特許 6140752 低α線ビスマス及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6140752

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】低α線ビスマス及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 30/06 20060101AFI20170522BHJP

   C22C 12/00 20060101ALI20170522BHJP

   C22B 3/42 20060101ALI20170522BHJP

   C25C 1/22 20060101ALI20170522BHJP

   B23K 35/26 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   C22B30/06

   C22C12/00

   C22B3/42

   C25C1/22

   B23K35/26 310C

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-70112(P2015-70112)

(22)【出願日】2015年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-191083(P2016-191083A)

(43)【公開日】2016年11月10日

【審査請求日】2016年9月30日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】細川 侑

【審査官】 宮本 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８５２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５８７５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｂ １／００ − ６１／００

Ｃ２５Ｃ １／００ − ７／０８

Ｂ２３Ｋ ３５／００ − ３５／１２

Ｂ２３Ｋ ３５／１６ − ３５／２２

Ｂ２３Ｋ ３５／２４ − ３５／３４

Ｂ２３Ｋ ３５／４０

Ｈ０１Ｌ ２３／２８ − ２３／３１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

α線量が０．００２５ｃｐｈ／ｃｍ²以下である（ただし、α線測定装置におけるα線測定時間をバックグラウンド及び試料とも１０４時間とし、この１０４時間のうち最初の４時間をα線測定室のパージに必要な時間とし、その後５時間から１０４時間後までをα線測定時間とし、このα線測定装置で得られたα線カウント数から、このα線測定装置のバックグラウンドα線カウント数を差し引き、このようにして得られた値を低α線ビスマスのα線量とする）、低α線ビスマス。

【請求項2】

α線量が０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ²以下である、請求項１に記載の低α線ビスマス。

【請求項3】

Ｐｂ含有量が０．１ｐｐｍ以下である、請求項１又は２に記載の低α線ビスマス。

【請求項4】

Ｕ、Ｔｈの含有量が、それぞれ５ｐｐｂ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の低α線ビスマス。

【請求項5】

α線量が２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下であるビスマスを原料として使用し、原料ビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液を調整する工程、
硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液を得る工程（１段目のイオン交換樹脂吸着工程）、
イオン交換ビスマス溶液から電解採取して、電解採取ビスマスを回収する工程、
電解採取ビスマスを、電気分解により硝酸溶液に溶解して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液（電解採取−硝酸ビスマス溶液）を調整する工程、
電解採取−硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液（電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液）を得る工程（２段目のイオン交換樹脂吸着工程）、
電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液から、電解採取して、電解採取ビスマス（電解採取−硝酸−イオン交換−電解採取ビスマス）を回収する工程、
を含む、低α線ビスマスの製造方法。

【請求項6】

前記１段目のイオン交換樹脂吸着工程での通液速度に対して、２段目のイオン交換樹脂吸着工程の通液速度を低くすることを特徴とする、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

原料ビスマスのα線量が０．６ｃｐｈ／ｃｍ²以上、２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下である、請求項５又は６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体の製造等に使用される、α線量を低減させたビスマス、及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

最近の半導体装置等は、高密度化及び動作電圧やセルの容量が低下しているので、半導体チップ近傍の材料からのα線の影響により、ソフトエラーが発生する危険が多くなってきた。そのため、はんだ材料として使用されるビスマスについて、高純度化とともにα線の放射の少ない材料が求められている。

【0003】

特許文献１は、ヘキサフルオロケイ酸や添加剤を用いない、酸（塩酸又は硫酸）のみの電解液において、ｐＨ、電解液中のビスマス濃度、電解液温度、電流密度を制御することで、鉛を１ｐｐｍ以下、ウラン、トリウムをそれぞれ５ｐｐｂ以下、α線量を０．０１ｃｐｈ／ｃｍ²以下を達成できたことを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１８５２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、はんだ材料としての要求に適応できるビスマスであって、従来よりもさらにα線量が低減されたビスマスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、ビスマスの低α線量化について、鋭意研究を行ってきたところ、ビスマスのα線量を低減するために、ポロニウムの含有量を低減させる着想に至った。そして、硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂と接触させて、ポロニウムを吸着後、液と樹脂を分離して硝酸ビスマス溶液を得て、電解採取により金属ビスマスを得る工程を、少なくとも２回繰り返すことで、非常にα線量の低いビスマスを得られることを見いだして、本発明に到達した。

【0007】

したがって、本発明は、次の（１）以下を含む。
（１）
α線量が０．００２５ｃｐｈ／ｃｍ²以下である、低α線ビスマス。
（２）
α線量が０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ²以下である、（１）に記載の低α線ビスマス。
（３）
Ｐｂ含有量が０．１ｐｐｍ以下である、（１）又は（２）に記載の低α線ビスマス。
（４）
Ｕ、Ｔｈの含有量が、それぞれ５ｐｐｂ以下である、（１）〜（３）のいずれかに記載の低α線ビスマス。
（５）
α線量が２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下であるビスマスを原料として使用し、原料ビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液を調整する工程、
硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液を得る工程（１段目のイオン交換樹脂吸着工程）、
イオン交換ビスマス溶液から電解採取して、電解採取ビスマスを回収する工程、
電解採取ビスマスを、電気分解により硝酸溶液に溶解して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液（電解採取−硝酸ビスマス溶液）を調整する工程、
電解採取−硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液（電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液）を得る工程（２段目のイオン交換樹脂吸着工程）、
電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液から、電解採取して、電解採取ビスマス（電解採取−硝酸−イオン交換−電解採取ビスマス）を回収する工程、
を含む、低α線ビスマスの製造方法。
（６）
前記１段目のイオン交換樹脂吸着工程での通液速度に対して、２段目のイオン交換樹脂吸着工程の通液速度を低くすることを特徴とする、（５）に記載の方法。
（７）
原料ビスマスのα線量が０．６ｃｐｈ／ｃｍ²以上、２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下である、（５）又は（６）に記載の方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、α線が最小化された低α線ビスマスを得ることができる。本発明の低α線ビスマスによれば、半導体装置のα線の影響によるソフトエラーの発生を著しく減少できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、ウラン（Ｕ）が崩壊し、²⁰⁶Ｐｂに至るまでの崩壊チェーン（ウラン・ラジウム崩壊系列）を示す図である。

【図2】図２は、ビスマスの溶解・鋳造後の時間経過によるα線量の推移を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明を具体的な実施の形態をあげて以下に詳細に説明する。本発明は以下に開示された具体的な実施の形態に限定されるものではない。

【0011】

［低α線ビスマスの製造方法］
本発明によれば、α線量が２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下であるビスマスを原料として使用し、原料ビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液を調整する工程、硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液を得る工程、イオン交換ビスマス溶液から電解採取して、電解採取ビスマスを回収する工程、電解採取ビスマスを、電気分解により硝酸溶液に溶解して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液（電解採取−硝酸ビスマス溶液）を調整する工程、電解採取−硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液（電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液）を得る工程、電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液から、電解採取して、電解採取ビスマス（電解採取−硝酸−イオン交換−電解採取ビスマス）を回収する工程、を含む方法によって、低α線ビスマスを製造することができる。

【0012】

このように、原料ビスマスを出発材料として、電気分解による硝酸溶解の工程、イオン交換の工程、電解採取の工程を行って、これらの１回目の工程に続けて２回目の工程を再び行うこと、つまりこれらの１回目の工程に続けて、硝酸再溶解の工程、再イオン交換の工程、再電解採取の工程を行うことによって、低α線ビスマスを製造できる。本発明では、１回目の工程に続けて２回目の工程を行うことによって低α線化を実現しているが、２回目の工程と同じ工程のセットを、さらに繰り返して行うことによって、さらに低α線化を行うこともまた、本発明の範囲内である。

【0013】

［ビスマスの低α線化の着想］
ビスマスは全て放射性同位体であり、α線放射に関与する核種は複数存在する。これらの放射性同位体のためにα線量が高いと考えられており、低α線化のためにはこれらα線放射に関与する同位体を分離・除去しなければならず、工業的にα線量の低いビスマスを製造することは無理だと考えられていた。このような技術常識に対して、本発明者は、ビスマスの低α線化への検討を、次のような着想に基づいて鋭意行った。

【0014】

α線を発生する放射性元素は数多く存在するが、多くは半減期が非常に長いか非常に短いためにおそらくは問題にならず、実際に問題になるのはＵ崩壊チェーン（図１参照）における、ポロニウムの同位体²¹⁰Ｐｏから鉛の同位体²⁰⁶Ｐｂに壊変する時に発生するα線であろう。このうち、²⁰⁹Ｂｉは半減期が１．９×１０¹⁹年と非常に長いのでおそらくは問題とならない。²⁰⁹Ｂｉ以外でα線放射に関与する同位体の中で最も半減期が長いのは、²¹⁰Ｂｉであり半減期は５日である（図１参照）。他のα線放射に関与する同位体²¹¹Ｂｉ、²¹²Ｂｉ、²¹⁴Ｂｉは半減期がそれぞれ２分、６１分、２０分と非常に短く、これらの娘核種、孫核種も同様に半減期が非常に短いので、おそらくは問題とならない。図１に示すように、²¹⁰Ｂｉは、²¹⁰Ｂｉ→²¹⁰Ｐｏ→²⁰⁶Ｐｂと壊変し、²¹⁰Ｐｏが²⁰⁶Ｐｂに壊変する時にα線が放射される。²⁰⁶Ｐｂは安定同位体である。

【0015】

ビスマスから放射されるα線量を調査した結果、他の金属では見られないビスマス特有のα線量変化をすることが分かった（図２参照）。通常、例えば錫の場合は溶解・鋳造直後はα線量が低く、時間の経過と共にα線量が増加する。しかし、ビスマスの場合は溶解・鋳造直後にα線量が高く、時間が経過するとα線量が低くなる。このビスマス特有のα線量変化を踏まえて鋭意検討した結果、α線放射に関与するビスマス中の放射性元素の大部分はポロニウムであることが分かった。しかし、²¹⁰Ｐｏの半減期よりも充分に長い時間、すなわち²¹⁰Ｐｏがほとんど崩壊してなくなるほどの長時間かけても、ビスマスのα線量はある一定以下には下がってこない。

【0016】

本発明者は、この原因がビスマス中に²¹⁰Ｐｂが存在し、²¹⁰Ｐｂ→²¹⁰Ｂｉ→²¹⁰Ｐｏ→²⁰⁶Ｐｂの崩壊が起こることによるものと考えた。すなわち、材料中に鉛の同位体²¹⁰Ｐｂ（半減期２２．３年）が含有されていると、時間の経過とともに²¹⁰Ｐｂ→²¹⁰Ｂｉ（半減期５日）→²¹⁰Ｐｏ（半減期１３８日）の壊変（図１）が進み、崩壊チェーンが再構築されて²¹⁰Ｐｏが生じるために、ポロニウムの同位体²¹⁰Ｐｏから鉛の同位体²⁰⁶Ｐｂへの壊変によるα線が発生し、これがビスマスのα線の主要な原因であるとの仮説に到達した。

【0017】

この仮説によれば、ポロニウムの除去が、ビスマスの低α線化に有効であること、好ましくは鉛の除去もまた、ビスマスの低α線化に有効であることが導かれる。この着想に基づいて、本発明者は、工業的にα線量の低いビスマスを製造することを可能とする、本発明に到達した。尚、本発明で使用する「ｐｐｍ」の単位表記は、「重量ｐｐｍ（ｗｔｐｐｍ）」を意味する。金属ビスマスのα線カウント数は、Ｏｒｄｅｌａ社製のＧａｓ Ｆｌｏｗ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｎｔｅｒモデル８６００Ａ−ＬＢを用いて測定した場合のα線量を示す。該装置においては、使用するガスを９０％アルゴン−１０％メタンとし、測定時間をバックグラウンド及び試料とも１０４時間とした。測定時間のうち最初の４時間は測定室パージに必要な時間とし、その後５時間から１０４時間後まではデータの測定に必要な時間とした。測定装置から微量のα線（バックグラウンド（ＢＧ）α線）が出るため、α線カウント数の測定データからバッググラウンドα線カウント数を差し引いた値を、金属ビスマスのα線カウント数として評価した。金属ビスマスのα線カウント数は電解採取から３ヶ月以内に測定した結果を意味する。

【0018】

［原料ビスマス］
原料ビスマスとしてはα線量が低い金属ビスマスが望ましい。例えば、表面α線量が、２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下、好ましくは、０．６ｃｐｈ／ｃｍ²以上２．０ｃｐｈ／ｃｍ²以下であるものを使用できる。これらは、目標とするα線の低減値によって、適宜使用することができる。

【0019】

［硝酸溶解］
電気分解によって原料ビスマスを硝酸溶解して、ビスマス濃度が５〜５０ｇ／Ｌ、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液を調製する。この電気分解によって原料ビスマスを硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去することができる。硝酸溶液のビスマス濃度は、５〜５０ｇ／Ｌとすることが好ましく、５ｇ／Ｌよりも低いと生産効率が悪く、５０ｇ／Ｌよりも多いとビスマス化合物の沈澱が生じ、歩留りが悪くなる。硝酸溶液のｐＨは０．０〜０．４が好ましく、ｐＨが０．０よりも低いと多くの薬品量が必要となり、０．４よりも高いとビスマスの溶解度が下がって充分なビスマス濃度を得ることが難しくなる。

【0020】

［イオン交換］
硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウム（Ｐｏ）をイオン交換樹脂で交換除去して、ビスマス溶液（イオン交換ビスマス溶液）を得る。イオン交換樹脂への接触は、公知の手段で行うことができ、例えば、イオン交換樹脂を充填したカラムに硝酸ビスマス溶液を通液して接触させてもよく、あるいは硝酸ビスマス溶液中へイオン交換樹脂を投入した後に、固液分離してもよい。

【0021】

イオン交換樹脂としては、陽イオン交換樹脂を好適に使用できる。陽イオン交換樹脂の陽イオン交換基としては、例えば、−ＳＯ₃Ｈ基、−ＣＯＯＨ基を挙げることができる。好適な実施の態様において、−ＳＯ₃Ｈ基を陽イオン交換基として有する樹脂が好ましい。イオン交換樹脂の樹脂としては、上記処理に耐えられる樹脂であれば特に制限はなく、例えば、スチレン系、ジビニルベンゼン系、アクリル系、メタクリル系等の樹脂を挙げることができる。好適な実施の態様において、スチレン系の樹脂が好ましい。

【0022】

イオン交換樹脂の容量は、硝酸ビスマス溶液の体積と濃度に応じて、適宜選択して使用することができるが、好ましくは硝酸ビスマス溶液１００Ｌあたり５００ｍＬ以上２Ｌ以下とすることができ、５００ｍＬより低容量ではポロニウムの樹脂吸着性が下がり、ポロニウム除去効率が下がり、２Ｌより高容量では、樹脂の使用量が増加して処理コストが高くなり、さらに樹脂に吸着されるビスマスの量が増えて歩留りが低下する。

【0023】

イオン交換樹脂カラムを使用する場合に、硝酸ビスマス溶液のカラムへの通液速度は、好ましくは、８Ｌ／ｈ以上１５Ｌ／ｈ以下であり、８Ｌ／ｈより低速度では処理時間がかかり、１５Ｌ／ｈを超えると通液速度が速すぎて、吸着されずに通過するポロニウムが増加し、後述の再イオン交換時に取り除ききれなくなる恐れがある。

【0024】

［電解採取］
イオン交換後に固液分離した溶液（イオン交換ビスマス溶液）から電解採取して、ビスマス（電解採取ビスマス）を回収する。この電解採取により、ビスマスよりも電位的に卑な元素を除去することができる。これにより、効果的にビスマスを高純度化できる。電解採取の条件としては、公知の条件を使用することができる。

【0025】

［硝酸再溶解］
電解採取ビスマスを、電気分解により硝酸溶液に溶解（再溶解）して、ビスマス濃度５〜５０ｇ／Ｌである、ｐＨ０．０〜０．４の硝酸ビスマス溶液（電解採取−硝酸ビスマス溶液）を調整する。この硝酸再溶解は、上述の硝酸溶解と同様の手順で行うことができる。

【0026】

［再イオン交換］
電解採取−硝酸ビスマス溶液を、イオン交換樹脂に接触させて、溶液中のポロニウムをイオン交換樹脂で交換除去したイオン交換ビスマス溶液（電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液）を得る。イオン交換樹脂の容量は、前述のイオン交換と同様に、硝酸ビスマス溶液の体積と濃度に応じて、適宜選択して使用することができるが、好ましくは硝酸ビスマス溶液１００Ｌあたり５００ｍＬ以上２Ｌ以下である。イオン交換樹脂カラムを使用する場合、通液速度は好ましくは４Ｌ／ｈ以上８Ｌ／ｈ以下であり、４Ｌ／ｈより低速度では処理時間がかかり、８Ｌ／ｈを超えると通液速度が速すぎて、吸着されずに通過するポロニウムが増加する。１回目のイオン交換時よりも２回目の方が液中のポロニウムの濃度が薄いため、通液速度を遅くする必要がある。

【0027】

［再電解採取］
電解採取−硝酸−イオン交換ビスマス溶液から、電解採取して、電解採取ビスマス（電解採取−硝酸−イオン交換−電解採取ビスマス）を回収する。この再電解採取は、上述の電解採取と同様の手順で行うことができる。

【0028】

［低α線ビスマス］
本発明による低α線ビスマスは、表面α線量が０．００２５ｃｐｈ／ｃｍ²以下、好ましくは０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ²以下、さらに好ましくは０．００１８ｃｐｈ／ｃｍ²以下である。このような低α線量の金属ビスマスは、これまで製造されていない。本発明による低α線ビスマスは、好ましくはＰｂ含有量が０．１ｐｐｍ以下である。本発明による低α線ビスマスは、好ましくはＵ、Ｔｈの含有量が、それぞれ５ｐｐｂ以下である。このような含有量とすることで、経時的に到達するであろう表面α線量を含めて、極めて低減された低α線ビスマスとすることができる。

【0029】

本発明の低α線ビスマスは、これを合金とした場合にも、ビスマス由来のα線に関し、同様に優れた低α線化を実現できる。本発明の低α線ビスマスを含有する合金もまた本発明の範囲内である。

【実施例】

【0030】

以下に、実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。

【0031】

［実施例１］
［ビスマスの精製］
α線量が１．８１ｃｐｈ／ｃｍ²である原料ビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去した。この硝酸ビスマス溶液は、Ｂｉ濃度４０．０ｇ／Ｌ、ｐＨ＝０．３、１００Ｌを用いた。
この硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂（三菱化学社製、ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ、陽イオン交換基：スルホン酸基（−ＳＯ³Ｈ））２Ｌを充填したカラムに１５Ｌ／ｈで通液した。
次に、上記通液後の液１を用いて、２５Ａ、０．４８Ａ／ｃｍ²で電解採取してビスマスよりも電位的に卑な元素を除去し、金属ビスマスを得た。
上記得られたビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去した。この硝酸ビスマス溶液は、Ｂｉ濃度３９．２ｇ／Ｌ、ｐＨ＝０．３、１００Ｌを用いた。
この硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂２Ｌを充填したカラムに８Ｌ／ｈで通液した。
次に、上記通液後の液２を用いて、２５Ａ、０．４８Ａ／ｃｍ²で電解採取してビスマスよりも電位的に卑な元素を除去し、金属ビスマスを得た。

【0032】

［α線測定］
得られた金属ビスマスをα線測定装置でα線量を測定した。金属ビスマスのα線カウント数は、Ｏｒｄｅｌａ社製のＧａｓ Ｆｌｏｗ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｎｔｅｒモデル８６００Ａ−ＬＢを用いて測定した場合のα線量を示す。該装置においては、使用するガスを９０％アルゴン−１０％メタンとし、測定時間をバックグラウンド及び試料とも１０４時間とした。測定時間のうち最初の４時間は測定室パージに必要な時間とし、その後５時間から１０４時間後まではデータの測定に必要な時間とした。測定装置から微量のα線（バックグラウンド（ＢＧ）α線）が出るため、α線カウント数の測定データからバッググラウンドα線カウント数を差し引いた値を、金属ビスマスのα線カウント数として評価した。その結果、原料ビスマスのα線量と精製して得られたビスマスのα線量を表１に示す。表１に示すように、原料の表面α線量は１．８１ｃｐｈ／ｃｍ²であったが、１回目の精製後は０．５２ｃｐｈ／ｃｍ²、２回目の精製後は０．００１８ｃｐｈ／ｃｍ²となり、α線量の低下は顕著であった。また、ＧＤＭＳ（グロー放電質量分析法）により得られたビスマスを分析したところ、Ｐｂの含有量は０．１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈの含有量はそれぞれ５ｐｐｂ以下であった。

【0033】

【表1】

【0034】

［実施例２］
［ビスマスの精製］
α線量が１．９５ｃｐｈ／ｃｍ²である原料ビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去した。この硝酸ビスマス溶液は、Ｂｉ濃度４２．６ｇ／Ｌ、ｐＨ＝０．３、１００Ｌを用いた。
この硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂５００ｍＬを充填したカラムに８Ｌ／ｈで通液した。
次に、上記通液後の液３を用いて、５０Ａ、０．９５Ａ／ｃｍ²で電解採取してビスマスよりも電位的に卑な元素を除去し、金属ビスマスを得た。
上記得られたビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去した。この硝酸ビスマス溶液は、Ｂｉ濃度４１．３ｇ／Ｌ、ｐＨ＝０．３、１００Ｌを用いた。
この硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂５００ｍＬを充填したカラムに４Ｌ／ｈで通液した。
次に、上記通液後の液４を用いて、５０Ａ、０．９５Ａ／ｃｍ²で電解採取してビスマスよりも電位的に卑な元素を除去し、金属ビスマスを得た。

【0035】

［α線測定］
得られた金属ビスマスをα線測定装置でα線量を実施例１と同様の方法で測定した。原料ビスマスのα線量と精製して得られたビスマスのα線量を表２に示す。表２に示すように、原料の表面α線量は１．９５ｃｐｈ／ｃｍ²であったが、１回目の精製後は０．３３ｃｐｈ／ｃｍ²、２回目の精製後は０．０００５ｃｐｈ／ｃｍ²となり、α線量の低下は顕著であった。また、ＧＤＭＳ（グロー放電質量分析法）により得られたビスマスを分析したところ、Ｐｂの含有量は０．１ｐｐｍ以下であった。Ｕ、Ｔｈの含有量はそれぞれ５ｐｐｂ以下であった。

【0036】

【表2】

【0037】

［比較例１］
［ビスマスの精製］
α線量が２．２５ｃｐｈ／ｃｍ²である原料ビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去した。この硝酸ビスマス溶液は、Ｂｉ濃度４２．６ｇ／Ｌ、ｐＨ＝０．３、１００Ｌを用いた。
この硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂３００ｍＬを充填したカラムに１７Ｌ／ｈで通液した。
次に、上記通液後の液５を用いて、５０Ａ、０．９５Ａ／ｃｍ²で電解採取してビスマスよりも電位的に卑な元素を除去し、金属ビスマスを得た。
上記得られたビスマスを電気分解により硝酸溶液に溶解し、ビスマスよりも電位的に貴な元素を除去した。この硝酸ビスマス溶液は、Ｂｉ濃度４０．３ｇ／Ｌ、ｐＨ＝０．３、１００Ｌを用いた。
この硝酸ビスマス溶液を陽イオン交換樹脂３００ｍＬを充填したカラムに１０Ｌ／ｈで通液した。
次に、上記通液後の液６を用いて、５０Ａ、０．９５Ａ／ｃｍ²で電解採取してビスマスよりも電位的に卑な元素を除去し、金属ビスマスを得た。

【0038】

［α線測定］
得られた金属ビスマスをα線測定装置でα線量を測定した。原料ビスマスのα線量と精製して得られたビスマスのα線量を表３に示す。表３に示すように、原料の表面α線量は２．２５ｃｐｈ／ｃｍ²であったが、１回目の精製後は０．７８ｃｐｈ／ｃｍ²、２回目の精製後は０．００４２ｃｐｈ／ｃｍ²となり、α線量は低下したが、実施例と対比すれば充分ではなかった。

【0039】

【表3】

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明によれば、α線が最小化された低α線ビスマスを得ることができる。本発明は産業上有用な発明である。

【図1】

【図2】