JPS6035954B2 - 熱螢光性螢光体および熱螢光線量計素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱蟹光性蟹光体および熱蟹光線量計素子に関す
る。

さらに詳しくは本発明はセリウム（Ｃｅ）付活蓮酸スト
ロンチウム熱蟹光性蟹光体およびこの蟹光体を用いた熱
蟹光線量計素子に関する。熱賛光性蟹光体（以下「ＴＬ
後光体」と言う）は主としてその相対熱蟹光強度と照射
放射線量との比例関係を利用した熱蟹光線量計（以下「
ＴＬＤ」と言う）の素子として用いられる。

従来ＴＬ蟹光体は数多〈知られているが、実際にＴＬＤ
素子として利用できるものは数少なく、現在ＴＬＤ素子
として実用されているＴＬ蟹光体は弗化リチウム蟹光体
（ＬｉＦ）、弗化カルシウム蟹光体（ＣａＦ２），ツリ
ウム付活硫酸カルシウム蟹光体（ＣａＳ０４：Ｔｍ）、
テルビウム付活珪酸マグネシウム蟹光体（Ｍｇぶｉ０４
：Ｔｂ）等わずか数種類にすぎない。最近のＴＬＤの普
及をみると、その高感度性、取扱いの簡便性、高測定精
度等の点から個人被曝線量管理はもちろんのこと環境放
射線量管理等の微少線量管理にまで用いられようとして
いる。このような状況において、従来のＴＬＤ素子より
もより高感度のＴＬＤ素子、すなわち従来のＴＬ蟹光体
よりもより高感度のＴＬ蟹光体が要望されている。本発
明はこの要望に鑑みてなされたものであり、従来の実用
のＴＬ蟹光体のうち最も高感度とされているＭｇ２Ｓｉ
０４：Ｔｂよりも感度の高いＴＬ後光体を提供すること
を目的とするものである。

さらに本発明は上記Ｍｇ２Ｓｉ０４：Ｔｂを用いたＴＬ
Ｄ素子よりも感度の高いＴＬＤ素子を提供することを目
的とするものである。本発明者等は上記目的を達成する
ために母体の選択、母体を活性化する付活量の選択、母
体と付活剤との組合せ等について種々の検討を行なった
。

その結果酸化ストロンチウム（Ｓの）と酸化珪素（Ｓｉ
０２）からなる複合酸化物を母体とし、これをＣｅで付
活した蟹光体はＭ＆Ｓｉ０４：Ｔｂよりも高感度の熱蟹
光特性を示すことを見出し本発明に至った。本発明のＣ
ｅ付活珪酸ストロンチウム後光体はその組成式がＳの・
お手０２：ａｃｅ （但しｘおよびａはそれぞれ０．５ミｘＳ２．０および
１０‐６ＳａＳＩＯ‐３なる条件を満たす数である）で
表わされるものである。

熱蟹光強度の点から上記組成式のより好ましいｘおよび
ａ値範囲はそれぞれ０．６ＳｘＳＩ．３および４×１０
‐６ミａＳ４×１０‐４である。上記組成式で表わされ
る本発明のＴＬ蟹光体は以下に述べる製造方法によって
製造される。まず蟹光体原料としては Ｉ Ｓのまたは硝酸塩、炭酸塩等の高温で容易にＳのに
変りうるストロンチウム化合物２ Ｓｉ０２または珪酸
等の高温で容易にＳｉ０２に変りうる珪素化合物。

および３）Ｃｅ２０３または硝酸塩、炭酸塩等の高温で
容易にＣｅ２０３に変りうるセリウム化合物。

が用いられる。上記３つの蟹光体原料を化学量論的にＳ
ｎｏ・ｘＳｉ０２：ａｃｅ （但しｘおよびａはそれぞれ０．５ＳｘＳ２．０および
１０Ｍ６ミａＳＩ０‐３なる条件を満たす数である）な
る混合組成式となるように秤量し、ボールミル、ミキサ
ーミル等を用いて充分に混合する。

熱蜜光強度の点から上記混合組成式のｘおよびａ値のよ
り好ましい範囲はそれぞれ０．６ＳｘＳＩ．３および４
×１０−６Ｓａミ４×１０−１である。なお上記蟹光体
原料１）および２）のかわり組成式が Ｓ＾〕・ｘＳｉ０２ （但しｘは上記と同じ定義を有する） で表わされる珪酸ストロンチウムを用いてもよい。

また上記蟹光体原料の他に通常珪酸塩後光体の製造にお
いてしばしば用いられるＮＨ４ＣＩ，Ｎ比Ｂｒ等の融剤
を併用するとさらに熱蟹光強度の優れた蟹光体が得られ
る場合がある。次に上記蟹光体原料混合物をアルミナル
ッボの耐熱性容器に充填して空気中で焼成を行なう。

焼成温度は８００℃及至１６００午０が適当である。よ
り好ましくは１０００ｑｏ及至１５００ｏｏである。焼
成時間は充填量、焼成温度等にって変わるが、上記焼成
温度範囲においては０．５時間及至５時間が適当である
。なお上記の焼成条件で蟹光体原料混合物を焼成して一
旦ＴＬ後光体を生成せしめた後、さらに上記焼成条件と
同じ条件で１度あるいは２度以上再焼成すれば熱蟹光強
度のより良好なＴＬ蟹光体を得ることできる。焼成後必
要であれば洗浄、乾燥、ふるい等蟹光体製造においてい
まいま採用される各操作を行なってもよい。このように
して先に述べた組成式で表わされる本発明のＣｅ付活性
珪酸ストロンチウムＴＬ蜜光体を得ることができる。第
１図は本発明のＴＬ蟹光体の熱蟹光曲線を従来のＭｇ交
ｉ０４：Ｔｈのそれと比較して例示するものであり、曲
線ａが本発明のＳｒｏ・Ｓｉ０２０．０００やｅの熱蟹
光曲線、、曲線ｂがＭｇ２Ｓｊ０４：０．００汀ｂの熱
麓光曲線である。

なお本発明のＴＬ蟹光体（曲線ａ）の熱蟹光強度は１／
５に縮小して描いたものである。第１図から明らかなよ
うに、本発明のＴＬ蟹光体は従来のＭｇぶｉ０４：Ｔｂ
に比較して熱蟹光強度が著しく強い（すなわち高感度で
ある）。

また第１図から明らかなように、本発明のＴＬ蟹光体は
３４０〜３４６０に熱蟹光主ピークを有しており、この
熱蟹光主ピークはＭ＆Ｓｉ０４：Ｔｈのそれよりも高温
側にあるものであって、このことは本発明のＴＬ蟹光体
の熱蟹光特性はＭ＆Ｓｊ０４：Ｔｂのそれよりも安定で
あり、フェーディングが起こりにくいことを意味する。
第２図は本発明のＳの・ｘＳｉ０２：０．０００やｅに
おけるｘ値（Ｓｒ０１モルに対するＳｉ０２のモル数）
と熱蟹光強度との関係を示すグラフである。

縦軸の熱蟹光強度は主ピーク強度であり、従来のＭｇ２
Ｓｊ０４：０．００九ｂの主ピーク強度を１００とした
相対値で示してある。

第２図から明らかなように、本発明のＴＬ蟹光体はｘ値
が０．５ミｘＳ２．０の範囲でＭｇ２Ｓｉ０４：Ｔｂよ
りも強い熱賛光強度を示し、特に０．６ミｘＳＩ．３の
範囲で著しく強い熱蟹光強度（Ｍｇ２Ｓｉ０４：Ｔｂの
５倍以上）を示す。

なお第２図はＳｒ○・ｘＳｉ０２：０．０００丈ｅにお
けるｘ値と熱蟹光強度との関係を示すグラフであるが、
Ｃｅ付活量（ａ値）が変化してもｘ値と熱蟹光強度との
関係は第２図と同じような傾向にあることが確認された
。第３図は本発明のＳｒ○・Ｓｉ０２：ａｃｅにおける
ａ値（Ｓｒ０１モルに対するＣｅのグラム原子数）と熱
蟹光強度との関係を示すグラフである。

第１図と同様に縦軸の熱蟹光強度は主ピーク強度であり
、従来のＭｇ２Ｓｉ０４：０．００虹ｂの主ピーク強度
を１００とした相対値で示してある。第３図から明らか
なように、本発明のＴＬ蟹光体はａ値が１０‐６ＳａＳ
Ｉ０‐３の範囲でＭｇ２Ｓｉ０４：Ｔｂよりも強い熱蟹
光強度を示し、特に４ｘｌｏ‐６ＳａＳ４×１０４の範
囲で著しく強い熱蟹光強度（Ｍｇ２Ｓｉ０４：Ｔｂの５
倍以上）を示す。

なお第３図はＳの・Ｓｉ０２：ａｃｅにおけるａ値と熱
蟹光強度との関係を示すグラフであるが、Ｓｉ０２量（
ｘ値）が変化してもａ値と熱蟹光強度との関係は第３図
と同じような煩向にあることが確認された。以上述べた
ように、本発明のＴＬ蟹光体は従来のＭ＆Ｓｉ０４：Ｔ
ｂよりも著しく高感度であり、またその熱蟹光特性は安
定であってＴＬＤ素子用蟹光体として優れたものである
。以下に本発明のＴＬ後光体を用いたＴＬＤ素子につい
て述べる。本発明のＴＬ蟹光体をＴＬＤ素子のＴＬ蟹光
体として使用することによって、高感度のＴＬＤ素子得
ることができる。第１図及至第３図から明らかなように
、本発明のＣｅ付活珪酸ストロンチウム蟹光体を用いた
ＴＬＤ素子はＭｇ２Ｓｊ０４：Ｔｂを用いた従来のＴＬ
Ｄ素子のおよそ１〜１５倍の感度を有する。このように
本発明のＴＬＤ素子は従来のＴＬＤ素子よりも高感度で
あるので、本発明のＴＬＤ素子を用いることによってＴ
ＬＤＩＪーダーの側光機構を簡略化できるしまた線量検
出限界を下げることができる等低線量の測定精度を向上
させることができる。なお本発明のＴＬＤ素子の構成は
ＴＬ蟹光体として本発明のＣｅ付活性珪酸ストロンチウ
ム姿光体を用いる他は従来のＴＬＤ素子と全く同じであ
る。

一般にＴＬ蟹光体は粉末であり、その一定値はそのまま
でＴＬＤ素子となり得る。しかし粉末のままでは取扱い
が困難であるため、例えば不活性ガスと共にガラス管に
封入するとか、少量の臭化カリウムの様な成型剤と共に
圧縮錠剤化するとか、または弗素樹脂、珪素樹脂の様な
耐熱性樹脂中に樫入する等適当な手段により固形化、つ
まり素子化されている。本発明のＴレ幹光体を素子化す
るにあたっては、従釆の方法がそのまま採用される。第
４図は本発明のＴＬＤ素子を例示するものであり、ｔａ
）および【ｂ｝は柄付きガラス封入素子、【ｃ｝はロッ
ド状素子、‘ｄ｝はシート状素子、‘ｅ｝‘まディスク
状素子である。以上説明したように、本発明のＴＬ蜜光
体は熱蟹光特性の優れたものであって、ＴＬＤ素子のＴ
Ｌ蟹光体として使用することができる。

このように本発明の工業的利用価値は非常に大きい。次
に実施例によって本発明を説明する。

実施例 １ 炭酸ストロンチゥム ＳｒＣ０３ ２９‐５
タ酸 化 珪 素 Ｓｉ０２ ８４ タ酸化
ナトリヮム Ｃｅ２０３ ０．００３３タ上記各
原料をボールミルによって充分混合した。

得られる混合物をアルミナルッボに充填して空気中で１
３００ｏｏの温度で１時間焼成した。焼成後、焼成物を
冷却し、節にかけた。このようにしてＳｒ○・０．おｊ
０２：０．００００＄ｅを得た。このＴＬ蟹光体に管電
圧１２０ＫＶｐのＸ線を１０Ｒ照射した後、その熱蟹光
強度を測定したところ、主ピーク強度で従釆実用のＭｇ
２Ｓｉｏ千：ｏ．ｏｏ汀ｂのおよそ１川音であった。実
施例 ２ 炭酸ストロンチヮム Ｓｒ００３ ２９．５
タ酸 化 珪 素 Ｓｉ０２ ８４ タ
酸化セリゥ ム ‐Ｃｅ２０３ ０．０２０ タ
上記各原料をボールミルによって充分混合した。

得られる混合物をアルミナルッボーに充填して空気中で
１３００００の温度で２時間焼成した。焼成後、焼成物
を冷却し、節にかけた。このようにしてＳｒｏ・０．お
ｉ０２：０．０００＄ｅを得た。実施例１と同様にして
このＴＬ篭光体の教唆光強度を測定したところ、Ｍ＆Ｓ
ｊ０４：０．００の比のおよそｉ５倍であつた。実施例
３ 炭酸ストロンチヮム ＳｒＣ０３ ２９．５
タ酸 化 珪 素 Ｓｉ０２ １２．０
タ酸化ナトリリム Ｃｅ２０３ ０．００６６
？上記各原料をボールミルによって充分混合した。

得られる混合物をアルミナルッボに充填して空気中で１
２００ｑｏの温度で２時間焼成した。焼成後、焼成物を
冷却し、筋にかけた。このようにしてＳの・Ｓｉ０２：
０．０００１Ｃｅを得た。実施例１と同様にしてこのＴ
Ｌ蟹光体の熱蟹光強度を測定したところ、Ｍ＆Ｓｉ０４
：０．００幻比のおよそ８倍であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＣｅ付珪酸ストロンチウム蟹光体の熱
繋光曲線を従来のＭ軸Ｓｉ０４：Ｔｈのそれと比較して
示すものであり、曲線ａが本発明のＣｅ付活珪酸ストロ
ンチウム蟹光体の熱蟹光曲線、曲線ｂがＭ＆Ｓｉ０４：
Ｔｈの熱蟹光曲線である。 なお曲線ａの熱蟹光強度は】／５に縮小して描いてある
。第２図は本発明のＣｅ付宿珪酸ストロンチウム蟹光体
におけるｘ値（Ｓｒ０１モルに対するＳｉ０２のモル数
）と熱鱗光強度との関係を示すグラフである。第３図は
本発明のＣｅ付活珪酸ストロンチウム蟹光体におけるａ
値（Ｓｒ０１モルに対するＣｅのグラム原子数）と熱蟹
光強度との関係を示すグラフである。第４図は本発明の
ＴＬＤ素子を例示するものである。第１図 第２図 第４図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＳｒＯ・ｘＳｉＯ＿２：ａＣｅ （但しｘおよびａはそれぞれ０．５≦ｘ≦２．０および
   １０＾−＾６≦ａ≦１０＾−＾３なる条件を満たす数で
   ある）で表わされるセリウム付活珪酸ストロンチウム熱
   螢光性螢光体。 ２ 前記組成式のｘおよびａがそれぞれ０．６≦ｘ≦１
   ．３および４×１０＾−＾６≦ａ≦４×１０＾−＾４な
   る条件を満たす数であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の熱螢光性螢光体。 ３ 組成式が ＳｒＯ・ｘＳｉＯ＿２：ａＣｅ （但しｘおよびａはそれぞれ０．５≦ｘ≦２．０および
   １０＾−＾６≦ａ≦１０＾−＾３なる条件を満たす数で
   ある）で表わされるセリウム付活珪酸ストロンチウム熱
   螢光性螢光体。 ４ 前記組成式のｘおよびａがそれぞれ０．６≦ｘ≦１
   ．３および４×１０＾−＾６≦ａ≦４×１０＾−＾４な
   る条件を満たす数であることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の熱螢光線量計素子。