JPH0531948B2 - - Google Patents
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- JPH0531948B2 JPH0531948B2 JP62039327A JP3932787A JPH0531948B2 JP H0531948 B2 JPH0531948 B2 JP H0531948B2 JP 62039327 A JP62039327 A JP 62039327A JP 3932787 A JP3932787 A JP 3932787A JP H0531948 B2 JPH0531948 B2 JP H0531948B2
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- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
- G01T3/08—Measuring neutron radiation with semiconductor detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/26—Measuring radiation intensity with resistance detectors
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は合成ダイヤモンド検出器による核放射
線の検出に関する。
線の検出に関する。
ダイヤモンド検出器を用いる核放射線の検出そ
れ自体は周知である。文献によれば、ダイヤモン
ドはこの應用に適合するためには、その不純物濃
度が非常に低いことを要する。
れ自体は周知である。文献によれば、ダイヤモン
ドはこの應用に適合するためには、その不純物濃
度が非常に低いことを要する。
例えば、欧州特許公告第0052397号には、合成
ダイヤモンドの場合、核放射線検出器に使用する
のに、20ppm未満の窒素不純物濃度が必要である
ことが提案されている。
ダイヤモンドの場合、核放射線検出器に使用する
のに、20ppm未満の窒素不純物濃度が必要である
ことが提案されている。
発明の概要
本発明による核放射線検出法は、電気接点、好
ましくはオーム接点を窒素不純物濃度が20乃至
150ppmのダイヤモンド材料に施す工程、該ダイ
ヤモンド材料を横切つて直流バイアス電圧を印加
する電気回路を上記接点に接続する工程、ダイヤ
モンド材料を核放射線にさらす工程および放射線
量の比率に応じた回路中の電流または電圧を測定
する工程を包含する。電流または電圧は放射線の
パルスに対応してもよい。
ましくはオーム接点を窒素不純物濃度が20乃至
150ppmのダイヤモンド材料に施す工程、該ダイ
ヤモンド材料を横切つて直流バイアス電圧を印加
する電気回路を上記接点に接続する工程、ダイヤ
モンド材料を核放射線にさらす工程および放射線
量の比率に応じた回路中の電流または電圧を測定
する工程を包含する。電流または電圧は放射線の
パルスに対応してもよい。
さらに本発明による核放射線検出器は、窒素不
純物濃度が20乃至150ppmのダイヤモンド材料と、
該ダイヤモンド材料に施した一対の電気接点、好
ましくはオーム接点と、該接点に接続した電気回
路とを含んでなり、該電気回路は、ダイヤモンド
材料を横切つてバイアス電圧を印加するための直
流電圧電源と回路中の電圧または電流流を測定す
るための手段とを包含する。
純物濃度が20乃至150ppmのダイヤモンド材料と、
該ダイヤモンド材料に施した一対の電気接点、好
ましくはオーム接点と、該接点に接続した電気回
路とを含んでなり、該電気回路は、ダイヤモンド
材料を横切つてバイアス電圧を印加するための直
流電圧電源と回路中の電圧または電流流を測定す
るための手段とを包含する。
さらにまた本発明によれば、核放射線検出器用
として好適なダイヤモンド材料は、窒素不純物濃
度が20乃至150ppmである。
として好適なダイヤモンド材料は、窒素不純物濃
度が20乃至150ppmである。
ダイヤモンド材料の窒素不純物濃度は好ましく
は20乃至60ppmである。
は20乃至60ppmである。
放射線は、アルフア線、ベーター線、ガンマ
線、中性子またはＸ線のような如何なる放射線で
あつてもよい。
線、中性子またはＸ線のような如何なる放射線で
あつてもよい。
ダイヤモンドは患者に施した放射線を測定する
のに用いることができる。
のに用いることができる。
本明細書中で窒素不純物とはESR（電子スピン
共鳴）技法で測定されるようなものであることに
留意すべきである。
共鳴）技法で測定されるようなものであることに
留意すべきである。
ダイヤモンド材料は好ましくは合成ダイヤモン
ド粒子であるが、基体上のダイヤモンドフイルム
またはダイヤモンド様フイルムであつてもよい。
ド粒子であるが、基体上のダイヤモンドフイルム
またはダイヤモンド様フイルムであつてもよい。
発明の詳細な記述
本発明の態様をここに述べる。窒素不純物濃度
が97ppmの合成ダイヤモンド結晶を核放射線検出
器として用いた。この結晶は、厚さ0.2mmでその
対向する側面にオーム接点を具え、２個の金ビー
ド間に把持された。接点の一つは銀塗層よりなる
一方、他方の接点はグラフアイト層であつた。両
層共に、50℃で２時間加熱キユアリングをした。
第１図に示す如く、直流バイアス電圧電源を接点
および100メグオーム抵抗器と直列に接続した。
が97ppmの合成ダイヤモンド結晶を核放射線検出
器として用いた。この結晶は、厚さ0.2mmでその
対向する側面にオーム接点を具え、２個の金ビー
ド間に把持された。接点の一つは銀塗層よりなる
一方、他方の接点はグラフアイト層であつた。両
層共に、50℃で２時間加熱キユアリングをした。
第１図に示す如く、直流バイアス電圧電源を接点
および100メグオーム抵抗器と直列に接続した。
そのダイヤモンドをコバルト60源からのガンマ
放射線に曝露したところ第２図にプロツトしたよ
うな応答であつた。60ボルトのバイアス電圧で
は、放射線治療に対する実際的線量比率である
1.0Gy／min.まで、検出器應答は実質的に直線形
であることが判明した。試験したダイヤモンドの
重要な特徴は、その直線形の応答が2cGy／hour
の低さにも及び、それが少量の治療上の放射線量
を正確に測定するうえで充分な感度であることで
ある。第３図はアメリシウム241源からのアルフ
ア粒子に対するダイヤモンドのエネルギー応答を
示す。粒子エネルギーと検出器の電圧応答との間
の関係における良好な直線性は明かである。空気
中における如何なるイオン化効果をも解消する真
空中で、同様の効果が得られた。
放射線に曝露したところ第２図にプロツトしたよ
うな応答であつた。60ボルトのバイアス電圧で
は、放射線治療に対する実際的線量比率である
1.0Gy／min.まで、検出器應答は実質的に直線形
であることが判明した。試験したダイヤモンドの
重要な特徴は、その直線形の応答が2cGy／hour
の低さにも及び、それが少量の治療上の放射線量
を正確に測定するうえで充分な感度であることで
ある。第３図はアメリシウム241源からのアルフ
ア粒子に対するダイヤモンドのエネルギー応答を
示す。粒子エネルギーと検出器の電圧応答との間
の関係における良好な直線性は明かである。空気
中における如何なるイオン化効果をも解消する真
空中で、同様の効果が得られた。
第４図は、窒素不純物濃度の異なるダイヤモン
ドの感度変化を示す。窒素不純物濃度が35ppm以
下のダイヤモンドの応答電流は、窒素不純物濃度
が約65〜150ppmのダイヤモンドのそれよりも一
桁大きいことが図から理解し得る。しかしなが
ら、前者のグループと、窒素不純物濃度が約
50ppmのダイヤモンドとの間の差異はずつと少な
く、約５対１である。
ドの感度変化を示す。窒素不純物濃度が35ppm以
下のダイヤモンドの応答電流は、窒素不純物濃度
が約65〜150ppmのダイヤモンドのそれよりも一
桁大きいことが図から理解し得る。しかしなが
ら、前者のグループと、窒素不純物濃度が約
50ppmのダイヤモンドとの間の差異はずつと少な
く、約５対１である。
従来の検出器と較べて、本発明のダイヤモンド
検出器の修正時間は遥かに早く、１〜２秒の範囲
にあり、また、検出器に入射する可視光照明強度
に対する依存も少ない。これは第５図で示してあ
り、窒素濃度の低い（10〜20ppm）ダイヤモンド
の応答時間を中間窒素濃度（30〜50ppm）のもの
と対比している。中間窒素の石の方が最大応答電
流は低いが、遥かに早く応答する。第６図は、強
度の白色光による照明下の中間窒素ダイヤモンド
（30〜50ppm）の電流電圧応答を示す。同図から
判るように、このダイヤモンドは、白色光の照明
に本質的に無感応である。
検出器の修正時間は遥かに早く、１〜２秒の範囲
にあり、また、検出器に入射する可視光照明強度
に対する依存も少ない。これは第５図で示してあ
り、窒素濃度の低い（10〜20ppm）ダイヤモンド
の応答時間を中間窒素濃度（30〜50ppm）のもの
と対比している。中間窒素の石の方が最大応答電
流は低いが、遥かに早く応答する。第６図は、強
度の白色光による照明下の中間窒素ダイヤモンド
（30〜50ppm）の電流電圧応答を示す。同図から
判るように、このダイヤモンドは、白色光の照明
に本質的に無感応である。
上に示したように、ダイヤモンドの核放射線に
対する感度は窒素不純物濃度の増大とともに減少
する一方、応答時間も窒素濃度の増大ととも減少
する。低窒素ダイヤモンドは窒素含量のより高い
ものよりも高い感度を示すが、応答時間は緩慢で
あつて応答のためその最大値に達するのに数分か
かる。それはまた白色光による照明にも感応し、
応答時間が顕著に変わる。低窒素ダイヤモンドの
直線性はまた、広範囲の放射線量レベルに亘つて
非常に満足すべきものでもない。かくして、本発
明の実施例に用いられるダイヤモンドは、先行技
術で用いられるダイヤモンドに比較して、白色光
に比較的無感応であり、感応性を実質的に犠性に
することなくして広範囲の放射線量レベルに亘り
応答時間が早く且つ直線性が良好であるという利
点を有する。
対する感度は窒素不純物濃度の増大とともに減少
する一方、応答時間も窒素濃度の増大ととも減少
する。低窒素ダイヤモンドは窒素含量のより高い
ものよりも高い感度を示すが、応答時間は緩慢で
あつて応答のためその最大値に達するのに数分か
かる。それはまた白色光による照明にも感応し、
応答時間が顕著に変わる。低窒素ダイヤモンドの
直線性はまた、広範囲の放射線量レベルに亘つて
非常に満足すべきものでもない。かくして、本発
明の実施例に用いられるダイヤモンドは、先行技
術で用いられるダイヤモンドに比較して、白色光
に比較的無感応であり、感応性を実質的に犠性に
することなくして広範囲の放射線量レベルに亘り
応答時間が早く且つ直線性が良好であるという利
点を有する。
本発明によるダイヤモンドは、典型的には大き
さが直径１mmから３mmまで変化する。これらのダ
イヤモンドに対する電気接点はダイヤモンドに取
付けることができる。より小さいダイヤモンド粒
子すなわち大きさが１mm未満のものも使用し得
る。そのようなダイヤモンドに対しては、ダイヤ
モンドを１対の電気接点間に取り付け、接点をダ
イヤモンドに強固に圧接することが好ましい。こ
のダイヤモンドに対して考えられる応用は、小型
の個人用放射線測定器で、カード型に都合良く製
作し得るものを包含する。カードの基板は、電池
またはその他の電源、ダイヤモンド放射線検出
器、電気的測定回路、および恐らくは特定の放射
線量比率または蓄積線量が超過した場合に警告す
るアラーム装置を積層することとなろう。また電
気回路機構は放射線のパルスを検出するようにす
ることもできる。
さが直径１mmから３mmまで変化する。これらのダ
イヤモンドに対する電気接点はダイヤモンドに取
付けることができる。より小さいダイヤモンド粒
子すなわち大きさが１mm未満のものも使用し得
る。そのようなダイヤモンドに対しては、ダイヤ
モンドを１対の電気接点間に取り付け、接点をダ
イヤモンドに強固に圧接することが好ましい。こ
のダイヤモンドに対して考えられる応用は、小型
の個人用放射線測定器で、カード型に都合良く製
作し得るものを包含する。カードの基板は、電池
またはその他の電源、ダイヤモンド放射線検出
器、電気的測定回路、および恐らくは特定の放射
線量比率または蓄積線量が超過した場合に警告す
るアラーム装置を積層することとなろう。また電
気回路機構は放射線のパルスを検出するようにす
ることもできる。
本発明の実施に用いられる合成ダイヤモンド粒
子は、当該技術で公知の方法によつて造ることが
できる。これらの方法は炭素源を適宜な触媒の存
在下に、ダイヤモンドが結晶学的に安定な上昇し
た温度および圧力にさらすことを含む。かかる方
法に手を加えて、特定且つ所望の窒素含量のダイ
ヤモンドを製造することは、当該技術者の知識お
よび技能を以つて充分になし得る範囲内にある。
子は、当該技術で公知の方法によつて造ることが
できる。これらの方法は炭素源を適宜な触媒の存
在下に、ダイヤモンドが結晶学的に安定な上昇し
た温度および圧力にさらすことを含む。かかる方
法に手を加えて、特定且つ所望の窒素含量のダイ
ヤモンドを製造することは、当該技術者の知識お
よび技能を以つて充分になし得る範囲内にある。
単一バツチ内で製造したダイヤモンドは、石ご
とに再現性ある特性を有することが確認されてい
る。
とに再現性ある特性を有することが確認されてい
る。
第１図は、本発明の初歩的な核放射線検出器の
概要回路図、第２図は、変化する放射線量の比率
に対して応答する検出器電流の線図、第３図は、
変化する放射線粒子エネルギーに対して応答する
検出器電圧の線図、第４図は、多くの異なつた供
試ダイヤモンド中の相異した窒素不純物濃度に対
する応答電流のグラフ、第５図は、窒素不純物濃
度が異なる２個の供試ダイヤモンドについての応
答電流対時間のグラフであり、また第６図は、強
度の白色光で照明した本発明検出器についての検
出器電圧および電流応答対時間のグラフである。
概要回路図、第２図は、変化する放射線量の比率
に対して応答する検出器電流の線図、第３図は、
変化する放射線粒子エネルギーに対して応答する
検出器電圧の線図、第４図は、多くの異なつた供
試ダイヤモンド中の相異した窒素不純物濃度に対
する応答電流のグラフ、第５図は、窒素不純物濃
度が異なる２個の供試ダイヤモンドについての応
答電流対時間のグラフであり、また第６図は、強
度の白色光で照明した本発明検出器についての検
出器電圧および電流応答対時間のグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気接点を窒素不純物濃度が20乃至150ppm
のダイヤモンド材料に施す工程、該ダイヤモンド
材料を横切つて直流バイアス電圧を印加する電気
回路を上記接点に接続する工程、ダイヤモンド材
料を核放射線にさらす工程および放射線強度に応
じた上記回路中の電流または電圧を測定する工程
を含むことを特徴とする核放射線検出法。 ２ ダイヤモンド材料の窒素不純物濃度が20乃至
60ppmである特許請求の範囲第１項記載の検出
法。 ３ ダイヤモンド材料が合成ダイヤモンドである
特許請求の範囲第１項または第２項記載の検出
法。 ４ ダイヤモンドが、該ダイヤモンドに圧力を加
える対向接点間に保持される特許請求の範囲第３
項記載の検出法。 ５ 接点がダイヤモンドに取付けられる特許請求
の範囲第３項記載の検出法。 ６ 接点がオーム接点である特許請求の範囲第１
項乃至第５項のいずれか一つに記載の検出法。 ７ 核放射線が、アルフア放射線、ベーター放射
線、ガンマ放射線、中性子放射線およびＸ放射線
を含む群からの放射線を含んでなる特許請求の範
囲第１項乃至第６項のいずれか一つに記載の検出
法。 ８ 窒素不純物濃度が20乃至150ppmのダイヤモ
ンド材料と、該ダイヤモンド材料に施した一対の
電気接点と、該接点に接続した電気回路とを含ん
でなり、該電気回路はダイヤモンド材料を横切つ
てバイアス電圧を印加するための直流電圧電源と
回路中の電圧または電流を測定するための手段と
を含むことを特徴とする核放射線検出器。 ９ ダイヤモンド材料の窒素不純物濃度が20乃至
60ppmである特許請求の範囲第８項記載の検出
器。 １０ ダイヤモンド材料が合成ダイヤモンドであ
る特許請求の範囲第８項または第９項記載の検出
器。 １１ ダイヤモンドが、該ダイヤモンドに圧力を
加える対向接点間に保持される特許請求の範囲第
１０項記載の検出器。 １２ 接点がダイヤモンドに取付けられる特許請
求の範囲第１０項記載の検出器。 １３ 接点がオーム接点である特許請求の範囲第
８項乃至第１２項のいずれか一つに記載の検出
器。 １４ 接点がダイヤモンドを挟持する金ビードで
ある特許請求の範囲第１３項記載の検出器。 １５ 接点がダイヤモンド表面上の銀塗装帯域を
含んでなる特許請求の範囲第１３項記載の検出
器。 １６ 接点がダイヤモンド表面上のグラフアイト
帯域を含んでなる特許請求の範囲第１３項記載の
検出器。 １７ 窒素不純物濃度が20乃至150ppmであるこ
とを特徴とする核放射線検出器に用いるための合
成ダイヤモンド。 １８ 窒素不純物濃度が20乃至60ppmである特許
請求の範囲第１７項記載の合成ダイヤモンド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA861367 | 1986-02-24 | ||
| ZA86/1367 | 1986-02-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62198780A JPS62198780A (ja) | 1987-09-02 |
| JPH0531948B2 true JPH0531948B2 (ja) | 1993-05-13 |
Family
ID=25578289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62039327A Granted JPS62198780A (ja) | 1986-02-24 | 1987-02-24 | 核放射線検出法，検出器およびそれに用いる合成ダイヤモンド |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097133A (ja) |
| EP (1) | EP0239239B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62198780A (ja) |
| KR (1) | KR950009928B1 (ja) |
| AT (1) | ATE59709T1 (ja) |
| AU (1) | AU588429B2 (ja) |
| CA (1) | CA1274923A (ja) |
| DE (1) | DE3766861D1 (ja) |
| IE (1) | IE59810B1 (ja) |
| IL (1) | IL81537A (ja) |
| ZA (1) | ZA871072B (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888483A (en) * | 1987-10-27 | 1989-12-19 | Grobbelaar Jacobus H | Diamond radiation probe |
| EP0384084B1 (en) * | 1988-12-28 | 1993-06-16 | De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited | Diamond scintillation detector |
| GB8902443D0 (en) * | 1989-02-03 | 1989-03-22 | Jones Barbara L | Radiation detector |
| GB9015268D0 (en) * | 1990-07-11 | 1990-08-29 | De Beers Ind Diamond | Temperature measuring device |
| GB9018138D0 (en) * | 1990-08-17 | 1990-10-03 | De Beers Ind Diamond | Diamond alpha particle detector |
| GB9205458D0 (en) * | 1992-03-12 | 1992-04-22 | De Beers Ind Diamond | Radiation probe |
| KR940022106A (ko) * | 1993-03-02 | 1994-10-20 | 피터 윌렘 기드온 드 제이거 | 다이아몬드 방사선 검출기 소자 |
| CA2127832C (en) * | 1993-07-20 | 2001-02-20 | Grant Lu | Cvd diamond radiation detector |
| ZA946002B (en) * | 1993-08-12 | 1995-03-14 | De Beers Ind Diamond | Detecting ionising radiation |
| US6514850B2 (en) * | 2001-01-31 | 2003-02-04 | Applied Materials, Inc. | Interface with dielectric layer and method of making |
| FR2875014B1 (fr) * | 2004-09-03 | 2006-12-01 | Commissariat Energie Atomique | Detection a base de diamant synthetique |
| WO2008007336A2 (en) * | 2006-07-10 | 2008-01-17 | Element Six Technologies (Pty) Ltd | A method for producing diamond material |
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