高分子発光材料を用いた次世代粒子飛跡検出器の開発

• Project/Area Number: 16740143
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐藤 朗 大阪大学, 大学院・理学研究科, 特任助手(常勤) (40362610)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 有機EL / シンチレーター / 放射線計測 / 検出器 / 高分子発光材料

Research Abstract

本年度も有機EL蛍光材料の放射線計測への適正評価と選別に重点を置き研究を進めた。
数種類の有機EL蛍光材料について、蛍光/励起スペクトル、蛍光寿命を測定した。さらに、これらの蛍光材料を用いてPseudocumeneまたは水を溶媒とした液体シンチレーターを調合し、その発光量を測定した。評価に使用した有機EL蛍光材料は、PPV、Cumalin6、ADS086BE、ADS128GEである。
蛍光波長ピークは、おおよそ450-500nmの間に位置し、市販の光検出器の感度波長とよく一致した。吸収波長ピークは、340-450nm付近であった。これは、一次溶質として一般に使用されているPPOの発光波長に対応するので、これらの有機EL蛍光材料を二次溶質、PPOを一次溶質としたシンチレーターの作製が可能である。蛍光寿命はどれも2-3ns程度と従来のプラスチックシンチレーターと同等の時間応答を示すことがわかった。
PseudocumeneにPPOと有機EL蛍光材料を溶かした有機溶媒ベースの液体シンチレーターを作製し光量測定を行った。その結果、市販の液体シンチレーター(Bicron社製BC505)と同程度かそれ以上の光量が得られた。
また、水溶性が高いPPV前駆体については、水ベース液体シンチレーターを作製し、同様にその光量を測定した。従来提案されていた界面活性剤を使用した水ベース液体シンチレーター(水+塩化ベンゼトニウム+PPO+bis-MSB)と比較して約1.2倍程度の光量を得た。さらに、水溶性の高い有機EL蛍光材料を用いることで、より高発光な水ベース液体シンチレーターが開発できる感触を得た。
以上の結果から、ここで試験した有機EL蛍光材料については、蛍光波長、蛍光寿命、発光量の観点からみて、高エネルギー実験粒子検出器用発光材料をして十分な性能を持っことがわかった。