| 研究課題/領域番号 |
03640286
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| 研究機関 | 高エネルギー物理学研究所 |
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研究代表者 |
吉村 喜男 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 教授 (50013397)
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| 研究分担者 |
神田 征夫 高エネルギー物理学研究所, 放射線安全, 助教授 (20150005)
新川 孝男 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (70171064)
小川 和男 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (10113416)
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| キーワード | フッ化鉛 / 鉛ガラス / 耐放射線強度 / 放射線劣化回復 / 二価元素炭加フッ化鉛 |
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| 研究概要 |
この研究の目的は、フッ化鉛の結晶体をチェレンコフ光発光体として、チェレンコフカウンターが実用化できるかどうか、更にどのように改良すべきかなどを試作品を通じて試してみることであった。フッ化鉛の結晶は、比重7.66、単位輻射長0.95cm、光学吸収端280nmであり、その使用はコンパクトで理想的なチェレンコフカウンターを可能にする。また耐放射線テストでは、鉛ガラスに比べ二桁程度高いことが分かっていた。
フッ化物の溶解には危険が伴うので、最初は数十ccづつ溶解し結晶化を試みた。最初の結晶では、一定の方向に向いた数mmの針状結晶が内部に無数に現れ、単結晶にはならなかった。そこで高純度の試薬品を用い、溶解炉の温度や温度勾配を調節して、高品質の単結晶を得た。光学吸収端は245nm、透過率も発表されていたものより2〜5%高いものであった。これらの結晶にコバルトγ線を照射して耐放射線強度を測定した。透過率は10^6Radまで顕著な劣化はなく、10^7Radでの劣化は20分程度減菌灯(紫外線)に曝すだけで元の透過率に回復した。しかし、10^8Radではほとんど回復しなかった。そこで、10^7Radのγ線照射と20分の紫外線回復を、透過率測定をしつつ10回繰り返した。10回目でもほぼ回復し、金属の引張り試験における弾性限界に類似して、一度に10^8Rad照射した場合とは全く異なっていた。耐放射線性を更に強化することと、蛍光発光体化(シンチレーター)を目的にセリウム、バリウム、ヨウロピウム等の添加を試み、鉛ガラスの場合と比較した。セリウム添加の場合、鉛ガラスでは10倍程度の耐放射線性強化がみられたのに対し、フッ化鉛結晶では1/10に低下したばかりか、透過率自体も低下した。ヨウロピウム添加の場合は、紫外線により強い蛍光発光することが認められたが、放射線による発光(シンチレーション光)は認められなかった。
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