Development of novel scintillators based on nanomaterials and its application for selective detection of ionizing radiation

• Project/Area Number: 18206012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied physics, general
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: ASAI Keisuke Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (60231859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KOSHIMIZU Masanori 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40374962)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥22,880,000 (Direct Cost: ¥17,600,000、Indirect Cost: ¥5,280,000); Fiscal Year 2008: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2007: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2006: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
• Keywords: シンチレータ / 量子井戸 / 超微粒子 / 有機無機ハイブリッド / ゾルゲル法 / 中性子検出 / 半導体超微粒子 / ナノ材料

Research Abstract

ナノメートルスケールの半導体材料のもつ発光機能を利用し、発光型の放射線検出素子であるシンチレータの開発を行った。特に、発光の高速な減衰を目指し、半導体超微粒子や二次元構造を含有した単結晶材料を作製し、その性能評価を行った。その結果、二次元構造を有する結晶については、特にX線を検出対象として、高時間分解能・高計数率検出素子として高い性能を有することが明らかとなった。また、超微粒子を利用するアプローチにおいても、ナノ秒以下の高速成分をもつ材料の開発に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Fast Scintillation Processes in CsCl Crystals Comprising Semiconductor Nanocrystals (2009)
  • Author(s): M. Koshimizu, K. Onodera, K. Shibuya, H. Saito and K. Asai
  • Journal Title: Radiat.Phys.Chem. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast Scintillation Processes in CsCl Crystals Comprising Semiconductor Nanocrystals (2009)
  • Author(s): Masanori Koshimizu
  • Journal Title: Radiation Physics and Chemistry (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Excellent timing property of undoped BaCl_2 single crystal scintillator (2008)
  • Author(s): M. Koshimizu, K. Onodera, K. Shibuya, H. Saito, and K. Asai
  • Journal Title: J.Appl.Phys. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Subnanosecond time-resolved x-ray measurements using an organic-inorganic perovskite scintillator (2008)
  • Author(s): S. Kishimoto, K. Shibuya, F. Nishikido, M. Koshimizu, R. Haruki and Y. Yoda
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 93 Pages: 261901-261901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 半導体ナノ材料単結晶を利用した超高速シンチレ-タ開発 (2008)
  • Author(s): 越水正典、澁谷憲悟、浅井圭介
  • Journal Title: 日本結晶成長学会誌 35 Pages: 24-31
• [Journal Article] Organic-Inorganic Hybrid Scintillator for Neutron Detection Fabricated by Sol-Gel Method (2008)
  • Author(s): Masanori Koshimizu, Hiroyuki Kitajima, Takeo Iwai and Keisuke Asai
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys.(Communication) 47 Pages: 5717-5719
  • NAID: 210000065291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 半導体超微粒子を利用した高速シンチレ-タ-材料の開発 (2008)
  • Author(s): 越水正典、渡邉翔太郎、澁谷憲悟、浅井圭介
  • Journal Title: 応用物理 77 Pages: 681-685
  • NAID: 10021109376
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 半導体超微粒子を利用した高速シンチレー久ー材料の開発 (2008)
  • Author(s): 越水正典
  • Journal Title: 応用物理 77 Pages: 681-685
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organic-Inorganic Hybrid Scintillator for Neutron Detection Fabricated by Sol-Gel Method (2008)
  • Author(s): Masanori Koshimizu
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 47 Pages: 5717-5719
  • NAID: 210000065291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of accelerators for the research and development of scintillators (2007)
  • Author(s): Kengo Shibuya, Masanori Koshimizu, Keisuke Asai, Yusa Muroya, Yosuke Katsumura, Naoko Inadama, Eiji Yoshida, Fumihiko Nishikido, Taiga Yamaya, Hideo Murayama
  • Journal Title: Rev.Sci.Instrum. 78 Pages: 83303-83303
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of accelerators for the research and development of scintillators (2007)
  • Author(s): K. Shibuya
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments 78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] チオスピネル化合物におけるイオンビーム誘起準安定伝導相の観測 (2007)
  • Author(s): 束原大貴
  • Journal Title: 放射線化学 82 Pages: 41-46
• [Journal Article] 高速なγ線検出器とTime-of-Flight PETへの応用 (2006)
  • Author(s): 澁谷憲悟、山谷泰賀、斉藤晴雄、越水正典、浅井圭介、稲玉直子、吉田英治、村山秀雄
  • Journal Title: RADIOISOTOPES 55 Pages: 391-402
  • NAID: 10018012742
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超高速放射線検出器の開発における材料化学の挑戦 (2006)
  • Author(s): 越水正典、澁谷憲悟、浅井圭介
  • Journal Title: 化学 61 Pages: 70-71
• [Journal Article] Low-Dimensional Semiconducting Scintillators (2006)
  • Author(s): K.Shibuya
  • Journal Title: Encyclopedia of Sensors 5 Pages: 297-315
• [Journal Article] 高速なγ線検出器とTime-of-Flight PETへの応用 (2006)
  • Author(s): 渋谷憲悟
  • Journal Title: RADIOISOTOPES 55 Pages: 33-44
• [Journal Article] 超高速放射線検出器の開発における材料化学の挑戦 (2006)
  • Author(s): 越水正典
  • Journal Title: 化学 61 Pages: 70-71
• [Presentation] ゾルゲル法によるポリスチレン含有ホウケイ酸ガラス製中性子検出用シンチレ-タ試料の作製 (2009)
  • Author(s): 原田貴正、越水正典、浅井圭介
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学、つくば
• [Presentation] BaC12単結晶のシンチレーション特性・X線検出特性評価 (2009)
  • Author(s): 小野寺和也、越水正典、澁谷憲悟、錦戸文彦、岸本俊二、浅井圭介
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学、つくば
• [Presentation] 半導体ナノ材料を利用した高速シンチレータ開発の現状と今後の課題 (2009)
  • Author(s): 越水正典、澁谷憲悟、浅井圭介
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学、つくば
• [Presentation] ゾルゲル法によるポリスチレン含有ホウケイ酸ガラス製中性子検出用シンチレータの作製と評価 (2009)
  • Author(s): 原田貴正、越水正典、浅井圭介
  • Organizer: 第22回「放射線検出器とその応用」研究会
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構、つくば
• [Presentation] BaC1_2高速シンチレータの高エネルギーX線検出特性評価 (2009)
  • Author(s): 小野寺和也、越水正典、澁谷憲悟、錦戸文彦、岸本俊二、浅井圭介
  • Organizer: 第22回「放射線検出器とその応用」研究会
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構、つくば
• [Presentation] Fast scintillating processes in CsCl crystals comprising semiconductor nanocrystals (2008)
  • Author(s): Masanori Koshimizu
  • Organizer: 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiatio n Chemistry (APSRC)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-08-31
• [Presentation] Luminescent properties of BaCl_2 under VUV excitation (2008)
  • Author(s): K. Onodera, M. Koshimizu and K. Asai
  • Organizer: 2^<nd> Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry(APSRC)
  • Place of Presentation: 早稲田大学国際会議センター、東京
  • Year and Date: 2008-08-29
• [Presentation] 酸化亜鉛を用いた新規シンチレータ材料の開発 (2008)
  • Author(s): 武藤樹、越水正典、浅井圭介
  • Organizer: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 八戸工業大学、八戸
• [Presentation] ゾルゲル法によるプラスチック含有ホウケイ酸ガラス製中性子検出用シンチレータの作製 (2008)
  • Author(s): 原田貴正、越水正典、浅井圭介
  • Organizer: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 八戸工業大学、八戸
• [Presentation] 半導体超微粒子含有シンチレータ材料における発光機構の解析 (2008)
  • Author(s): 越水正典、渡邉翔太郎、澁谷憲悟、浅井圭介
  • Organizer: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 八戸工業大学、八戸
• [Presentation] Fast scintillating processes in CsCl crystals comprising semiconductor nanocrystals (2008)
  • Author(s): M. Koshimizu, S. Watanabe, K. Shibuya, Y. Muroya and K. Asai
  • Organizer: 2^<nd> Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry(APSRC)
  • Place of Presentation: 早稲田大学国際会議センター、東京
• [Presentation] フェネチルアミン臭化鉛シンチレータによるNi-61核共鳴時間スペクトル測定 (2008)
  • Author(s): 岸本俊二、澁谷憲悟、錦戸文彦、越水正典、依田芳卓
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス、船橋
• [Presentation] Ce, Euド-プ型BaCl_2結晶のシンチレーション特性 (2008)
  • Author(s): 小野寺和也、高橋直輝、渡邉翔太郎、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス、船橋
• [Presentation] CsPbCl_3型半導体超微粒子ドープCsCl結晶の発光・シンチレーション特性-バルクCsPbCl_3結晶との比較- (2008)
  • Author(s): 渡邉翔太郎、高橋直輝、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス、船橋
• [Presentation] ゾルゲル法による有機無機ハイブリッドシンチレータの作製と性能評価 (2007)
  • Author(s): 越水正典
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学
  • Year and Date: 2007-09-06
• [Presentation] 有機無機ペロブスカイト型化合物のX線検出用シンチレータへの応用 (2007)
  • Author(s): 高橋直輝、越水正典、浅井圭介
  • Organizer: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス、山形
• [Presentation] ゾルゲル法による中性子検出用有機無機ハイブリッドシンチレータの作製 (2007)
  • Author(s): 越水正典、北嶋浩行、浅井圭介、岩井岳夫
  • Organizer: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス、山形
• [Presentation] ハロゲン化物中に形成される半導体超微粒子を用いた高速シンチレータ材料の開発 (2007)
  • Author(s): 渡邉翔太郎、高橋直輝、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学、札幌
• [Presentation] ゾルゲル法による有機無機ハイブリッドシンチレータの作製と性能評価 (2007)
  • Author(s): 越水正典、北嶋浩行、浅井圭介
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学、札幌
• [Presentation] CsCl : Pb中に形成される半導体超微粒子を用いた高速シンチレータ材料の作製 (2007)
  • Author(s): 渡邉翔太郎、高橋直輝、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • Organizer: 第54回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス、相模原
• [Presentation] 有機無機ペロブスカイト型化合物のシンチレーション特性の温度依存性 (2007)
  • Author(s): 高橋直輝、渡邉翔太郎、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • Organizer: 第54回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス、相模原
• [Presentation] サブナノ秒シンチレータによる高速X線検出器の開発 (2007)
  • Author(s): 岸本俊二、澁谷憲悟、越水正典、春木理恵、錦戸文彦、張小威
  • Organizer: 第20回日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場、広島
• [Presentation] 半導体超微粒子を利用した新規シンチレータ材料の開発 (2006)
  • Author(s): 渡邉翔太郎、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • Organizer: 平成18年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 秋田大学手形キャンパス、秋田
• [Presentation] 有機無機ペロブスカイト型化合物のシンチレ-ション特性評価 (2006)
  • Author(s): 高橋直輝、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • Organizer: 平成18年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 秋田大学手形キャンパス、秋田
• [Presentation] ゾルーゲル法により作製した蛍光体ドープホウケイ酸ガラスのシンチレーション特性評価 (2006)
  • Author(s): 北嶋浩行、越水正典、浅井圭介、室屋裕佐、澁谷憲悟
  • Organizer: 平成18年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 秋田大学手形キャンパス、秋田
• [Presentation] ゾルーゲル法による新規中性子検出用シンチレータの開発 (2006)
  • Author(s): 北嶋浩行、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • Organizer: 第67回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
• [Presentation] 有機無機ペロブスカイト型化合物のシンチレーション特性 (2006)
  • Author(s): 高橋直輝、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • Organizer: 第67回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
• [Presentation] 半導体超微粒子を用いた新規シンチレータ材料の開発 (2006)
  • Author(s): 渡邉翔太郎、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、s室屋裕佐
  • Organizer: 第67回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
• [Presentation] 高エネルギーX線用時間検出器の開発 (2006)
  • Author(s): 岸本俊二、張小威、澁谷憲悟、越水正典、春木理恵
  • Organizer: 第67回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
• [Presentation] X線検出用高速シンチレータの開発 (2006)
  • Author(s): 越水正典、澁谷憲悟、春木理恵、岸本俊二、張小威、浅井圭介
  • Organizer: 第43回アイソトープ・放射線研究発表会
  • Place of Presentation: 日本青年館、東京
• [Presentation] 半導体超微粒子を用いた新規シンチレータ材料の開発
  • Author(s): 渡邉翔太郎、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
• [Book] "Nanostructure for Radiation Detection "Bottom-up Nanofabrication(Katsuhiko Ariga, Hari Singh Nalwa) (2009)
  • Author(s): M. Koshimizu, K. Shibuya and K. Asai
  • Publisher: American Scientific Publishers
• [Book] "Low-Dimensional Semiconducting Scintillators "Encyclopedia of Sensors(Craig A. Grimes, Elizabeth C. Dickey, Michael V. Pishko) (2006)
  • Author(s): K. Shibuya, M. Koshimizu and K. Asai
  • Publisher: American Scientific Publishers