本發(fā)明涉及氟化物燒結(jié)體以及中子射線減速材料，更具體地，涉及具有適合用來抑制中子射線等各種放射線的放射速度的減速材料的致密構(gòu)造的用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體以及中子射線減速材料。

背景技術(shù)：

氟化鈣(caf2)單晶體，氟化鎂(mgf2)單晶體等氟化物比較廣泛地應(yīng)用在光學(xué)領(lǐng)域中。氟化物被使用在光學(xué)領(lǐng)域以外的情況極少，(caf2)單晶體由于其高的耐等離子體性，有時候被用于半導(dǎo)體制造工藝中。有將其應(yīng)用到硅片的等離子體蝕刻處理爐內(nèi)的對耐等離子最有要求的部件的情況，例如，連結(jié)板或者天花板等的設(shè)計。但是由于caf2單晶體是是極其高價的，所以尚未有在實際的制造線中使用的報告。

caf2單晶體，氟化鋰(lif)或者氟化鋁(alf3)單晶體很少作為放射線之一的中子射線的遮蔽物使用。

放射線在宇宙中大量存在，但是在地球上受地球的磁場、大氣圈的影響，其大部份都被遮斷，只有極微量存在。例如人工是通過原子爐內(nèi)的原子核反應(yīng)來發(fā)生中子射線等放射線。

放射線可以分為阿爾法(α)射線、貝塔(β)射線、伽馬(γ)射線、艾克斯(x)射線以及中子射線等，按照這個順序，穿透物質(zhì)的能力(穿透力)逐漸增大。

放射線中穿透力最大的中子射線根據(jù)能量水平被進(jìn)一步細(xì)分。其中一例如下所示。括號內(nèi)表示各種中子射線所具有的能量水平，其數(shù)值越大表示穿透力越大。

從穿透力小的一方開始排序，分類為低溫中子(～0.002ev)、熱中子(～0.025ev)、超熱中子(～1ev)、低速中子(0.03～100ev)、中速中子(0.1～500kev)、高速中子(500kev以上)。但括號內(nèi)的能量數(shù)值不是嚴(yán)密的，有關(guān)中子射線的分類存在諸多說法。例如，還有的說法是把上述中速中子的能量范圍內(nèi)的40kev以下作為超熱中子能量。

有效利用中子射線的代表是應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域。對惡性腫瘤細(xì)胞照射中子射線進(jìn)行破壞的放射線治療近年來正在急速普及?，F(xiàn)在的放射線治療，處在為了獲得充分的醫(yī)療效果，而不得不一定程度使用高能量中子射線的狀況。在使用高能量中子射線照射時，對患者的患部以外的部位(健康部位)的影響無法避免，并伴隨副作用。因此，現(xiàn)狀是放射線治療只限定為對重度患者適用。

對正常細(xì)胞照射高能量放射線，會傷害dna，引起皮膚炎癥和放射性貧血、白血球減少等副作用。進(jìn)而，在治療后過一段時間以后，發(fā)生晚期障礙，也有在直腸和膀胱發(fā)生腫瘤，出血的情況發(fā)生。

為了不產(chǎn)生這樣的副作用和晚期障礙，正在研究將放射線精確地照射腫瘤的方法。其實例有，只對腫瘤部分準(zhǔn)確地進(jìn)行立體照射高線量的“強度調(diào)制放射線治療法(imrt)”，或者與患者呼吸和心臟跳動等體內(nèi)活動相配合進(jìn)行放射線照射的“動體追跡放射線治療法”，或者集中地照射治療效果高的重粒子射線和陽子射線等的“粒子射線治療法”等。

在這樣的放射線治療中使用較多的中子的半衰期為887.0±2.0秒(約15分)，很短，在短時間內(nèi)崩壞放出電子和中微子，變?yōu)殛栕?。另外，中子不帶有電荷，因此在與原子核撞擊時容易被吸收。這種吸收中子的情況被稱為中子俘獲，利用該性質(zhì)應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用實例是近年來正在引人注目的“硼中子俘獲療法(boronneutroncapturetherapy：以下稱為bnct)。

這個方法首先使硼在患者的惡性腫瘤細(xì)胞上反應(yīng)，在該腫瘤部分形成反應(yīng)生成物(硼化合物)，對該反應(yīng)生成物照射對健全部位影響少的中子射線(主要有超熱中子射線和熱中子射線構(gòu)成)。因此只在形成所述硼化合物的很微小的范圍內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)，只滅死腫瘤細(xì)胞。

這個方法在大約60年前被提出，由于對患者的健全部位的影響小等，從很久以前起就被作為優(yōu)異的放射線治療方法而引起注目，各國都在研究。但是，在中子射線發(fā)生裝置、進(jìn)行對治療有效的中子射線的選擇、選定的裝置(減速裝置)，避免對患者的健全部位的影響(其中必要條件之一是僅在腫瘤部份形成硼化合物)等，許多方面都存在開發(fā)課題。

可以說現(xiàn)在這些大多數(shù)課題都沒有充分解決，還沒有作為一般治療方法達(dá)到普及。尚未達(dá)到普及的大的要因之一可以舉出，就中子射線的發(fā)生裝置來說，在過去大多數(shù)情況下，是附隨設(shè)置在已經(jīng)設(shè)立的原子爐上，研究、開發(fā)、臨床全部都在那個場所進(jìn)行，沒有實現(xiàn)適合醫(yī)療用途的狀況。要想根本改善這個狀況，醫(yī)療用專用的中子射線發(fā)生裝置的開發(fā)、實用化是必須的，在我國有2、3個裝置生產(chǎn)企業(yè)擔(dān)負(fù)著這個期待，正在開發(fā)這種中子射線發(fā)生裝置。

除了小型且高性能的中子射線發(fā)生裝置的開發(fā)外，沒有達(dá)到普及的另一個大的要因在于關(guān)于減速系裝置也同樣地要求高性能化，小型化這一點，這點是為實現(xiàn)實用化的另一個大課題。

為了有效地利用中子射線作為醫(yī)療用的粒子射線，中子射線的線種選定也是重要的，其中一例如下所示。

從醫(yī)療效果方面來看，通過除去對健全的身體組織帶來壞影響的高能量中子射線，另外，減少醫(yī)療效果差的極低能量的中子射線(例如，熱中子射線和低溫中子射線)，提高相同效果的高中子射線(例如，中速中子射線中的低能量部份和超熱中子射線)的比例，能夠形成令人期待的醫(yī)療用粒子射線。

超熱中子射線及中速中子射線內(nèi)的低能量部分，對患者體內(nèi)組織的深入性高，比如腦腫瘤情況時也不必要開顱手術(shù)，或者在其他內(nèi)臟器官的剖腹手術(shù)不容易實施的情況下，也不需要進(jìn)行剖腹手術(shù)，對患部有效的照射是可能的。

另一方面，使用熱中子射線等能量極低的中子射線時，由于深入性低的緣故，需要開顱或者剖腹手術(shù)，對患者的負(fù)擔(dān)也加大。

為了安全并且有效地利用放射線，適宜地選定減速材料并進(jìn)行配置是必要的。為了有效利用放射線中穿透力最高的中子射線，把握各種物質(zhì)對中子射線的減速性能，進(jìn)行有效的減速是重要的。

使用回旋加速器等加速器所產(chǎn)生的中子射線，其大部分是高能量中子射線，對其使用減速材料，首先極力除去將對身體帶來壞影響程度的高能量中子射線(例如高速中子射線和中速中子射線內(nèi)的高能量部分等)。

為了確保上述醫(yī)療效果高的中子射線的必要量，并且去掉對身體帶來壞影響的高能量中子射線使其完全沒有，需要難易程度高的減速控制。一般情況下，如果要確保醫(yī)療效果高的中子射線的必要量，必然包含著高能量中子射線，從而需要在下一個減速步驟中極力除去該高能量中子射線。

作為上述硼中子俘獲療法(bnct)的方式之一，有以京都大學(xué)為中心的小組近年來所開展的方法(非專利文獻(xiàn)1及非專利文獻(xiàn)2)。該方式不是在已經(jīng)存在的原子爐上附帶中子射線發(fā)生裝置，而是設(shè)置專用的回旋加速器作為中子射線發(fā)生裝置，采用醫(yī)療專用的中子射線發(fā)生裝置。

但是，該回旋加速器的小型化不夠充分，是很大的加速器。另外，為了安全且有效地利用該回旋加速器所產(chǎn)生的放射線(主要是中子射線)，在作為放射線用遮蔽物所選定的減速材料中使用鉛(pb)、鐵(fe)、鋁(al)、聚乙烯以及含有氟化鈣(caf2)和氟化鋰(lif)的聚乙烯。

這些減速材料的減速性能不能說是充分的，具體后述，但是用這些減速材料的組合進(jìn)行減速后所得到的中子射線，設(shè)定為得到最適合bnct治療的超熱中子射線的必要線量的條件時，成為對健全組織帶來壞影響的高速中子射線大量混入的構(gòu)成。

另外，為了進(jìn)行必要的減速，減速材料的厚度變得非常厚，換言之，減速裝置就非常大，所以就有不能充分實現(xiàn)裝置整體小型化的課題。該bnct在向一般醫(yī)院普及時，裝置整體的小型化是必須條件，所以為了實現(xiàn)加速器的小型化和減速裝置的小型化，減速性能優(yōu)異的減速材料的開發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急。

以下就對于治療效果的提高和bnct裝置的小型化來說重要的減速材料的選定進(jìn)行詳述。就bnct而言，除去高速中子射線等高能量中子射線，以超熱中子射線為主體，對患部照射含有少量熱中子射線的中子射線是必要的。

具體地，在照射時間為1小時程度時所必要的超熱中子射線和熱中子射線量的基準(zhǔn)大致為1x10⁹[n/cm²/sec]。為此在生成中子射線的對電極上使用鈹(be)時，從中子射線發(fā)生源的加速器所射出的射線束的能量，據(jù)說大約需要5～10mev。

接著對使用加速器的bnct用中子射線照射場的各種減速材料的粒子射線種類的選擇進(jìn)行記述。

從加速器射出的射線束沖擊對電極(be),通過核反應(yīng)產(chǎn)生主要是高速中子射線等的高能量中子射線。作為高速中子射線的減速方法，首先是使用非彈性散射截面積大的pb和fe等，一邊抑制中子射線的衰減一邊減速。通過該二種減速材料減速到一定程度(～1mev程度)，然后，根據(jù)照射場所必需的中子射線能量進(jìn)行減速、最適化。

作為減速到一定程度后的中子射線的減速材料，使用氧化鋁(al2o3)、氟化鋁(alf3)、caf2、、黑鉛、或者重水(d2o)等。通過將減速到1mev附近的中子射線射入到這些減速材料，要求將其減速到適合bnct的超熱中子能量領(lǐng)域(4kev～40kev)。

以京都大學(xué)為中心的上述小組，使用pb、fe、al、caf2、聚乙烯以及含有l(wèi)if的聚乙烯作為減速材料。

這其中，聚乙烯和含有l(wèi)if的聚乙烯是為了防止高能量中子射線泄漏到照射場所以外，以將裝置外部覆蓋的方式設(shè)置的用來遮蔽的減速材料。

在這些減速材料中，使用pb、fe將高能量中子射線減速至一定程度(減速的前半階段)是理想的，但關(guān)于在減速到一定程度后使用al、caf2的后半階段的減速，不能說是理想的。該減速到一定程度的射線種類當(dāng)中，還殘留很多對健全細(xì)胞有害的高能量中子射線。有必要除去這些高能量中子射線直到全部沒有，同時使醫(yī)療效果高的超熱中子射線等中能量水平的中子射線殘留所需要的量，但是關(guān)于這一點可以說尚未充分達(dá)到。

即，前半階段的減速所殘留的高能量中子射線的大多數(shù)沒有被后半階段使用的減速材料(al、caf2)遮斷而是穿透了，將該中子射線就這樣應(yīng)用于治療，對患者健全組織的壞影響就無法避免。

其原因是后半階段的減速材料當(dāng)中，caf2對高能量中子射線的遮斷性能不充分，有一部份沒有被遮斷而是穿透了。

與caf2一起在后半階段使用的含有l(wèi)if的聚乙烯，用于覆蓋治療室一側(cè)的中子射線射出口以外的全部，為防止高速中子射線對患者的全身照射而設(shè)置，不作為射出口處的減速材料使用。

另外，作為前半階段的減速材料的聚乙烯，與該后半階段的含有l(wèi)if的聚乙烯同樣地，用于覆蓋除了治療室一側(cè)以外的裝置外周的全部，是為了防止高速中子射線向裝置周圍泄漏而設(shè)置的。

因此，期待開發(fā)出一種能夠代替后半階段的caf2，在抑制治療所必要的中能量水平的中子射線衰減的同時，能夠遮斷高能量中子射線，并能夠使其減速的優(yōu)異的減速材料。

本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)各種調(diào)查、研究，從上述被減速到一定程度的中子射線(～1mev)中，以被認(rèn)為治療效果最高的超熱中子射線為主體，著眼于mgf2系列燒結(jié)體作為為了得到具有最適合治療的能量(4kev～40kev)分布的中子射線的減速材料。

mgf2系列燒結(jié)體除了mgf2燒結(jié)體外，還包括mgf2-caf2二元系燒結(jié)體、mgf2-lif二元系燒結(jié)體、mgf2-caf2-lif三元系燒結(jié)體等。到現(xiàn)在為止沒有發(fā)現(xiàn)將mgf2作為中子射線減速材料使用的報告。更不用說，采用以mgf2燒結(jié)體和mgf2-caf2二元系燒結(jié)體為代表的mgf2系列燒結(jié)體作為中子射線減速材料的先例的報告就更沒有了。

本發(fā)明涉及單自(與“單獨”同義)的mgf2燒結(jié)體(以下，記為mgf2燒結(jié)體)。

根據(jù)理化辭典，mgf2是熔點1248℃、沸點2260℃，密度3.15g/cm³的立方晶系的被稱為金紅石構(gòu)造的無色結(jié)晶。由于其單結(jié)晶體透明度高，在大致波長為0.2～7μm的廣范圍的波長領(lǐng)域內(nèi)能夠獲得高的光透過性，且?guī)秾?，激光耐性高等，主要被作為?zhǔn)分子激光用的窗戶材料使用。另外，mgf2蒸鍍到透鏡表面，用于內(nèi)部保護(hù)和防止不規(guī)則反射等用途，任何一種都是光學(xué)用途。

這些用途中任一種都是將mgf2單晶體用于光學(xué)用途上的，單晶體在單結(jié)晶成長中需要長的時間，而且其結(jié)晶生長的控制難度高，是極其高價的。因此，從經(jīng)濟(jì)方面來說其用途受到限制。

另一方面，由于mgf2燒結(jié)體的多結(jié)晶構(gòu)造，缺乏光穿透性，透明度低，所以不適合光學(xué)用途。

mgf2單晶體和燒結(jié)體除了光學(xué)用途以外的應(yīng)用極少，以下記載的在耐等離子體性部件用中使用燒結(jié)體的實例有2，3一定的程度。

以mgf2為基體的燒結(jié)體向耐等離子體性構(gòu)件的適用例有特開2000-86344號公報(以下稱專利文獻(xiàn)1)。該專利權(quán)利要求范圍記載有由從mg、ca、sr及ba的群中選出的至少一種堿土金屬的氟化物構(gòu)成，所述堿土金屬以外的金屬元素的總量以金屬換算為100ppm以下，所述氟化物的結(jié)晶粒子的平均粒徑為30μm以下，而且相對密度為95％以上。

但是該公報實施例一覽表中所記載的物質(zhì)是以上述4種堿土金屬的各自單獨的金屬氟化物(即mgf2、caf2、srf2、baf2)為原料燒成所得的物質(zhì)，沒有記載由這些原料的混合物燒成。

另外，在實施例表1所記載的mgf2及caf2為原料的燒成中，被評價為適當(dāng)(表中以◎或者○表示)時的燒成溫度，在mgf2時為850℃、950℃、1050℃，其任一種燒結(jié)體的相對密度都是95％以上。另外，在caf2時為950℃、1040℃、1130℃，其任一種燒成體的相對密度都是97％以上。

關(guān)于這一點，根據(jù)本發(fā)明人的研究、實驗，判明了mgf2以及caf2都在與這些燒成溫度相同的溫度，或者比該溫度低的溫度時開始呈現(xiàn)升華現(xiàn)象，在上述燒成溫度下發(fā)生激烈的發(fā)泡現(xiàn)象，mgf2時是不可能得到相對密度為95％以上的，或者caf2時是不可能得到相對密度為97％以上的。

本發(fā)明人在該燒成實驗前，通過原料粉末的示差熱分析，查明了mgf2升華是從約80℃開始發(fā)生，在850℃以上升華激烈，另外，caf2升華是從約850℃開始發(fā)生，在900℃以上激烈升華。

該示差熱分析的結(jié)果，顯示了專利文獻(xiàn)1的實施例中mgf2和caf2的以“適當(dāng)”表示的各3種情況的燒成溫度，任一種都是在燒成過程中發(fā)生激烈升華現(xiàn)象的溫度條件，使燒結(jié)體致密化在實際上是很困難的。

該專利文獻(xiàn)1文中記載著“由于alf3是從比較低溫開始升華，所以需要一邊控制升華一邊進(jìn)行燒成，得到致密的燒結(jié)體是很難的”，該發(fā)明人也持有“燒成時的升華現(xiàn)象的顯然存在化”即，“燒成體的發(fā)泡”即，“很難得到致密的燒結(jié)體”的見解。

但是，為什么，如前所述那樣，關(guān)于mgf2及caf2都是在比上述升華開始溫度高的燒成溫度下制造燒結(jié)體的呢。這樣在進(jìn)行原料粉燒結(jié)的燒成過程中，在該燒結(jié)體內(nèi)部產(chǎn)生激烈發(fā)泡，在很難得到致密的燒結(jié)體的條件下進(jìn)行燒結(jié)。

本發(fā)明人在把握了這一現(xiàn)象基礎(chǔ)上，對燒結(jié)過程中極力減少升華現(xiàn)象的方法進(jìn)行了研究，開發(fā)了可以穩(wěn)定地獲得致密燒結(jié)體的優(yōu)異的燒結(jié)方法。

此外，作為以mgf2為基體的燒結(jié)體對于耐等離子體性部件的適用實例，有特開2012-206913號公報(以下稱為專利文獻(xiàn)2)。在該發(fā)明中，公開了由于單獨mgf2燒結(jié)體具有機(jī)械強度弱的缺點，所以通過至少混合1種al2o3、aln、sic、mgo等平均線熱膨脹是數(shù)比mgf2還低，非堿性金屬系物質(zhì)，來彌補單獨mgf2燒結(jié)體的機(jī)械強度弱的缺點的方法。將這樣的混合物燒結(jié)體使用在上述中子射線的減速材料中時，由于mgf2中混合的非堿性金屬的影響，與單獨mgf2的減速性能差異很大，因而預(yù)見這種混合物的燒結(jié)體對減速材料用途的應(yīng)用是困難的。

另外，關(guān)于mgf2燒結(jié)體的發(fā)明有特開2000-302553號公報(以下稱專利文獻(xiàn)3)。mgf2、caf2、yf5、lif等氟化物陶瓷燒結(jié)體的最大缺點是機(jī)械強度弱，為解決這個問題做的發(fā)明，是將這些氟化物和al2o3以一定比率復(fù)合化的燒結(jié)體。但是，用該方法制造的燒結(jié)體的耐蝕性和機(jī)械強度，無論哪個組合，得到的只不過是具有那些氟化物和al2o3雙方特性的中間特性的燒結(jié)體，沒有得到通過復(fù)合化超過雙方特性的燒結(jié)體。

如上所述，使用從前的方法將燒結(jié)的mgf2與其他物質(zhì)的混合物進(jìn)行燒成，得到的燒結(jié)體除了耐等離子體性部件以外的用途，具體地，在用于放射線之一的中子射線減速材料等的新用途方面還有很多需要解決的課題。

[專利文獻(xiàn)1]特開2000-86344號公報

[專利文獻(xiàn)2]特開2012-206913號公報

[專利文獻(xiàn)3]特開2000-302553號公報

[非專利文獻(xiàn)1]田中浩基等，應(yīng)用放射線及其同位體69(2011)1642-1645

[非專利文獻(xiàn)2]田中浩基等，應(yīng)用放射線及其同位體69(2011)1646-1648

[非專利文獻(xiàn)3]熊田博明等，保健物理42(2007)23～37

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，目的在于提供一種在有效利用放射線一種的中子射線時，為了使該中子射線的能量減速而使用的減速材料，不是高純度單晶體那樣的高價物，而且能夠得到有效的減速效果，在提高治療效果的同時還能夠?qū)崿F(xiàn)治療用裝置的小型化的用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體以及中子射線減速材料。

本發(fā)明人首先針對對于高能量中子射線具有充分的減速效果的物質(zhì)(金屬或者化合物)的選定進(jìn)行了考察。

在bnct中，如上所述，極力減少治療時有害的高能量中子射線，另一方面為了獲得高的治療效果，以超熱中子射線為主體，用僅含有少量熱中子射線的中子射線照射患部是重要的。具體地，在照射時間為1小時程度時所需要的超熱及熱中子射線量的基準(zhǔn)大致為1x10⁹[n/cm²/sec]。據(jù)說為此從中子射線發(fā)生源的加速器射出的射線束能量，在生成中子射線的對電極上使用鈹(be)時，大致需要5～10mev。

以下就使用了加速器的bnct用中子射線照射場的通過各種減速材料的粒子射線種類的選擇進(jìn)行說明。

從加速器射出的射線束沖擊對電極(be)，藉由核反應(yīng)主要發(fā)生高能量中子射線(高速中子射線)。作為高速中子射線的減速方法，首先用非彈性散射截面積大的pb和fe等一邊控制中子射線的衰減，一邊減速到一定程度。對于減速到一定程度(～1mev)的中子射線的減速材料，根據(jù)照射場所必需的中子能量的量進(jìn)行最適合化。

對于減速到一定程度的中子射線的減速材料一般使用氧化鋁(al2o3)、氟化鋁(alf3)、caf2、黑鉛或者重水(d2o)等。通過將減速到1mev附近的中子射線射入這些減速材料，可以使其減速到適合bnct能量(4kev～40kev)的超熱中子射線領(lǐng)域。但是，使用上述減速材料的方法容易在除去治療時對患者的健全組織帶來危害的高速中子射線方面不夠充分。因此，如果將重點放在除去高速中子射線上，則相反地減速過度，比超熱中子射線領(lǐng)域還更加減速，從而治療效果低的熱中子射線比超熱中子射線的比例還要高。

因此本發(fā)明的發(fā)明人從各種化合物中選擇mgf2和caf2兩種氟化物作為對于減速到一定程度的中子射線減速材料的有力候補，進(jìn)行了后述的減速效果的調(diào)查。其結(jié)果(圖4)查明了通過將減速到1mev附近的中子射線射入mgf2制的減速材料，能夠幾乎完全除去bnct中有害的高速中子射線，能夠得到對同一治療最適合的能量領(lǐng)域(4kev～40kev)的超熱中子射線。

制造mgf2減速材料的課題有多種，首先最初必須考慮的是其制造方法。作為制造方法，可以例舉結(jié)晶法、單結(jié)晶法、多結(jié)晶法(即燒結(jié)法)等。

結(jié)晶法所制造的結(jié)晶一般在結(jié)晶方位上有偏析，關(guān)于不純物也容易產(chǎn)生偏析，在作為減速材料使用時，容易根據(jù)部位產(chǎn)生減速性能差異。因此被認(rèn)為不適合用于減速材料。

以單晶法制造的單結(jié)晶，在制造時需要高的控制精度，質(zhì)量的穩(wěn)定程度低劣，價格極高。因此也不得不說不適合減速材料。

因此，此次對多結(jié)晶法(以下，記為“燒結(jié)法”)的減速材料的制造方法進(jìn)行研究、開發(fā)，完成了本發(fā)明。

(1)為了確保減速材料性能的產(chǎn)品純度的確保

為了確保mgf2作為減速材料的性能，首先確保產(chǎn)品純度是重要的。為了確保純度，認(rèn)為原料階段的純度的確保以及在制造步驟中阻止不純物的混入是重要的，通過考慮這些因素確保減速性能。

市售的mgf2原料的純度等級有2n(99.0％)、3n(99.9％)、4n(99.99％)三種，事先在小規(guī)模試驗中使用這3種純度的原料，評價燒結(jié)性狀態(tài)。

(2)通過將原料微粉化緩和燒結(jié)條件

通過原料粒子微粉化，增加燒結(jié)過程中粒子間的反應(yīng)界面，促進(jìn)脫泡進(jìn)行，從而使每個燒結(jié)部位的燒結(jié)反應(yīng)的進(jìn)行均一化。

(3)通過燒結(jié)步驟的分割使燒結(jié)反應(yīng)均一化

將燒結(jié)步驟分割為臨時燒結(jié)和正式燒結(jié)(將正式燒結(jié)更進(jìn)一步分割，則具有效果增加的傾向)，臨時燒結(jié)步驟是以燒結(jié)反應(yīng)為主，通過固相間反應(yīng)使粒子生長(以后稱為“固相燒結(jié)”)的步驟，正式燒結(jié)步驟是在固溶體生成溫度領(lǐng)域主要通過固溶體生成反應(yīng)的燒結(jié)體形成(以后稱為“固溶體燒結(jié)”)，或者是通過熔融體生成反應(yīng)的燒結(jié)體形成(以后記為“熔融燒結(jié)”)。由此與上述(2)的通過原料微粉化的效果相互作用，使每個燒結(jié)部位的燒結(jié)反應(yīng)的進(jìn)行均一化，從而能夠使燒結(jié)體具有強固的粒子間結(jié)合力。

減速材料除去減速性能外，向減速裝置的設(shè)置等操作時的損傷發(fā)生耐性、由于中子射線照射沖擊引起的粉塵發(fā)生的耐性也是重要的。即，也要求具有機(jī)械強度優(yōu)異的特性。燒結(jié)體機(jī)械強度由粒子間結(jié)合部的微小強度、氣泡大小、形狀、分布、數(shù)量等脫泡狀態(tài)，換言之，結(jié)合部以及原來的粒子結(jié)合體(母體)的大小、長度等形狀(燒結(jié)體的致密程度)、進(jìn)而起因于其母體的結(jié)晶構(gòu)造(單結(jié)晶、多結(jié)晶等)的脆性程度等決定。

(4)通過燒結(jié)過程的發(fā)泡抑制和大型殘留氣泡低減的高密度燒結(jié)體的形成原料的mgf2，在燒結(jié)過程中容易發(fā)生氣化(升華)現(xiàn)象，產(chǎn)生氟氣，容易在燒結(jié)體內(nèi)部產(chǎn)生多數(shù)微細(xì)氣泡。由于該氣化引起的發(fā)泡，與本來燒結(jié)過程進(jìn)行中的空隙的減少相反，因此極力控制發(fā)泡。

氟化物是原料受到高溫加熱，原料的一部分就會氣化。氣化開始溫度因組成而不同，以mgf2為主體的組成時約在800℃開始?xì)饣?，從約850℃開始劇烈氣化。由于氣化產(chǎn)生氟氣體，從而在燒結(jié)體中生成微細(xì)氣泡。產(chǎn)生氣泡的形狀為近似球形，用電子顯微鏡(sem)觀察燒結(jié)體的破裂斷面，可以看到氣泡的斷面為接近完全圓形的圓形。將該氣泡的尺寸以從破裂斷面可見的徑表示的話，小的為數(shù)μm，大的為20～40μm程度。小的數(shù)μm的氣泡的形狀為近似圓形，大氣泡的形狀為圓形的卻很少，大部份為細(xì)長，或者有棱角的不確定形狀。從這些形狀可以認(rèn)為小的氣泡是剛發(fā)生的氣泡，大的是產(chǎn)生的幾個氣泡集合起來的。

因此通過低溫加熱使其燒結(jié)，能夠盡可能地避免小氣泡的發(fā)生(發(fā)泡)，另外通過加熱的過程盡可能避免小氣泡的結(jié)合而得到致密的燒結(jié)體。并用上述(1)～(3)的思想，制造作為中子射線減速系裝置部件的用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體，該燒結(jié)體具有減速性能以外所要求的機(jī)械強度優(yōu)異的特性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體(1)，其特征在于，由致密的多結(jié)晶構(gòu)造的mgf2構(gòu)成，堆密度為2.90g/cm³以上、3.07g/cm³以下，具有彎曲強度為10mpa以上的機(jī)械強度。

根據(jù)上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體(1)，由于是堆密度為2.90g/cm³以上、3.07g/cm³以下，具有彎曲強度為10mpa以上的機(jī)械強度的致密的多結(jié)晶構(gòu)造的mgf2燒結(jié)體，所以燒結(jié)體組織構(gòu)造均一，內(nèi)外部位差縮小，而且能夠抑制固溶體生成量，控制結(jié)晶生長，減少脆性部分發(fā)生，提高燒結(jié)體強度。從而，在制造燒結(jié)體的加工步驟中，以及步驟間的操縱時，不易發(fā)生破裂、碎片。另外，能夠得到在向bnct裝置設(shè)置時或者在同一裝置的操作時，即使增加中子射線的照射沖擊，也不會發(fā)生破裂、碎片等損傷的機(jī)械強度的燒結(jié)體。因而能夠提供具有良好減速性能，且具有操作容易的機(jī)械強度的用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體。

此外，本發(fā)明涉及的用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體(2)，其特征在于，上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體(1)，是具有彎曲強度在10mpa以上，維氏硬度在71以上的機(jī)械強度的燒結(jié)體。

根據(jù)上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體(2)，該燒結(jié)體具有極其優(yōu)異的機(jī)械強度，在作為減速材料進(jìn)行機(jī)械加工時，不發(fā)生開裂，另外，在作為減速材料使用中對于被照射的中子射線照射沖擊也具有足夠的耐沖擊性。

上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體(1)或者(2)的制造方法，其特征在于，包括將高純度mgf2原料粉碎到中間粒徑為1～2μm程度，添加0.1～1wt％燒結(jié)助劑的配合步驟；將該配合原料作為起始原料，使用單軸加壓成形機(jī)在成形壓為5mpa以上進(jìn)行的成形步驟；使用冷間等方向加壓成形機(jī)(cip)在成形壓5mpa以上將該單軸成形品成形的步驟；在大氣環(huán)境中將該cip成形品加熱到550～600℃進(jìn)行臨時燒結(jié)的步驟；在惰性氣體環(huán)境中，在開始發(fā)泡溫度下的溫度范圍內(nèi)，加熱5～12小時，使燒結(jié)更均一地進(jìn)行，之后，在開始生成固溶體的溫度領(lǐng)域附近加熱0.5～3個小時，形成致密構(gòu)造的mgf2燒結(jié)體的正式燒結(jié)步驟。

這里cip是指，為了不與上面的水直接接觸而將單軸成形品放入封口的塑料制袋內(nèi)，放氣后置入壓力容器內(nèi)，在容器內(nèi)加凈水，施以指定水壓的加壓成形方法。

這里，發(fā)泡開始溫度是指氟化合物的一部分開始分解，產(chǎn)生氟氣體，開始生成微細(xì)氣泡的溫度。使用mgf2原料，將在大氣環(huán)境中在550℃加熱處理6小時形成的臨時燒結(jié)體粉碎，將該粉碎物作為示差熱分析計的供試試料，一邊加溫一邊調(diào)查試料的重量變化和吸放熱量的變化。發(fā)現(xiàn)大致在800℃左右起只有少量重量減少，這被認(rèn)為是由于結(jié)合性弱，例如附著在臨時燒結(jié)體的母體材料的氟，或者溶解在母體材料中的氟首先解離，分解產(chǎn)生的。再加溫，在850℃周圍，出現(xiàn)重量減少曲線的變化曲點，其重量減少變得活躍。在此之上的溫度領(lǐng)域，mgf2中結(jié)合的氟的一部分開始分解，產(chǎn)生氟氣體，成為生成微細(xì)氣泡的原因。因此，該變化曲點溫度，即，將約850℃稱為發(fā)泡開始溫度。

這里發(fā)泡開始溫度下的溫度范圍具體地是指750～840℃的溫度范圍。

這里開始生成固溶體的溫度領(lǐng)域是指圖1所示的mgf2-caf2二元是狀態(tài)圖中開始生成固溶體的溫度的980℃前后的溫度范圍。

使用上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體的制造方法所制造的燒結(jié)體，具有強固的粒子間結(jié)合力，結(jié)合部的機(jī)械強度(微觀強度)高。作為課題的彎曲強度、耐沖擊性顯著提高，可以獲得在實用方面完全沒有問題地進(jìn)行使用的用于中子射線的減速材料。另外，所制造出的燒結(jié)體，通過mgf2純度，加熱環(huán)境，加熱溫度方式等的選定，成為致密程度更高的燒結(jié)體。另外，由于是燒結(jié)體，所以其結(jié)晶構(gòu)造為多結(jié)晶，與單結(jié)晶相比，脆性程度顯著提高。

因此使用上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體的制造方法所制造的燒結(jié)體，作為bnct減速系裝置中的減速材料在切斷、研削、研磨等加工成形時，進(jìn)而在向該減速系裝置設(shè)置等操作時都具有充分的機(jī)械強度，可以毫無問題地進(jìn)行施工。另外，即使被中子射線照射，對于照射沖擊也是可以毫無問題地使用，對于中子射線的減速性能，是極其優(yōu)異的。

另外，在上述用于中子射線減速材料的氟化物燒結(jié)體的制造方法中，其特征可以是所述正式燒結(jié)步驟中的惰性氣體環(huán)境是從氮、氦、氬、以及氖中選擇的1種氣體或者復(fù)數(shù)種類的氣體混合得到氣體組成的。

作為這樣的惰性氣體可以使用氮(n2)、氦(he)、氬(ar)、氖(ne)。

另外，本發(fā)明涉及的中子射線減速材料(1)，其特征在于，所述中子射線減速材料(1)是由堆密度為2.90g/cm³以上、3.07g/cm³以下，具有彎曲強度為10mpa以上的機(jī)械強度的致密的多結(jié)晶構(gòu)造的mgf2構(gòu)成的氟化物燒結(jié)體構(gòu)成的。

另外本發(fā)明涉及的中子射線減速材料(2)，其特征在于，在上述中子射線減速材料(1)中，由所述mgf2構(gòu)成的氟化物燒結(jié)體具有維氏硬度在71以上的機(jī)械強度。

另外本發(fā)明涉及的中子射線減速材料(3)，其特征在于，在上述中子射線減速材料(1)或者(2)中，所述中子射線減速材料是所述由mgf2構(gòu)成的氟化物燒結(jié)體重疊而構(gòu)成。

另外本發(fā)明涉及的中子射線減速材料(4)，其特征在于，在上述任一中子射線減速材料(1)～(3)中，所述由mgf2構(gòu)成的氟化物燒結(jié)體的厚度為60mm以上。

根據(jù)上述中子射線減速材料(1)～(4)，其具有在向bnct裝置上設(shè)置時或者該裝置進(jìn)行操作時，即使施加中子射線照射沖擊，也不會發(fā)生破裂、碎片等的損傷的機(jī)械強度。因此能夠提供具有良好的減速性能且具有容易進(jìn)行操作的機(jī)械強度的中子射線減速材料。

附圖說明

圖1是mgf2-caf2二元系狀態(tài)圖。

圖2是表示臨時燒結(jié)步驟的加熱條件和臨時燒結(jié)體的收縮率的關(guān)系的圖。

圖3是表示在氮氣環(huán)境中的燒結(jié)步驟的加熱條件和燒結(jié)體的生成狀態(tài)的關(guān)系的圖。

圖4是顯示將作為減速材料的mgf2燒結(jié)體和caf2燒結(jié)體重合構(gòu)造時，減速后中子射線種類變化的圖(減速后所混入的高速中子射線量和適合治療的超熱中子射線量的變化)。

圖5是顯示mgf2燒結(jié)體的相對密度和減速后的中子射線種類變化的表。

圖6是顯示實施例、比較例測定數(shù)據(jù)的表。

具體實施方式

下面根據(jù)圖示說明本發(fā)明涉及的用于中子射線減速的氟化物燒結(jié)體以及中子射線減速材料的實施方式。

實施方式所涉及的適合用于中子射線減速的氟化物燒結(jié)體的制造中，使用高純度(純度為99.9wt％)的mgf2粉末，相對于所述粉末100，例如添加(外乘)0.03～0.5wt％的羧甲基纖維素(cmc)溶液作為燒結(jié)助劑，混煉后作為起始原料。

在規(guī)定尺寸的型板內(nèi)充填所述原料后，使用單軸加壓機(jī)在成形壓力為5mpa以上，進(jìn)行壓縮，然后進(jìn)一步將該成形品用冷間等方面加壓成形(cip)機(jī)在成形壓為5mpa以上進(jìn)行成形。

將該cip成形品在大氣環(huán)境中，550～600℃溫度范圍內(nèi)加熱，進(jìn)行臨時燒結(jié)，將該臨時燒結(jié)品在大氣中或者惰性氣體環(huán)境中在發(fā)泡開始溫度(通過使用示差熱分析計測定而確定的所述溫度，約850℃)的直下溫度范圍(750～840℃)下加熱5～12小時。通過該加熱，使燒結(jié)更加均一地進(jìn)行之后，在固溶體開始生成的溫度領(lǐng)域附近，即900～1100℃的溫度范圍內(nèi)，加熱0.5～3小時，之后冷卻，制造致密構(gòu)造的mgf2燒結(jié)體。

如上，在圖1所示的mgf2-caf2二元系狀態(tài)圖中，開始產(chǎn)生固溶體的溫度為980℃前后的溫度范圍，本發(fā)明的發(fā)明人通過觀察實際使其燒結(jié)的燒結(jié)體的斷面等，推測出單獨的mgf2的情況時，在比該狀態(tài)圖所表示的溫度的980℃還低數(shù)10度的溫度起，就開始產(chǎn)生固溶體的可能性高。因此，固溶體開始生成的溫度范圍附近定為900℃以上，認(rèn)為即使在不到980℃加熱的情形下也生成固溶體。

原料mgf2的粉碎，是在罐磨機(jī)中充填球磨機(jī)用的球，在其中充填3kg原料，混煉一周，粉碎。使用氧化鋁制的內(nèi)徑為200mm，長度為250mm的罐磨機(jī)，所充填的球是氧化鋁制，φ5：1800g、φ10:1700g、φ20：3000g、φ30：2800g的。粉碎后原料的粒度使用堀場制造所制的la-920型激光回析·散亂式粒度分布測定裝置進(jìn)行測量。中位粒徑大致為1.2～1.3μm。

燒結(jié)助劑選定為所述cmc和硬脂酸鈣二種，改變各自添加比例進(jìn)行調(diào)查每個燒結(jié)助劑的效果的試驗。為了對比，也一并實施了不使用燒結(jié)助劑的試驗。

燒結(jié)助劑的混合是通過將二種燒結(jié)助劑各自以0～2wt％的配比添加，與前述原料的粉碎相同，在罐磨機(jī)中充填球磨機(jī)用的球，混煉一晝夜。

將該混合原料充填到單軸加壓機(jī)的型板(板尺寸為220mmx220mmxh150mm)內(nèi)的后，施以20mpa的加壓，進(jìn)行壓縮成形，接著，將該加壓成形體封入塑料袋，裝填到cip機(jī)成形部(內(nèi)部尺寸：內(nèi)徑350mmx高120mm)，用凈水將該成形部內(nèi)的空間填滿之后，在室溫下通過水壓來改變等方面加壓力，進(jìn)行冷間等方面加壓成形(cip)。

將該cip成形體在大氣環(huán)境中，溫度500～750℃，3～18小時的范圍內(nèi)，改變加熱條件，進(jìn)行臨時燒結(jié)。觀察該臨時燒結(jié)體外觀后，在氮氣環(huán)境中，用6小時時間以一定速度從室溫升溫到800℃，保持同溫度8小時。之后，用2小時時間以一定速度升溫至950℃，保持同溫度1小時，之后用20小時時間冷卻至100℃。觀察取出的燒結(jié)體外觀以及內(nèi)部的致密化狀態(tài)，調(diào)查合適的配合、處理條件和臨時燒結(jié)條件。

結(jié)果是兩種燒結(jié)助劑在效果方面沒有大差異，無燒結(jié)助劑的單軸加壓成形品的形狀維持性能低劣，在往隨后步驟的cip成形步驟操作時，有很多發(fā)生形狀崩壞。在燒結(jié)助劑的配比為0.03wt％以上時，沒有發(fā)現(xiàn)所述的形狀崩壞，另外配比超過0.6wt％時，發(fā)現(xiàn)在臨時燒結(jié)體或者燒結(jié)體上有被視為燒結(jié)助劑殘留物的著色。由此，燒結(jié)助劑配比的合適范圍為0.03～0.5wt％。

cip機(jī)成形壓不足5mpa時，在臨時燒結(jié)、正式燒結(jié)的加熱條件的適當(dāng)化試驗中，任一試驗結(jié)果都是與成形壓在5mpa以上的情況相比，燒結(jié)體的堆密度，降低2％以上。例如，在成形壓為10mpa，同樣燒結(jié)條件燒結(jié)的燒結(jié)體堆密度為2.95g/cm³，與此相對，成形壓為4.8mpa時，燒結(jié)體堆密度為2.86g/cm³,低了3％。發(fā)現(xiàn)將成形壓從5mpa慢慢增加到20mpa，則燒結(jié)后的燒結(jié)體的堆密度有逐漸增加的傾向。進(jìn)行進(jìn)一步慢慢增加成形壓到50mpa的試驗。成形壓在20mpa以上時，臨時燒結(jié)體，燒結(jié)體堆密度的增加，僅停留在增加少量，沒有發(fā)現(xiàn)5～20mpa之間那樣的直線上升。由此，將成形壓的適當(dāng)值定為5mpa以上，更優(yōu)選20mpa以上。

成形體在大氣環(huán)境中的臨時燒結(jié)條件如圖2所示，在加熱溫度不到550℃時與成形體的尺寸相比，僅有少許的收縮，在610℃以上時該收縮變大，收縮的控制變得困難。由此，臨時燒結(jié)溫度的合適范圍為550～600℃。

另外，加熱時間的適當(dāng)值，如圖2所示，從收縮速度的評價可以判斷在550℃時，8～9小時是最合適的，4～10小時是合適的。600℃時6～8小時是最合適的，4～10小時是合適的。根據(jù)這些結(jié)果，將臨時燒結(jié)的加熱條件定為在大氣環(huán)境下550～600℃，加熱4～10小時。

以下說明在制造適合用于中子射線減速材料的mgf2燒結(jié)體方面重要的正式燒結(jié)步驟及其燒結(jié)機(jī)構(gòu)。

以下說明表現(xiàn)燒結(jié)步驟進(jìn)行程度的用語“一次凝集過程”、“二次凝集過程”等的定義。“一次凝集過程”是指燒結(jié)的前半階段，在該初期階段粒子與粒子的間隔逐漸變窄，粒子的間的空隙也變窄。進(jìn)而粒子間的接觸部分變大，其之間的空隙變小。只是該空隙的大多數(shù)通過開氣孔與周圍環(huán)境相通。截止到該階段為止稱為“一次凝集過程”。

一次凝集過程結(jié)束，再進(jìn)一步進(jìn)行燒結(jié)，開氣孔就漸漸地減少，逐漸變成閉氣孔。大體上，該閉氣孔化階段和包含其的后的脫泡、致密化階段，稱為“二次凝集過程”。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過原料的微粉碎、粒度調(diào)整、燒結(jié)助劑的混煉、單軸加壓成形、cip成形、臨時燒結(jié)等，使臨時燒結(jié)體的粒子間空隙變小，而且該空隙不是集合在一起而是均勻分散(一次凝集過程的前半階段)。

在隨后的正式燒結(jié)步驟的升溫過程中，逐漸使加熱溫度上升，從臨時燒結(jié)溫度范圍(550～600℃)附近起，粒子之間開始匯集，接著，比固溶體開始生成的980℃還低的多的溫度范圍起，固相間反應(yīng)開始,與此同時，粒子間的凝集也進(jìn)行，粒子間距離變短，空隙變小。但是由于臨時燒結(jié)程度的較低溫度(550℃附近的溫度)，短時間的加熱，所以大半部分空隙依然是保持開氣孔狀態(tài)(一次凝集過程的后半階段)。

據(jù)說一般情況下，固相間反應(yīng)是從比該溫度低10％程度或者低于超過10％程度以上的溫度范圍起開始的。本發(fā)明發(fā)明人通過觀察預(yù)備試驗的燒結(jié)體斷面等，認(rèn)為固相間反應(yīng)從比一般所說的溫度還低的溫度范圍開始，從大概500℃程度開始。其根據(jù)為在臨時燒結(jié)的合適溫度下限的550℃時，燒結(jié)已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng)程度，與成形體相比，臨時燒結(jié)體收縮嚴(yán)重。在該預(yù)備試驗中，堆體積大概收縮了10～20vol％。在該溫度范圍內(nèi)，以緩慢的反應(yīng)速度進(jìn)行，在大概700℃附近或者其上的980℃以下的溫度范圍內(nèi)，具有相當(dāng)大的反應(yīng)速度。

另外，這里應(yīng)該注意的是在約850℃以上的溫度范圍內(nèi)，原料的一部分氣化，發(fā)生的微細(xì)氣泡(發(fā)泡氣體)的動作。進(jìn)行850℃以上加熱時，該氣泡的發(fā)生顯著，所以認(rèn)為應(yīng)該盡可能進(jìn)行短時間的加熱。

以下，說明原料粒子的微觀舉動。從超過開始生成固溶體的980℃附近開始，從mgf2微粒子所存在的粒子界面附近開始熔融，mgf2固溶體開始生成。如基于圖1所說明的那樣，本發(fā)明人從預(yù)備試驗的燒結(jié)體斷面觀察等，推定mgf2單獨的情況時，實際上從比該溫度低數(shù)十度程度的低溫范圍開始生成固溶體。推定該固溶體填滿粒子間的空隙，其中一部分由于毛細(xì)管現(xiàn)象產(chǎn)生的微細(xì)的空隙也被填入。

另一方面，即使加熱溫度不到980℃，如前述那樣，在約700℃以上長時間加熱的話，固相間反應(yīng)進(jìn)行，隨著時間經(jīng)過，空隙漸漸減少，發(fā)生閉氣孔化，與其相平行閉氣孔內(nèi)的氣體成分?jǐn)U散到燒結(jié)體的本體(母體)內(nèi)，發(fā)生脫泡，成為氣泡少的致密的燒結(jié)體(二次凝集過程)。但是在700℃程度的比較低的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱使其致密化，需要相當(dāng)長的加熱時間，生產(chǎn)性低，不經(jīng)濟(jì)。

這里也應(yīng)該注意在約850℃以上加熱時，由于原料氣化而產(chǎn)生微細(xì)氣泡(發(fā)泡氣體)的存在。推定氣泡中內(nèi)含氟氣體。氟的原子序號為9，原子量為18.998，比空氣重，在輕元素中是比較重的元素。在燒結(jié)體的本體(與母體是同義語)內(nèi)的擴(kuò)散速度慢(難以擴(kuò)散)，一旦形成的氣泡不會簡單地消滅。作為抑制發(fā)泡的方法，可以列舉盡可能避免在發(fā)泡溫度范圍的加熱，另外將在該溫度范圍的加熱停留在短時間內(nèi)等。

以下說明該發(fā)泡氣體以及在燒結(jié)步驟中閉氣孔化，沒能脫泡而殘留的氣泡(以下稱為殘留氣泡)在外觀上的差異。通常的比較短時間的加熱所產(chǎn)生的發(fā)泡氣體的尺寸大概是直徑為數(shù)μm，形狀接近真正球狀。另一方面，殘留氣泡尺寸大中小各式各樣，形狀也不是真球，而是不確定形狀，從形狀的差異可以區(qū)分兩者。但是在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出980℃的高溫加熱，或者在超出980℃的溫度范圍，長時間加熱時，發(fā)泡氣體之間，或者殘留氣泡與發(fā)泡氣體相集合，成長為大的不確定形狀氣泡，從而判別產(chǎn)生的由來變得困難。

隨著二次凝集過程的進(jìn)行，粒子間空隙變小，空隙的全部或者大部分被粒子或者燒結(jié)體的橋部分等包圍，成為閉氣孔(氣泡)。根據(jù)條件通過空隙(開氣孔)脫氣，或者氣泡內(nèi)的氣體成分滲透到粒子、燒結(jié)體的橋部分等的本體內(nèi)，脫氣，氣泡消滅(脫泡現(xiàn)象)。該粒子間的空隙是作為閉氣孔(氣泡)殘留，還是脫氣不作為氣泡殘留、消滅，是決定燒結(jié)體的致密化達(dá)成度、乃至決定燒結(jié)體特性方面的重要要素。特別是在惰性氣體(he、ne等輕元素氣體)環(huán)境下的燒結(jié)時，越是輕元素，越容易擴(kuò)散到細(xì)孔內(nèi)或者燒結(jié)體的本內(nèi)體，毛細(xì)管現(xiàn)象和脫泡現(xiàn)象得以促進(jìn)，氣泡很難殘存，致密化變得容易。為了使全體致密化，連續(xù)且均衡地進(jìn)行一次凝集過程和二次凝集過程是重要的。

本發(fā)明將主要相當(dāng)于一次凝集過程的前半階段的臨時燒結(jié)步驟和主要相當(dāng)于一次凝集過程的后半、二次凝集過程的正式燒結(jié)步驟分開進(jìn)行，兩個凝集過程使燒結(jié)體全體能夠容易均一地進(jìn)行。但是正因為這樣將燒結(jié)步驟分為臨時燒結(jié)和正式燒結(jié)的兩個過程，所以如果加熱條件不合適，就沒有意義了。例如，在臨時燒結(jié)步驟中，超過適當(dāng)范圍的高溫下進(jìn)行加熱，或者在正式燒結(jié)步驟的升溫階段急速加熱，或者正式燒結(jié)步驟的保持溫度為超過適當(dāng)范圍的高溫的話，在燒結(jié)體的外周部和內(nèi)部的致密化程度就會產(chǎn)生顯著差異。成為這樣的狀態(tài)的話，燒結(jié)體內(nèi)部的致密化過程中，脫氣就變得困難，從而內(nèi)部的致密化不充分。因此，根據(jù)尺寸的燒結(jié)步驟的加熱溫度方式的合適化是重要的。

如前所述，截止正式燒結(jié)步驟前的合適條件已經(jīng)很清楚了，為該正式燒結(jié)步驟提供臨時燒結(jié)體的整體已經(jīng)進(jìn)行到一次凝集的前半階段的狀態(tài)。在這里重要的是臨時燒結(jié)體的整體已經(jīng)進(jìn)行到均一地一次凝集的途中。

為了探求適合用于中子射線減速的氟化物燒結(jié)體的制造方法，嘗試實施了各種正式燒結(jié)步驟。

在粉碎的原料mgf2中添加了0.2wt％的cmc作為燒結(jié)助劑的配合原料上，實施單軸加壓成形和cip成形，進(jìn)行在550℃下6個小時的臨時燒結(jié)，得到臨時燒結(jié)體。在所有情況下將加熱時間定為一定的6個小時，燒結(jié)溫度從600℃起到1200℃之間，測定每隔50℃改變的情形下的燒結(jié)體的堆密度。在大致900℃到1100℃的范圍內(nèi)，為超過2.90g/cm³的堆密度，在850℃以下燒結(jié)溫度的情況時，以及與之相反的1150℃以上燒結(jié)溫度的情況時，都是堆密度低于2.90g/cm³。觀察那些燒結(jié)體的斷面，在800℃以下情況時，燒結(jié)部分的橋幅細(xì)，可以判斷為燒結(jié)進(jìn)行的不夠，在850℃時，雖然少但是發(fā)現(xiàn)了開氣孔。在1100℃，在內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有幾個不確定形狀的氣泡，進(jìn)而，在1150℃以上，在內(nèi)部出現(xiàn)了無數(shù)的不確定形狀的氣泡，成為多孔的浮石狀的組織。另外，在所觀察的斷面的全面發(fā)現(xiàn)了無數(shù)個在燒結(jié)體全體的直徑為數(shù)～數(shù)10μm的近似真球形狀的微細(xì)氣泡和徑為10μm以下的不確定形狀的氣泡。該真球形狀的氣泡從其形狀可以判斷為發(fā)泡氣體，而該不確定形狀的氣泡，同樣地從其形狀可以判斷為集合氣泡。

另一方面，本發(fā)明人經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)將這些粉碎的mgf2原料通過示差熱分析計使其升溫的過程中，從800℃的溫度起重量明確開始減少，從850℃起重量急速減少。這意味著從約800℃開始mgf2開始分解·氣化，產(chǎn)生氟氣，即開始升華現(xiàn)象，從850℃左右起該現(xiàn)象開始活躍(也就是呈現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象)。

如上所述，通過該升華，在燒結(jié)體整體產(chǎn)生了微細(xì)氣泡。所產(chǎn)生的微細(xì)氣泡(發(fā)泡氣體)，通過燒結(jié)步驟的進(jìn)行程度、在燒結(jié)體的哪個部位發(fā)生的等，決定是否脫泡、是否作為氣泡殘留等的舉動。

例如在一次凝集過程中，由于燒結(jié)體整體還是主要由開氣孔構(gòu)成，所以大半部分的氣泡通過開氣孔脫泡，作為氣泡殘留下來的很少。在二次凝集過程中，由于燒結(jié)體主要由閉氣孔構(gòu)成，所以大多數(shù)發(fā)泡氣體不能脫泡，作為氣泡殘留下來。另外，可以說基本上是通過迅速地完成二次凝集過程的燒結(jié)，能夠減少殘留氣泡。

由此，從一次凝集過程向二次凝集過程的過渡最好是盡可能地減少時間差將燒結(jié)體整體進(jìn)行推移。但是，沒有時間差地將燒結(jié)體整體進(jìn)行從一次凝集過程向二次凝集過程的過渡是不容易的。

于是本發(fā)明人采取了比較長時間的進(jìn)行在發(fā)泡開始溫度(約850℃)直下的溫度范圍內(nèi)的低溫加熱，完成一次凝集過程和二次凝集過程的前半部分，然后在開始生產(chǎn)固溶體的溫度(980℃)范圍附近進(jìn)行較短時間的加熱，完成二次凝集過程的后半部分的方法。這樣就能夠配合燒結(jié)體整體的燒結(jié)進(jìn)行程度，找到了產(chǎn)生發(fā)泡氣體少的優(yōu)異的燒結(jié)方法。

接著，說明燒結(jié)條件的合適范圍。臨時燒結(jié)在大氣中保持600℃6個小時。該臨時燒結(jié)的尺寸為大致212mmx212mmxt72mm的正方體形狀。

接著，以氮氣環(huán)境作為加熱環(huán)境，加熱方式采取的是，首先將升溫、降溫條件定為各自所要時間的3、6、9小時的三種情況，進(jìn)行了預(yù)備試驗。結(jié)果，在3小時時，在燒結(jié)體上發(fā)生了小的龜裂，其他都是良好的，所以設(shè)定為6小時。

繼續(xù)以氮氣環(huán)境作為加熱環(huán)境，首先使加熱溫度在700～1250℃的范圍內(nèi)變化，在保持時間分別為2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18個小時的11種情況下進(jìn)行試驗。結(jié)果如圖3所示，在750℃以下時，與保持時間無關(guān)系，致密化程度不夠。另外保持時間在4個小時以下，1100℃以外的情形時，致密化程度不充分。另一方面，超過1150℃的加熱溫度，與保持時間無關(guān)，由于燒結(jié)速度太快，氣泡產(chǎn)生的多，保持時間16個小時以上，在燒結(jié)體外周的一部分發(fā)泡，發(fā)生外觀形狀崩壞。

再詳細(xì)地觀看圖3的結(jié)果，850℃加熱時，保持時間在8小時以上時，燒結(jié)狀態(tài)良好，6小時以下時有點燒結(jié)不充分。

900℃時，5小時以上是良好的，4小時以下有點燒結(jié)不充分，16小時以上無法判斷良好與否。

950℃時，5～14個小時是良好的，4小時以下有點燒結(jié)不充分，15個小時以上無法判斷良好與否。

1000℃時，3～8小時良好，10小時以上發(fā)泡多。

1150℃時，在任一保持時間下都發(fā)現(xiàn)很多發(fā)泡。

1200℃時，3小時以下燒結(jié)不充分，4小時以上無法判斷良好與否，或者有過渡溶解等的不良。

800～850℃的比較低的加溫溫度的情況時，保持時間在4～8小時時，稍微有點燒結(jié)不充分，但是本發(fā)明將正式燒結(jié)步驟分為二個階段，還有接下來的后正式燒結(jié)步驟，所以在前燒結(jié)步驟中將評價算作良好。

接著，為了調(diào)查加熱溫度和與燒結(jié)體的堆密度、成品率相當(dāng)?shù)臒Y(jié)體的質(zhì)量減少tg的關(guān)系，使用與上述同樣的臨時燒結(jié)體，保持時間定為一定的6個小時，使加熱溫度在600～1300℃的范圍內(nèi)變化。

結(jié)果判斷為加熱溫度900℃時堆密度大致為2.90g/cm3,堆密度比這個高的燒結(jié)體，與如圖3所示結(jié)果一樣，在后步驟的操作中，不發(fā)生坍塌的麻煩，致密化程度充分。

另一方面，加熱溫度超過1150℃，質(zhì)量減tg為-0.8wt％以上，成品率低下呈顯著狀態(tài)，另外超過這個溫度的上，燒結(jié)體外周的一部分發(fā)泡，外觀形狀崩壞的類的故障發(fā)生。

由圖3結(jié)果可以判斷將燒結(jié)步驟作為一個加熱步驟時的加熱溫度為850～1100℃，保持時間為3～14個小時(在該范圍內(nèi)高溫度則短時間加熱，或者低溫度則比較長時間加熱)為合適條件。

這其中明顯的是例如，實施900℃16小時以上，1000℃14小時以上，1100℃10小時以上的比較長時間的加熱，則發(fā)泡量多，其中一部分集合逐漸成長為大的氣泡。這樣的燒結(jié)體，在其后的步驟的機(jī)械加工步驟中，大氣泡部分發(fā)生龜裂，內(nèi)含成為破裂的原因等的缺陷。

由此，本發(fā)明的發(fā)明人，將正式燒結(jié)的基本方針定為極力抑制發(fā)泡，而且使燒結(jié)反應(yīng)充分進(jìn)行，制造具有隨后的機(jī)械加工步驟中的良好的加工性能的燒結(jié)體。

基本方針是在正式燒結(jié)步驟的最初階段，極力不使其產(chǎn)生發(fā)泡，使燒結(jié)緩慢進(jìn)行，極力不在燒結(jié)體內(nèi)部和其外周部的燒結(jié)的進(jìn)行程度上產(chǎn)生差異。在相同保持時間范圍的加溫溫度為上述所述的800～1000℃的范圍內(nèi)。由于發(fā)泡顯著的溫度為約850℃，所以低于該溫度的840℃以下，即正式燒結(jié)步驟的最初階段的加熱溫度為750～840℃，保持時間為5～12個小時。

在以下的提高燒結(jié)體的燒結(jié)反應(yīng)階段的加熱，在以上的合適條件范圍內(nèi)，固溶體開始生成的溫度的980℃前后的溫度范圍，即900～1100℃。關(guān)于保持時間，提高燒結(jié)反應(yīng)，而且為了抑制發(fā)泡應(yīng)該盡可能短時間，以圖3的結(jié)果和后述的實施例、比較例的事例作為判斷材料，不到0.5小時燒結(jié)反應(yīng)提高不足，4小時以上發(fā)泡過多，所以保持時間定為0.5～3小時。

將環(huán)境氣體變?yōu)楹鈺r其結(jié)果也與氮氣氣體的情況沒有變化，不到800℃時，與保持時間無關(guān)，另外，保持時間在4小時以下時，致密化不充分，1110℃以上時，與氮氣的情況同樣，與保持時間無關(guān)，燒結(jié)速度過快，氣泡產(chǎn)生多，保持時間在4小時以上有發(fā)泡，外觀形狀崩裂情況發(fā)生。

以下，為了調(diào)查加熱溫度和與燒結(jié)體的堆密度、成品率相當(dāng)?shù)臒Y(jié)體的質(zhì)量減tg的關(guān)系，使用與上述同樣的臨時燒結(jié)體，保持時間固定為6小時，使加熱溫度在600～1300℃的范圍內(nèi)變化。結(jié)果為與氮氣的情況相同，加熱溫度900℃時堆密度為約2.90g/cm3,堆密度為該值以上的燒結(jié)體，與氮氣情形相同，在后步驟的操作中沒有崩裂現(xiàn)象，致密化充分。另一方面，加熱溫度在1110℃以上時，質(zhì)量減tg為-0.8％以上，成品率低下呈顯著狀態(tài)，另外，燒結(jié)體外周的部分發(fā)泡，發(fā)生外觀形狀崩裂的類的問題。

因此，判定為加熱溫度900～1100℃，保持時間0.5～2.5小時為適合條件。進(jìn)而加熱溫度950～1050℃，保持時間0.5～3小時時，由于提供給機(jī)械加工時很難發(fā)生破裂等的缺陷，機(jī)械加工性能良好，所以更優(yōu)選的加熱溫度、保持時間為950～1050℃，0.5～3個小時。因此氦氣環(huán)境下的正式燒結(jié)步驟的合適加熱條件與上述氮氣氣環(huán)境的情況相同，正式燒結(jié)步驟的最初加熱為750～840℃，5～12個小時，后步驟的加熱為900～1100℃，0.5～3個小時的保持時間為合適條件。

作為惰性氣體，不限定為氮氣、氦氣，氬氣、氖氣也可以得到同樣的效果。關(guān)于氖氣，與氦氣同樣，由于對該燒結(jié)體的溶解度和擴(kuò)散性高，所以能夠更加促進(jìn)脫泡現(xiàn)象，可以期待與氦氣同等甚至更加改善。

正式燒結(jié)步驟的加熱條件在合適范圍內(nèi)，燒結(jié)體的加工好的狀態(tài)就總是整體致密，一般的陶瓷燒結(jié)體中所發(fā)現(xiàn)的局部大的空隙或者龜裂等，明顯的缺陷部位，在這些燒結(jié)體中沒有看到。

實施例

以下基于實施例更具體地對本發(fā)明進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不限定為這些實施例。

首先說明實施例中對燒結(jié)體所實施的具有代表性的特性評價試驗方法。

在評價中子射線的減速性能中，首先使從加速器射出的射線束沖擊對電極be,通過核反應(yīng)主要產(chǎn)生高能量中子射線(高速中子射線)。接著，使用非彈性散射斷面積大的pb和fe作為前半減速材料，在抑制中子數(shù)量衰減的同時，將高速中子射線減速到指定程度(大概為～1mev)。接著，將其照射需要評價的減速材料(后半減速材料)，通過調(diào)查使其減速后的中子射線進(jìn)行評價。中子射線的內(nèi)容(以下稱為“中子束”)的測定，按照本發(fā)明人所提議的方法(所述非專利文獻(xiàn)3)進(jìn)行。所評價的后半減速材料總厚度為320mm一定值，減速材料的種類為mgf2、caf2的兩種。

進(jìn)而，也進(jìn)行了將mgf2和caf2二層重合情況(總厚度為320mm的一定值)的評價。

這里評價的內(nèi)容是在通過減速材料減速的中子射線中對患者帶來壞影響的可能性高的高速中子射線殘留到什么數(shù)量程度。其結(jié)果顯示在圖4。這里的mgf2以及caf2使用的是相對密度(100x(實際密度)/(真密度)，單位％)都為95±2％的致密燒結(jié)體。

從圖4可以得知隨著作為減速材料的mgf2的層厚的增加(隨著朝向橫軸的右方向)，對患者有可能帶來壞影響的高速中子射線的數(shù)量減少，與只有caf2的情況相比，在只有mgf2時，大約能夠減低約1/3～1/4，可以認(rèn)為mgf2作為減速材料是優(yōu)異的。

接著使用上述評價裝置，以同樣的方法，就mgf2的相對密度(即致密度)對減速性能的影響進(jìn)行了調(diào)查。僅使用mgf2燒結(jié)體作為減速材料，相對密度為90～97％。

其結(jié)果顯示在表1中。越是相對密度高，高速中子射線的混入量就越減少，可以得到作為減速材料的優(yōu)異性能。另外，在堆密度不到92％時，發(fā)現(xiàn)減速性能有大的偏差，高速中子射線的混入量急速增加，或者超熱中子射線的量急劇增加等不穩(wěn)定情況。這個考慮是由于致密度不夠而導(dǎo)致減速性能不充分，產(chǎn)生開氣孔，在燒結(jié)體的加工成形時有不純物混入燒結(jié)體內(nèi)，對減速性能帶來異常影響的緣故。從而判明為了使其發(fā)揮穩(wěn)定的減速性能，需要相對密度為92％以上，即堆密度為2.90g/cm³以上。

作為機(jī)械強度值評價指數(shù)，采用彎曲強度、維氏硬度。彎曲強度的預(yù)備試料按照jisc2141，試料尺寸4mmx46mmxt3mm，對上下面進(jìn)行光學(xué)磨光，按照3點彎曲試驗jisr1601，進(jìn)行試驗。維氏硬度是使用島津制作所制的商品名為“microhardnesstester”的機(jī)器，100g負(fù)荷，負(fù)荷時間為5秒，施壓，測定壓痕的對角長，進(jìn)行以下的硬度換算。

硬度＝0.18989xp/(d)²

這里，p：負(fù)荷(n)，d：壓痕對角線長(mm)

[實施例1]

使用上述“發(fā)明的實施形態(tài)”中所說明的罐磨機(jī)和氧化鋁制的球，將高純度mgf2原料(平均粒徑20μm，純度為99.9wt％以上)粉碎，作為高純度mgf2粉末(平均粒徑1.2μm，純度99.9wt％以上)。在該粉末中以相對于所述mgf2粉末100，0.2wt％的比例添加羥甲基纖維素(cmc)溶液作為燒結(jié)助劑，在罐磨機(jī)中混合12小時后作為起始原料。

將該起始原料充填到型板內(nèi)(型尺寸為220mmx220mmxh150mm)內(nèi)，使用單軸加壓機(jī)，將單軸壓力加到10mpa，進(jìn)行壓縮，成形。

將該加壓成形體(尺寸約220mmx220mmxt85mm)放入厚的塑料袋內(nèi)，脫氣，將封入的成形體裝填到冷間等方加壓成形(cip)機(jī)的成形部(內(nèi)部尺寸：內(nèi)徑350mmxh120mm)。在裝入了該加壓成形體的所述塑料袋和所述cip機(jī)成形部的間隙內(nèi)，填滿凈水后，進(jìn)行成形壓為20mpa的等方加壓，作為通過cip成形的成形體(尺寸約為215mmx215mmxt75mm)。

對該成形體在大氣環(huán)境中實施600℃、5小時的臨時燒結(jié)，作為尺寸約為208mmx208mmxt72mm的臨時燒結(jié)體。

在氮氣環(huán)境中用6個小時時間，以一定的速度將該臨時燒結(jié)體從室溫起升溫到830℃，并保持同一溫度6小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至1000℃，保持該溫度1小時。之后，停止加熱，用大約20個小時的時間自然冷卻(爐冷)到所設(shè)定的取出溫度的100℃，然后，取出。

燒結(jié)體的堆密度，由概略的尺寸(193mmx193mmxt62mm)和重量，算出為3.05g/cm³(相對密度96.8％)。燒結(jié)狀態(tài)良好。由于燒結(jié)體外觀為平面視，正方形形狀，所以這里所說的”堆密度“，是采用所測量的該正方形的2個邊和厚度，通過計算求出堆體積，用所述堆體積除以另外測量的重量來求得的方法。以下，進(jìn)行了同樣的操作。

使用從該燒結(jié)體采取的試料，以所述非專利文3所示的方法，進(jìn)行中子射線減速性能及各種特性評價試驗。其結(jié)果顯示在表1。以下，實施例、比較例都同樣。

中子射線的減速性能，與比較材料的caf2相比，超熱中子射線的減少只有少量程度，對患者帶來壞影響可能性高的高速中子射線量減低到約1/4,因此具有優(yōu)異減速性能。

另外，同樣地如表2所示，其他的機(jī)械強度也沒有問題，良好的。

[實施例2]

使用與上述實施例1相同的起始原料，同樣地針對實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，進(jìn)行550℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到208mmx208mmxt73mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫到750℃，保持同溫度9個小時。之后，用2個小時時間以一定速度，升溫至920℃，保持同溫度2個小時，然后，自然冷卻所到設(shè)定的100℃的取出溫度，然后，取出。燒結(jié)體的大致尺寸為195mmx195mmxt64mm，堆密度為2.90g/cm³(相對密度92.1％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任意一個都是良好的。

[實施例3]

使用與上述實施例1相同的起始原料，同樣地針對實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，進(jìn)行600℃、8個小時的臨時燒結(jié)，得到206.5mmx207mmxt71mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定的速度從室溫升溫到840℃，保持同溫度12個小時。之后，用2個小時時間以一定速度，升溫至1080℃，保持同溫度1個小時，然后，自然冷卻到所設(shè)定的100℃的取出溫度，然后，取出。燒結(jié)體的大致尺寸為192mmx192mmxt61mm，堆密度為3.00g/cm³(相對密度95.2％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任意一個都是良好的。

[實施例4]

使用與上述實施例1相同的起始原料，將該原料充填到單軸加壓成形機(jī)型框內(nèi)，施以單軸加壓壓力70mpa，壓縮，成形，之后，使用冷間等方壓力成形(cip)機(jī)，將成形壓設(shè)定為40mpa，進(jìn)行成形，得到成形體(213mmx214mmxt74mm)。

將該成形體在大氣環(huán)境中實施600℃，10小時的臨時燒結(jié)，得到204.5mmx205mmxt70mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至830℃，保持同溫度12個小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至1080℃，保持同溫度1個小時，的后自然冷卻到所設(shè)定的100℃的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為190.5mmx191mmxt60mm，堆密度為3.07g/cm3(相對密度97.5％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任一種都是良好的。

[實施例5]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，針對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施580℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到206mmx206mmxt70.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至800℃，保持同溫度12個小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至920℃，保持同溫度3個小時，的后自然冷卻到所設(shè)定的100℃的取出溫度，之后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為191.0mmx191.5mmxt62mm，堆密度為3.02g/cm³(相對密度95.9％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任一種都是良好的。

[實施例6]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，針對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施580℃下、7小時的臨時燒結(jié)，得到207mmx207mmxt71.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至830℃，保持同溫度12個小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至1000℃，保持同溫度3個小時，之后自然冷卻到所設(shè)定的100℃的取出溫度，之后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為192.5mmx192.5mmxt63mm，堆密度為2.99g/cm³(相對密度94.9％)，燒結(jié)裝填良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示任一種都是良好的。

[實施例7]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，針對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施580℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到206mmx206mmxt70.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至840℃，保持同溫度8個小時。然后，用2個小時時間以一定速度升溫至980℃，保持同溫度3個小時，然后自然冷卻到設(shè)定的100℃取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為193mmx193.5mmxt62.5mm，堆密度為2.96g/cm³(相對密度94.0％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任一種都是良好的。

[實施例8]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對于同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施560℃、8小時的臨時燒結(jié)，得到207mmx206mmxt70.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至840℃，保持同溫度5個小時。然后，用2個小時時間以一定速度升溫至920℃，保持同溫度3個小時，之后自然冷卻到設(shè)定的100℃的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為194.5mmx194.5mmxt64mm，堆密度是2.91g/cm³(相對密度92.4％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任一種都是良好的。

[實施例9]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施580℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到205mmx205mmxt70.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氦氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至840℃，保持同溫度8個小時。的后，用2個小時時間以一定速度升溫至980℃，保持同溫度3個小時，之后自然冷卻到設(shè)定的100℃取出溫度，的后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為192.5mmx192.5mmxt62mm，堆密度為3.00g/cm³(相對密度95.2％)，燒結(jié)裝填良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，任一種都是良好的。

[實施例10]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對于同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施560℃，6小時的臨時燒結(jié)，得到207mmx207mmxt70.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至770℃，保持同溫度10個小時。的后，用2個小時時間以一定速度升溫至900℃，保持同溫度3個小時，的后自然冷卻到設(shè)定的100℃的取出溫度。之后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為194.5mmx194.5mmxt64mm，堆密度為2.90g/cm³(相對密度92.1％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示任一種都是良好的。

[實施例11]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對于同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施550℃、8小時的臨時燒結(jié)，得到207mmx207mmxt70mm的臨時燒結(jié)體。

將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至790℃，保持同溫度6個小時。的后，用2個小時時間以一定速度升溫至940℃，保持同溫度1.5個小時，之后自然冷卻到設(shè)定的100℃的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為194.5mmx194.5mmxt64mm，堆密度為2.91g/cm³(相對密度92.4％)，燒結(jié)狀態(tài)良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示任一種都是良好的。

[比較例1]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施530℃、5小時的臨時燒結(jié)，得到208mmx208mmxt73mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至750℃，保持同溫度9個小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至920℃，保持同溫度2個小時，之后冷卻到設(shè)定的100℃的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為195mmx195mmxt64mm，堆密度為2.88g/cm³(相對密度91.4％)，燒結(jié)裝填良好。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，在減速后的中子射線束中，有可能對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，沒有得到充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低，這也是有問題的。

[比較例2]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施580℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到209mmx209mmxt76mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至740℃，保持同溫度4個小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至890℃，保持同溫度2個小時，之后自然冷卻到設(shè)定的100℃的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為198mmx198mmxt68mm，堆密度為2.80g/cm³(相對密度88.9％)，燒結(jié)狀態(tài)為明顯多孔的，給操作帶來不便。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示。在減速后的中子射線束中，有可能對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，沒有得到充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低到無法進(jìn)行測量的程度，這也是有問題的。

[比較例3]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體，在大氣環(huán)境中，實施550℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到208mmx208mmxt73mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至750℃，保持同溫度9小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至880℃，保持同溫度1.5小時，之后自然冷卻到設(shè)定的100℃的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為197mmx196mmxt67mm，堆密度為2.88g/cm³(相對密度91.4％)，燒結(jié)狀態(tài)從外觀上是良好的，但是將燒結(jié)體在磨削機(jī)進(jìn)行完工磨削加工階段，發(fā)現(xiàn)有在燒結(jié)體內(nèi)吸收磨削液的現(xiàn)象。因此對燒結(jié)體內(nèi)的微觀組織進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)形成多數(shù)開氣孔，燒結(jié)不充分。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果，如表2所示，在減速后的中子射線束中，有可能對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，沒有得到充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低，這也是有問題的。

[比較例4]

使用與上述實施例1中同樣的起始原料，對同樣地實施了單軸加壓成形、冷間等方壓力成形(cip)的成形體上，在大氣環(huán)境中，實施600℃、10小時的臨時燒結(jié)，得到208mmx208mmxt73mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6個小時時間以一定速度從室溫升溫至840℃，保持同溫度8小時。之后，用2個小時時間以一定速度升溫至1150℃，保持同溫度3小時，之后自然冷卻到所設(shè)定100℃的的取出溫度，然后取出。燒結(jié)體的大致尺寸為196.5mmx197mmxt68mm，堆密度為2.87g/cm³(相對密度91.1％)，燒結(jié)狀態(tài)為多孔的。調(diào)查燒結(jié)體內(nèi)的微觀組織，組織變得稀疏，觀察到由于激烈的發(fā)泡導(dǎo)致的多空質(zhì)化的痕跡。

中子射線的減速性能以及各種特性的評價結(jié)果，如表2所示，減速后的中子射線束中會對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，不能獲得充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低，這亦成為問題。

[比較例5]

使用與上述實施例1同樣的起始原料，將該原料利用單軸加壓機(jī)充填至型板內(nèi)(型尺寸為220mmx220mmxh150mm)，施以4mpa的單軸加壓，進(jìn)行壓縮、成形。

將該加壓成形體(尺寸約220mmx220mmxt85mm)裝入厚的塑料袋中，脫氣，然后將封入的成形體裝填到冷間等方加壓成形(cip)機(jī)的成形部(內(nèi)部尺寸：內(nèi)徑350mmxh120mm)。將裝入了該加壓成形體的所述塑料袋與所述cip機(jī)成形部的間的縫隙間充滿凈水，實施成形壓為4mpa的等方加壓，作為cip成形的成形體(尺寸約218mmx218mmxt75mm)。

將該成形體在大氣環(huán)境中實施550℃、5小時的臨時燒結(jié)，得到尺寸為211mmx211mmxt73mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6小時時間以一定速度從室溫升溫至740℃，保持同溫度6小時。之后，用2個小時以一定速度升溫至900℃，保持同溫度1小時，之后，停止加熱，用約20個小時自然冷卻到所設(shè)定的取出溫度的100℃，然后取出。

通過大致尺寸(199mmx199mmxt68mm)和重量算出燒結(jié)體的堆密度為2.86g/cm³(相對密度90.8％)，燒結(jié)狀態(tài)是有點多孔的。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果如表2所示，在減速后的中子射線束中有可能對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，沒有獲得充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低，這也成為問題。

[比較例6]

使用與上述實施例1同樣的起始原料，將該原料充填至型板內(nèi)(型尺寸為220mmx220mmxh150mm)，利用單軸加壓機(jī)施以4mpa的單軸加壓，進(jìn)行壓縮、成形。

將該加壓成形體(尺寸約220mmx220mmxt85mm)裝入厚的塑料袋中，脫氣，然后將封入的成形體裝填到冷間等方加壓成形(cip)機(jī)的成形部(內(nèi)部尺寸：內(nèi)徑350mmxh120mm)。將裝入了該加壓成形體的所述塑料袋與所述cip機(jī)成形部的間的縫隙間充滿凈水，實施成形壓為20mpa的等方加壓，作為cip成形的成形體(尺寸約215mmx215mmxt75mm)。

將該成形體在大氣環(huán)境中實施500℃、4小時的臨時燒結(jié)，得到尺寸為211mmx211mmxt72mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中用6小時時間以一定速度從室溫升溫至730℃，保持同溫度5小時。之后，用2個小時以一定速度升溫至900℃，保持同溫度1小時，之后，停止加熱，用約20個小時自然冷卻(爐冷)到所設(shè)定的取出溫度的100℃，然后取出。

通過大致尺寸(198mmx198mmxt68mm)和重量算出燒結(jié)體的堆密度為2.85g/cm³(相對密度90.5％)，燒結(jié)狀態(tài)不充分，有點多孔。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果如表2所示，在減速后的中子射線束中有可能對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，沒有獲得充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低，這也成為問題。

[比較例7]

使用與上述實施例1同樣的起始原料，將該原料利用單軸加壓機(jī)充填至型板內(nèi)(型尺寸為220mmx220mmxh150mm)，施以4mpa的單軸加壓，進(jìn)行壓縮、成形。

將該加壓成形體(尺寸約220mmx220mmxt85mm)裝入厚的塑料袋中，脫氣，然后將封入后的成形體裝填到冷間等方加壓成形(cip)機(jī)的成型部(內(nèi)部尺寸：內(nèi)徑350mmxh120mm)。將裝入了該加壓成形體的所述塑料袋與所述cip機(jī)成形部的間的縫隙間充滿凈水，實施成形壓為20mpa的等方加壓，作為cip成形的成形體(尺寸約218mmx218mmxt75mm)。

將該成形體在大氣環(huán)境中實施550℃、5小時的臨時燒結(jié)，得到尺寸為211mmx211mmxt72.5mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氦氣環(huán)境中用6小時時間以一定速度從室溫升溫至740℃，保持同溫度6小時。之后，用2個小時以一定速度升溫至900℃，保持同溫度1小時，之后，停止加熱，用約20個小時自然冷卻(爐冷)到所設(shè)定的取出溫度100℃，然后取出。

通過大致尺寸(198mmx198.5mmxt67.5mm)和重量算出燒結(jié)體的堆密度為2.89g/cm³(相對密度91.7％)，燒結(jié)狀態(tài)為有點多孔。

中子射線的減速性能以及各種特性評價結(jié)果如表2所示，在減速后的中子射線束中有可能對身體帶來壞影響的高速中子射線殘存很多，沒有獲得充分的減速效果，留下問題。而且機(jī)械強度低，這也成為問題。

[比較材料：caf2]

使用上述磨罐機(jī)和氧化鋁制的球?qū)⒏呒兌鹊腸af2原料(平均粒徑20μm，純度99.9wt％以上)粉碎，制得高純度caf2粉末(平均粒徑1.4μm，純度99.9wt％以上)。在該粉末中以相對于所述caf2粉末100，0.2wt％的比例添加羧甲基纖維素(cmc)作為燒結(jié)助劑，在磨罐機(jī)中混合12小時后，作為起始原料。

使用單軸加壓機(jī)將該原料充填到型板內(nèi)(型尺寸220mmx220mmxh150mm)，施以10mpa的單軸加壓，壓縮，成形。

將該加壓成形體(尺寸約220mmx220mmxt85mm)裝入厚的塑料袋，脫氣，然后裝填到冷間等方加壓成形(cip)機(jī)的成形部(內(nèi)部尺寸：內(nèi)徑350mmxh20mm)。將該裝入了加壓成形體的所述塑料袋與所述cip機(jī)成形部的縫隙的間充滿凈水后，施加20mpa的成形壓，作為cip成形的成形體(尺寸約215mmx215mmxt75mm)。

將該成形體在大氣環(huán)境中實施600℃、6小時的臨時燒結(jié)，得到尺寸為208mmx208mmxt72mm的臨時燒結(jié)體。將該臨時燒結(jié)體在氮氣環(huán)境中以一定速度用6個小時從室溫升溫至870℃，保持同溫度6小時。之后，以一定速度用2小時升溫至1100℃，保持同溫度1小時，然后停止加熱，用約20個小時自然冷卻(爐冷)至所設(shè)定的取出溫度的100℃，然后取出。

根據(jù)大致尺寸(193mmx193mmxt62mm)和重量算出caf2燒結(jié)體的堆密度為3.05g/cm³(相對密度95.9％，caf2的真密度為3.18g/cm²),燒結(jié)狀態(tài)良好。

評價結(jié)果如表2所示，得到致密的燒結(jié)狀態(tài)的燒結(jié)體，機(jī)械強度充分。但是，對于中子射線的減速性能，高速中子射線的殘存量多，留下大的問題。結(jié)果即使caf2燒結(jié)體十分致密，但作為減速材料，其特性與mgf2燒結(jié)體相比是低劣的。

能夠應(yīng)用在用以抑制中子射線等各種放射線的放射速度的減速材料中。