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公開番号2025027536
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2023132339
出願日2023-08-15
発明の名称中性子発生用ターゲット及びその製造方法。
出願人日本碍子株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H05H 3/06 20060101AFI20250220BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】ブリスタリングの発生を抑制可能な中性子発生用ターゲットを提供する。
【解決手段】厚さ方向に成長した柱状構造を有する複数のベリリウム結晶粒で構成されるベリリウム層を含み、前記ベリリウム層が前記複数のベリリウム結晶粒間に隙間を有する、中性子発生用ターゲット。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
厚さ方向に成長した柱状構造を有する複数のベリリウム結晶粒で構成されるベリリウム層を含み、前記ベリリウム層が前記複数のベリリウム結晶粒間に隙間を有する、中性子発生用ターゲット。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記複数のベリリウム結晶粒が全体として霜柱状構造を成している、請求項１に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項３】
隣り合う前記複数のベリリウム結晶粒の中心間距離が２～５０μｍである、請求項１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項４】
前記ベリリウム結晶粒が１～３０００のアスペクト比を有する、請求項１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項５】
前記ベリリウム層がヘリウムガス透過性を有する、請求項１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項６】
前記ベリリウム層が物理蒸着膜である、請求項１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項７】
前記ベリリウム層が０．０２～６ｍｍの厚さを有する、請求項１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項８】
前記ベリリウム層の一方の面に基板をさらに備えた、請求項１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項９】
前記基板が銅で構成される、請求項８に記載の中性子発生用ターゲット。
【請求項１０】
基板の一方の面に対して、物理蒸着法により複数のベリリウム結晶粒を前記基板の厚さ方向に成長させ、それにより前記複数のベリリウム結晶粒間に隙間を有するベリリウム層を得ることを含む、中性子発生用ターゲットの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は中性子発生用ターゲット及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
中性子は、癌治療法の一つであるホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：ＢｏｒｏｎＮｅｕｔｒｏｎＣａｐｔｕｒｅＴｈｅｒａｐｙ）や、物質の構造解析及び同定を行う中性子回折、非破壊検査の一種である中性子イメージング等の用途に利用されている。中性子の発生源としては、従来用いられてきた原子炉の他に、加速させた陽子を金属ターゲットに照射する等して中性子を発生させる加速器が知られている。加速器にはＪ－ＰＡＲＣやＳＰｒｉｎｇ－８等の施設で使用される数ｋｍサイズの大型加速器があるものの、設置容易性という観点においては、小型加速器（例えば装置本体の設置面積が５０ｍ
２
未満）が有利である。
【０００３】
小型加速器では、大型加速器と比べて陽子の加速エネルギーが小さくなることから、小さなエネルギーでも中性子が発生するターゲットが必要となる。この点、小型加速器等に用いられる中性子発生用ターゲットの材料としてベリリウムが知られている。ここで、ベリリウムターゲットにおいては、使用中にブリスタリングと呼ばれる気泡（膨れ）が発生し、この気泡が大きくなることで最終的に破裂してしまうという問題がある。すなわち、ベリリウム中では水素の拡散速度が極めて遅く、加速照射した陽子がベリリウム内で滞留して水素ガスとなり、こうして発生した水素ガスがブリスタリングとして現れることになる。
【０００４】
ブリスタリングの発生を抑制するための技術が幾つか提案されている。例えば、非特許文献１（T. Rinckel et al., "Target Performance at the Low Energy Neutron Source" Physics Procedia 26, pp.168-177(2012)）には、陽子の加速エネルギーを上げることやターゲットの厚さを薄くする等して、陽子をターゲット中で滞留させずに通過させ、ターゲット背面の冷却水中で陽子を停止させることが提案されている。また、特許文献１（特許第６７１３６５３号公報）には、ベリリウムを含む中性子発生標的材と、水素を蓄積可能な金属等からなる耐ブリスタリング中間材とを備えた中性子発生用ターゲットに関して、中性子発生材の厚さが入射する陽子の飛程以下であること等が開示されている。かかる中性子発生用ターゲットによれば、照射された陽子が耐ブリスタリング中間材で止まることで、中性子発生標的材内部で陽子が水素化することを抑制し、ブリスタリングの発生を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６７１３６５３号公報
【非特許文献】
【０００６】
T. Rinckel et al., "Target Performance at the Low Energy Neutron Source", Physics Procedia 26, pp.168-177(2012)
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、陽子の加速エネルギーを高くする場合、加速器や放射線遮蔽体等を大型化せざるを得ないとの問題がある。また、ターゲットを薄くする場合、発生する中性子量の減少や構造物としての機械強度の低下等が起こりうる。したがって、陽子の加速エネルギーやターゲットの厚さ等に依らず、ブリスタリングの発生を抑制可能な中性子発生用ターゲットが望まれる。
【０００８】
本発明者らは、今般、複数のベリリウム結晶粒で構成されるベリリウム層において、ベリリウム結晶粒間に隙間を設けることにより、ブリスタリングの発生を抑制可能な中性子発生用ターゲットを提供できるとの知見を得た。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、ブリスタリングの発生を抑制可能な中性子発生用ターゲットを提供することにある。
【００１０】
本発明によれば、以下の態様が提供される。
［態様１］
厚さ方向に成長した柱状構造を有する複数のベリリウム結晶粒で構成されるベリリウム層を含み、前記ベリリウム層が前記複数のベリリウム結晶粒間に隙間を有する、中性子発生用ターゲット。
［態様２］
前記複数のベリリウム結晶粒が全体として霜柱状構造を成している、態様１に記載の中性子発生用ターゲット。
［態様３］
隣り合う前記複数のベリリウム結晶粒の中心間距離が２～５０μｍである、態様１又は２に記載の中性子発生用ターゲット。
［態様４］
前記ベリリウム結晶粒が１～３０００のアスペクト比を有する、態様１～３のいずれか一つに記載の中性子発生用ターゲット。
［態様５］
前記ベリリウム層がヘリウムガス透過性を有する、態様１～４のいずれか一つに記載の中性子発生用ターゲット。
［態様６］
前記ベリリウム層が物理蒸着膜である、態様１～５のいずれか一つに記載の中性子発生用ターゲット。
［態様７］
前記ベリリウム層が０．０２～６ｍｍの厚さを有する、態様１～６のいずれか一つに記載の中性子発生用ターゲット。
［態様８］
前記ベリリウム層の一方の面に基板をさらに備えた、態様１～７のいずれか一つに記載の中性子発生用ターゲット。
［態様９］
前記基板が銅で構成される、態様８に記載の中性子発生用ターゲット。
［態様１０］
基板の一方の面に対して、物理蒸着法により複数のベリリウム結晶粒を前記基板の厚さ方向に成長させ、それにより前記複数のベリリウム結晶粒間に隙間を有するベリリウム層を得ることを含む、中性子発生用ターゲットの製造方法。
［態様１１］
前記物理蒸着法が、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法及びスパッタリング法からなる群から選択される少なくとも１種である、態様１０に記載の中性子発生用ターゲットの製造方法。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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