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高線量場計測を目指した近赤外発光シンチレータの開発

Research Project

Project/Area Number 19J22402
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

赤塚 雅紀  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsシンチレータ / 近赤外 / 単結晶 / 高線量
Outline of Research at the Start

本研究の概要は、新規近赤外発光シンチレータの開発を行うことである。シンチレータは放射線を紫外・可視・近赤外域の光子に即発的に変換する機能性材料であり、陽電子断層撮影装置(PET)やX線CTといった医療装置をはじめ、資源探査、セキュリティ、原子炉モニタリングなど幅広く利用されている。本研究では自身でシンチレータの材料設計を行い、実際に作製、特性評価を行うことで、上記で述べたように新規近赤外発光シンチレータの開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では高線量場計測応用を想定した新規近赤外発光シンチレータの開発を目的として研究を行った。昨年度作製したNd添加GdVO4単結晶が近赤外発光シンチレータとして良好な特性を示していたため、本年度もバナデート単結晶をホストとし、発光中心として近赤外域に発光遷移を持つNd元素を選択・最適な添加濃度の検討を行うことで、近赤外域で高い発光効率を有するシンチレータの開発を行った。LaVO4やLuVO4単結晶に近赤外域に発光遷移を持つNd元素を発光中心として添加した単結晶を作製しシンチレーション特性を測定した。結果的に放射線検出器としての特性はNd添加LaVO4は60 mGyから60Gy/hの範囲の線量率応答特性、Nd添加LuVO4は60 mGyから60Gy/hの範囲の線量率応答特性を示しており、Nd添加LuVO4の結果は現在報告されている近赤外発光シンチレータの中でも一番性能が高いものと同等であることを明らかにした。これらの研究結果を取りまとめ、国内外で開催された学会に積極的に参加し、ポスター及び口頭発表を行い、主著論文として2編投稿した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] Characterization of Nd: LaVO4 single-crystal scintillator emitting near-infrared photons2022

    • Author(s)
      Akatsuka Masaki、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Issue: SB Pages: SB1025-SB1025

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac2627

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scintillation Properties of Nd-doped LuVO4 Single Crystals2022

    • Author(s)
      M. Akatsuka, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 34 Pages: 619-627

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] X-ray-induced luminescence properties of Nd-doped GdVO42021

    • Author(s)
      M. Akatsuka, H. Kimura, D. Onoda, D. Shiratori, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optical and Scintillation Properties of YAlO3 Doped with Rare-Earths Emitting Near-infrared Photons2020

    • Author(s)
      M. Akatsuka, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 32 Issue: 4 Pages: 1373

    • DOI

      10.18494/SAM.2020.2743

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2020-04-20
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Scintillation properties of GdAlO3 crystals doped with different concentrations of tm2020

    • Author(s)
      Akatsuka Masaki、Okada Go、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Journal of Luminescence

      Volume: 228 Pages: 117610-117610

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2020.117610

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scintillation properties of Nd-doped MSiO3 (M = Ca, Sr, Ba) single crystals2020

    • Author(s)
      M. Akatsuka, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Journal Title

      Radiation Measurement

      Volume: 133 Pages: 106298-106298

    • DOI

      10.1016/j.radmeas.2020.106298

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scintillator and dosimeter properties of Ce3+ doped CaF2single bondAlF3single bondAlPO4 glasses2019

    • Author(s)
      M. Akatsuka, K. Shinozaki, D. Nakauchi, T. Kato, G.Okada, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Journal Title

      Optical Materials

      Volume: 94 Pages: 86-91

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2019.04.064

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of Nd-doped Gd2O3-CaO-SiO2-B2O3 glass scintillator emitting near infrared photons2021

    • Author(s)
      M. Akatsuka, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida,
    • Organizer
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scintillation and optical properties of Ce-doped 40LiF-10Al2O3-50B2O3 glasses2021

    • Author(s)
      M. Akatsuka, K. Shinozaki, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Radioluminescence properties of (C6H5C2H4NH3)2(Pb,Ca)Br4 with self-organized two-dimensional quantum confinement structure2021

    • Author(s)
      M. Akatsuka, N. Kawano, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida,
    • Organizer
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 希土類添加LiNbO3単結晶の放射線誘起蛍光特性2021

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第19回次世代先端光科学研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ndを添加したY(Al1-x, Gax)O3単結晶のシンチレーション特性2021

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第19回次世代先端光科学研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高線量場計測を想定したLuVO4近赤外発光シンチレータの開発2021

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第19回次世代先端光科学研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Floating Zone 法により作製したNd添加GdVO4単結晶の近赤外シンチレーション特性2021

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Nd添加LaVO4単結晶のシンチレーション特性におけるNd濃度依存性2021

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Ce添加Gd2O3-Ga2O3-SiO2-B2O3ガラスの光学及びシンチレーション特性2021

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 近赤外光を発するNd 添加Gd2O3-CaO-SiO2-B2O3ガラスシンチレータの開発2020

    • Author(s)
      赤塚雅紀, Kantuptim Prom, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Ndを添加したケイ酸塩ガラスの放射線検出特性2020

    • Author(s)
      赤塚雅紀, Kantuptim Prom, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第40回電子材料研究討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Nd添加Gd2O3-CaO-SiO2-B2O3ガラスの近赤外シンチレーション特性2020

    • Author(s)
      赤塚雅紀, Kantuptim Prom, 中内大介, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of (C6H5C2H4NH3)2Pb1-xMgxBr4 as a two-dimensional quantum confinement scintillator2019

    • Author(s)
      M. Akatsuka, N. Kawano, N. Kawaguchi, T. Yanagida
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      The 20th International Conference on Dynamical Process in Excited States of Solids
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      2019 Annual Research Report
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  • [Presentation] A NIR emitting scintillator material YAlO3: Re3+ (Re= Er, Ho, Pr, Tm)2019

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      M. Akatsuka, N. Kawaguchi, T. Yanagida
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scintillation properties of Tm-doped GdAlO3 crystals doped with different Tm concentrations2019

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      M. Akatsuka, N. Kawaguchi, T. Yanagida
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      The 8th International Workshop Photoluminescence in Rare Earth: Photonic Materials and Devices
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scintillation properties of Nd-doped MSiO3(M = Ca, Sr, Ba) single crystals2019

    • Author(s)
      M. Akatsuka, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      The 19th International Conference on Solid State Dosimetry
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scintillation properties of Nd-doped Gd(Gax, Al1-x)O3 crystals synthesized by the Floating Zone method2019

    • Author(s)
      M. Akatsuka, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      The 13th Pacific Rim Conference Societies
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nd添加Gd(Ga, Al)AlO3単結晶の近赤外シンチレーション特性2019

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Tb添加Al2O3透明セラミックスのドシメータ特性2019

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 木村大海, 加藤匠, 中内大介, 福嶋宏之,河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 二次元量子閉じ込め型シンチレータ(C6H5C2H4NH3)2Pb1-xCaxBr4の開発2019

    • Author(s)
      赤塚雅紀, 河野直樹, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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