Synthesis of lithium nitride for neutron production target of BNCT by lithium deposition and ion implantation

リチウムその場蒸着及びイオン注入法によるBNCT用中性子生成ターゲットに用いる窒化リチウムの作成

石山 新太郎; 馬場 祐治  ; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Ishiyama, Shintaro; Baba, Yuji; Fujii, Ryo*; Nakamura, Masaru*; Imahori, Yoshio*

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の中性子源として、プロトン照射により発生する中性子を用いることが計画されており、そのための中性子発生用ターゲットとして金属リチウムが候補に挙がっている。しかし金属リチウムは熱的に不安定であり、高フルエンスのイオン照射によりブリスタリングを起こすという問題がある。そこで熱的に安定な窒化リチウムに着目し、真空中でリチウムをその場蒸着した後、低エネルギー窒素イオンを照射することにより窒化リチウムのその場生成を試みた。表面状態変化を放射光光電子分光法で調べた結果、表面層には化学量論組成(LiN)に近い窒化リチウム層が生成していることがわかった。また得られた窒化リチウム層は、空気中に3か月間放置しても安定であり、BNCTの中性子発生用ターゲットとして有望であることがわかった。

To achieve high performance of BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) device, lithium nitride target for neutron production was synthesized by in-situ vacuum deposition and nitridation techniques. Following conclusions were derived; (1) Uniform lithium layer of a few hundreds nanometer was formed on Pd/Cu multilayer surface by vacuum deposition technique using metallic lithium as a source material. (2) Lithium nitrides were formed by nitridation by the implantation of low-energy nitrogen ions on the deposited lithium layer surface. The chemical states of the nitridated zone were close to the stoichiometric lithium nitride, LiN. (3) This nitridated zone formed on surface of four layered lithium target is stable for three months in air condition. The nitridation is effective to protect lithium target from degradation by unfavourable reactions.