the position-sensitive photodetector 203 is equal to or greater than a certain level, it is discriminated as a signal in the scintillator layer 201. In addition, alpha rays and noise may be discriminated from the imaging results based on their spread. Note that the method of combination and analysis of the position-sensitive photodetector 203 is not limited to this.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。 The following examples will make the effects of the present invention clearer. Note that the present invention is not limited to the following examples, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

(実施例1)
上述した蛍光体の製造方法を用い、ガーネット構造を有するLuAG(LuAl12)を主相とし、賦活元素としてCe3+を9.0mоl%添加したシンチレータ層を、基材の一面に形成した。シンチレータ層の厚みを5.2μmとした。有効原子番号は、62.9である。基材としては、YAG(YAl12)で構成されるものを用いた。シンチレータ層の主な製造条件については、下記のように設定した。
レーザー出力密度:79W/cm
Arガスの流量:100sccm
酸素ガスの流量:100sccm
原料気化温度:190~270℃
成膜温度:970℃
成膜圧力:200Pa
成膜速度:62μm/h
Example 1
Using the above-mentioned manufacturing method of the phosphor, a scintillator layer having a main phase of LuAG (Lu 3 Al 5 O 12 ) having a garnet structure and containing 9.0 mol % of Ce 3+ as an activation element was formed on one side of the substrate. The thickness of the scintillator layer was 5.2 μm. The effective atomic number was 62.9. The substrate was made of YAG (Y 3 Al 5 O 12 ). The main manufacturing conditions of the scintillator layer were set as follows.
Laser power density: 79 W/ cm2
Ar gas flow rate: 100 sccm
Flow rate of oxygen gas: 100 sccm
Raw material vaporization temperature: 190 to 270°C
Film formation temperature: 970° C.
Film formation pressure: 200 Pa
Film formation speed: 62μm/h

(比較例1)
シンチレータ結晶として一般的に知られている、GdAlGa12(GAGG)を主相とし、賦活元素としてCe3+を添加したシンチレータ層を、溶融凝固法を用いて形成した。形成されるシンチレータ層の厚みを、約1mmとした。
(Comparative Example 1)
A scintillator layer having a main phase of Gd 3 Al 2 Ga 3 O 12 (GAGG), which is generally known as a scintillator crystal, and having Ce 3+ added as an activation element, was formed by melt solidification. The thickness of the formed scintillator layer was about 1 mm.

図3(a)、(b)は、実施例1として形成した蛍光体の断面、表面のSEM画像である。シンチレータ層として、約5μmで一様な厚みの膜が形成されていることが分かる。また、表面が一様であることから、シンチレータ層が、単結晶構造を有することが分かる。 Figures 3(a) and (b) are SEM images of the cross section and surface of the phosphor formed in Example 1. It can be seen that a film with a uniform thickness of about 5 μm is formed as the scintillator layer. In addition, since the surface is uniform, it can be seen that the scintillator layer has a single crystal structure.

実施例1のシンチレータ層に対して5.5MeVのα線を照射し、シンチレータ層から外部に放出される光について、発光スペクトルを調べる測定を行った。図4は、測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は発光波長[nm]を示し、グラフの縦軸は発光強度を示している。発光スペクトルは、可視光域の波長500nm付近でピークを有していることから、Ce3+イオン由来の発光が起きていることが分かり、照射されたα線が可視光に変換されていることが分かる。 The scintillator layer of Example 1 was irradiated with 5.5 MeV α-rays, and the light emitted from the scintillator layer to the outside was measured to examine the emission spectrum. Figure 4 is a graph showing the measurement results. The horizontal axis of the graph indicates the emission wavelength [nm], and the vertical axis of the graph indicates the emission intensity. Since the emission spectrum has a peak near a wavelength of 500 nm in the visible light range, it is understood that light emission originating from Ce 3+ ions occurs, and that the irradiated α-rays are converted into visible light.

実施例1、比較例1のシンチレータ層に対し、α線とγ線を含む放射線を照射し、それぞれのシンチレータ層内で変換された可視光について、パルス波高スペクトルを調べる測定を行った。図5は、測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は発光量に相当するデジタルチャンネル値[ch]を示し、グラフの縦軸は発光強度を示している。 The scintillator layers of Example 1 and Comparative Example 1 were irradiated with radiation including alpha rays and gamma rays, and measurements were performed to examine the pulse height spectrum of the visible light converted within each scintillator layer. Figure 5 is a graph showing the measurement results. The horizontal axis of the graph indicates the digital channel value [ch] corresponding to the amount of light emitted, and the vertical axis of the graph indicates the light emission intensity.

比較例1のパルス波高スペクトル401は、γ線に対する応答を示す200ch以下のエネルギー領域でのピーク、および、α線に対する応答を示す1000~1200chのエネルギー領域でのピークの両方を有している。したがって、比較例1のシンチレータ層では、α線由来とγ線由来の両方の発光が生じており、この発光からα線を弁別測定するのは難しいことが分かる。 The pulse height spectrum 401 of Comparative Example 1 has both a peak in the energy region of 200 ch or less, which indicates a response to gamma rays, and a peak in the energy region of 1000 to 1200 ch, which indicates a response to alpha rays. Therefore, in the scintillator layer of Comparative Example 1, light emission originating from both alpha rays and gamma rays occurs, and it is clear that it is difficult to discriminate and measure alpha rays from this light emission.

一方、実施例1のパルス波高スペクトル402は、200ch以下のエネルギー領域でピークを有しておらず、1000~1200chのエネルギー領域でのみピークを有している。したがって、実施例1のシンチレータ層では、γ線由来の発光は抑えられ、α線由来の発光のみが生じているため、この発光からα線を弁別測定するのは可能であることが分かる。 On the other hand, the pulse height spectrum 402 of Example 1 does not have a peak in the energy region below 200 ch, and only has a peak in the energy region of 1000 to 1200 ch. Therefore, in the scintillator layer of Example 1, the light emission originating from gamma rays is suppressed and only the light emission originating from alpha rays is generated, and it is therefore possible to discriminate and measure alpha rays from this light emission.

(実施例2)
上述した蛍光体の製造方法を用い、ガーネット構造を有するLuAGを主相とし、賦活元素としてCe3+を9.0mоl%添加したシンチレータ層を、基材の一面に形成した。シンチレータ層の厚みを1.6、2.1、4.3、9.7、および、22・2μmとした。基材としては、Alで構成されるものを用いた。
Example 2
Using the above-mentioned manufacturing method of the phosphor, a scintillator layer having a garnet structure as the main phase and containing 9.0 mol% of Ce3 + as an activation element was formed on one side of the substrate. The thickness of the scintillator layer was set to 1.6, 2.1, 4.3, 9.7, and 22.2 μm . The substrate was made of Al2O3 .

実施例2のシンチレータ層に対して5.5MeVのα線を照射して、CCDカメラで撮像し、その強度を測定した。その結果は表1のようになった。信号が検出されていると判定された場合を〇で示し、信号が検出されていないと判定された場合を×で示している。ここから、厚みが5μm程度以下では十分な信号が見えないことが分かった。 The scintillator layer of Example 2 was irradiated with 5.5 MeV alpha rays, and an image was taken with a CCD camera to measure the intensity. The results are shown in Table 1. Cases where it was determined that a signal was detected are indicated with a circle, and cases where it was determined that a signal was not detected are indicated with an x. From this, it was found that a sufficient signal was not visible when the thickness was approximately 5 μm or less.

Figure 0007624175000001
Figure 0007624175000001

(実施例3~13)
上述した蛍光体の製造方法を用い、ビックスバイト構造を有するY、ビックスバイト構造を有するLu、ペロブスカイト構造を有するLuAP(LuAlO)、ガーネット構造を有するLuAGをそれぞれ主相とし、添加元素としてEu3+、Nd3+、Ce3+をそれぞれ添加したシンチレータ層を、基材の一面に形成した。基材としては、YSZ(Y―ZrO)、STO(SrTiO)、YAGで構成されるものを用いた。
(Examples 3 to 13)
Using the above-mentioned manufacturing method of the phosphor, a scintillator layer having a main phase of Y 2 O 3 having a bixbyite structure, Lu 2 O 3 having a bixbyite structure, LuAP (LuAlO 3 ) having a perovskite structure, and LuAG having a garnet structure, and doped with Eu 3+ , Nd 3+ , and Ce 3+ as dopant elements, was formed on one side of a substrate. The substrate used was made of YSZ (Y 2 O 3 -ZrO 2 ), STO (SrTiO 3 ), and YAG.

実施例3~13のシンチレーター層に対して、5.5MeVのα線を照射して、光電子倍増管で受光し、その光電子を計数した。その結果は表2のようになった。信号が検出されていると判定された場合を〇で示し、信号が検出されていないと判定された場合を×で示している。ここから、有効原子番号が10以上50以下の材料からなる場合には、8μm以上の厚みで信号が検出でき、有効原子番号が50以上75以下の材料からなる場合には、5μm以上の厚みで信号を検出できることが分かる。したがって、上述した主相や賦活元素から構成されるシンチレータ層が、上述した範囲の添加濃度や膜厚を有することで、α線の弁別測定に供することが可能であることが分かる。 The scintillator layers of Examples 3 to 13 were irradiated with 5.5 MeV alpha rays, received by a photomultiplier tube, and the photoelectrons were counted. The results are shown in Table 2. The cases where it was determined that a signal was detected are indicated with a circle, and the cases where it was determined that a signal was not detected are indicated with an x. From this, it can be seen that when made of a material with an effective atomic number of 10 to 50, a signal can be detected at a thickness of 8 μm or more, and when made of a material with an effective atomic number of 50 to 75, a signal can be detected at a thickness of 5 μm or more. Therefore, it can be seen that the scintillator layer composed of the above-mentioned main phase and activation element can be used for discriminating and measuring alpha rays by having the above-mentioned range of additive concentration and film thickness.

Figure 0007624175000002
Figure 0007624175000002

100・・・レーザーCVD装置
101・・・チャンバ
102・・・基材支持部
102A・・・ステージ
102B・・・熱電対
103・・・レーザー光照射部
104・・・原料ガス供給部
104A・・・キャリアガスの供給源(供給部)
104B・・・ヒーター室(原料前駆体の供給源)
104C・・・キャリアガスの供給源(供給部)
104D・・・ヒーター室(原料前駆体の供給源)
104E・・・原料前駆体ガスの供給ノズル
104F・・・酸素ガスの供給源
104G・・・酸素ガスの供給ノズル
L・・・レーザー光
200・・・α線検出器
201・・・シンチレータ層
202・・・基板層
203・・・位置有感型光検出器
204・・・α線
205・・・γ線
206・・・発光
100: Laser CVD apparatus 101: Chamber 102: Substrate support section 102A: Stage 102B: Thermocouple 103: Laser light irradiation section 104: Raw material gas supply section 104A: Carrier gas supply source (supply section)
104B: Heater chamber (source of raw material precursor)
104C: Carrier gas supply source (supply section)
104D: Heater chamber (source of raw material precursor)
104E: Raw material precursor gas supply nozzle 104F: Oxygen gas supply source 104G: Oxygen gas supply nozzle L: Laser light 200: Alpha ray detector 201: Scintillator layer 202: Substrate layer 203: Position sensitive photodetector 204: Alpha rays 205: Gamma rays 206: Light emission

Claims (7)

放射線検出に用いる蛍光体であって、
放射線が入射する方向において、前段側にシンチレータ層を備え、後段側に基板層を備え、
前記シンチレータ層が、5μm以上30μm以下の厚みを有し、かつ単結晶構造を有する場合の50%以上の配向度を有し、α線を照射されて発生した可視光に対して透過性を有し、
前記基板層が、前記シンチレータ層と異なる材料からなり、前記放射線による発光を伴わないことを特徴とする蛍光体。
A phosphor for use in radiation detection, comprising:
a scintillator layer on a front side and a substrate layer on a rear side in a direction in which radiation is incident;
the scintillator layer has a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less, and has an orientation degree of 50% or more of that in the case of a single crystal structure; and is transparent to visible light generated by irradiation with α-rays;
A phosphor, characterized in that the substrate layer is made of a material different from that of the scintillator layer and does not emit light in response to the radiation.
前記シンチレータ層が、有効原子番号が10以上75以下の材料からなり、5μm以上30μm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 1, characterized in that the scintillator layer is made of a material with an effective atomic number of 10 to 75 and has a thickness of 5 μm to 30 μm. 前記シンチレータ層が、単結晶構造の主相を含む複数の相からなり、前記主相が全体の50%以上の体積を有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 1 or 2, characterized in that the scintillator layer is made up of multiple phases including a main phase of a single crystal structure, and the main phase has a volume of 50% or more of the entire phosphor. 前記シンチレータ層が、賦活元素を0.01mol%以上20mol%以下の比率で含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の蛍光体。 The phosphor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the scintillator layer contains an activator element in a ratio of 0.01 mol% to 20 mol%. 前記シンチレータ層が、ガーネット構造、ビックスバイト構造、ペロブスカイト構造、カスピディン構造、オルソシリケート構造、パイロシリケート構造、パイロクロア構造のうち、一つまたは二つ以上の組み合わせを有することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の蛍光体。 The phosphor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the scintillator layer has one or a combination of two or more of the following structures: garnet structure, bixbyite structure, perovskite structure, cuspidine structure, orthosilicate structure, pyrosilicate structure, and pyrochlore structure. 請求項1~5のいずれか一項に記載の蛍光体の後段側に、前記可視光のみを検出する位置有感型光検出器が配置されてなり、
前記放射線を1事象ごとに弁別せず、前記放射線の中から前記α線のみを弁別することを特徴とするα線検出器。
a position-sensitive photodetector for detecting only the visible light is disposed downstream of the phosphor according to any one of claims 1 to 5;
An α ray detector which does not discriminate the radiation on an event-by-event basis, but discriminates only the α rays from among the radiation.
請求項1~5のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記基板層の一面に対し、レーザーCVD法を用いて前記シンチレータ層を形成することを特徴とする蛍光体の製造方法。
A method for producing the phosphor according to any one of claims 1 to 5, comprising the steps of:
A method for producing a phosphor, comprising forming the scintillator layer on one surface of the substrate layer by using a laser CVD method.
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