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Development of alkali halide transparent ceramic phosphors for two-dimensional radiation detectors

Research Project

Project/Area Number 22K20489
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Kimura Hiromi  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (10964190)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords透明セラミックス / 光刺激蛍光体 / 蛍光体 / シンチレータ / 放射線検出 / イメージングプレート / 光刺激蛍光 / アルカリハライド / 放射線計測
Outline of Research at the Start

放射線計測に用いられる蓄積型蛍光材料は放射線のエネルギーを吸収し、記憶する機能を有する。記憶したエネルギーは外部刺激を与えることにより発光として読み出すことができる。この材料を用いた二次元撮像型の放射線検出器をイメージングプレート (IPs) と呼び、X線撮影や非破壊検査などで活用されているが、フェーディング特性が不足しているため応用範囲が限られている。本研究では IPs を高性能化することにより新たな応用先を開拓すべく、アルカリハライド透明セラミックスの系統的な開発を行うことで、最終的に検出感度が0.01 mGy以上かつフェーディングが0.1%/hr 以下のIPs用蓄積型蛍光材料の開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We tried to synthesize mixed anion transparent ceramics such as Cs(Cl,Br) and BaFBr as new candidate materials for storage phosphors used in imaging plates (IPs). They showed the strong optically stimulated luminescence and high spatial resolutions. Therefore, the mixed halide translucent ceramics have a promising potential for next generation IPs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のイメージングプレート(IPs)に使用されていた不透明な蓄積型蛍光体に代わり、透明セラミックスを用いることで高感度化および高空間分解能化に貢献した。さらにIPsが透明であるため、共焦点顕微鏡等の読み出し装置を用いることで量子ビームの飛跡等が取得可能であるなどIPsの用途拡大に繋がる可能性を示した。また様々な透明セラミックスの開発にも成功したことで材料工学的にも新たな知見になると思われる。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Scintillation Properties of Tb-doped SrLu2O4 Single Crystals2024

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Fukushima Hiroyuki、Watanabe Kenichi、Fujiwara Takeshi、Kato Hidetoshi、Tanaka Masahito、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 36 Issue: 2 Pages: 507

    • DOI

      10.18494/SAM4767

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2024-02-20
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optical and radiation response properties of Nd-doped BaTi4O9 crystals emitting near-infrared photons2024

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Fujiwara Takeshi、Kato Hidetoshi、Tanaka Masahito、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      Volume: 547 Pages: 165184-165184

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.165184

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radiation-induced Luminescence Properties of Ce-doped ZnBr2-based Glasses2023

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Fujiwara Takeshi、Tanaka Masahito、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 35 Issue: 2 Pages: 513

    • DOI

      10.18494/SAM4146

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2023-02-20
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Optical and scintillation characteristics of Tb-doped SrY2O4 single crystals2023

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Fukushima Hiroyuki、Watanabe Kenichi、Fujiwara Takeshi、Tanaka Masahito、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 63 Issue: 1 Pages: 01SP21-01SP21

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acfd35

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optical and photostimulated luminescence properties of Eu:BaFBr translucent ceramics synthesized by SPS2023

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Fujiwara Takeshi、Tanaka Masahito、Okada Go、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: 49 Issue: 10 Pages: 15315-15319

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2023.01.115

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Development of mixed halide translucent ceramics for imaging plates2022

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Fujiwara Takeshi、Tanaka Masahito、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 010504-010504

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac916c

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Optically stimulated luminescence properties of In-doped CsBr translucent ceramics2023

    • Author(s)
      K. Okazaki, Y. Takebuchi, T. Kato, D. Nakauchi, H. Kimura, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      20th International Conference on Solid State Dosimetry
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Luminescence and dosimetric properties of undoped and Eu-doped LiCl transparent ceramics2023

    • Author(s)
      K. Ichiba, H. Kimura, Y. Takebuchi, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      20th International Conference on Solid State Dosimetry
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tl添加アルカリハライド透明セラミックスの合成および特性評価2023

    • Author(s)
      木村大海、竹渕優馬、藤原健、田中真人、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第9回研究会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical and Radiation Response Properties of Nd-doped BaTi4O9 Single Crystals Emitting Near-infrared Photons2023

    • Author(s)
      Kimura Hiromi、Fujiwara Takeshi、Tanaka Masahito、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • Organizer
      21st international conference dedicated to research relating to radiation effects in insulators and non-metallic materials
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カチオン種の異なる各種アルカリハライド透光性セラミックスの合成と特性評価2023

    • Author(s)
      木村大海、竹渕優馬、藤原健、田中真人、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第11回研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical and scintillation properties of Tb-doped SrY2O4 single crystals grown by the floating zone method2023

    • Author(s)
      H. Kimura, H. Fukushima, K. Watanabe, T. Fujiwara, M. Tanaka, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida,
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoluminescence and radiation-induced luminescence properties of Tb-doped SrF2-Al2O3-B2O3 glasses,2023

    • Author(s)
      H. Kimura, K. Shinozaki, K. Watanabe,T. Fujiwara, M. Tanaka, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dosimetric properties of RE-doped LiF/CaF2 (RE = Gd, Tb, and Dy) eutectics2023

    • Author(s)
      N. Kawaguchi, H. Kimura, T. Kato, D. Nakauchi, T. Yanagida
    • Organizer
      EEE NSS MIC 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In添加RbBrのドシメータ特性における濃度依存性の調査2023

    • Author(s)
      加藤匠、木村大海、岡崎魁、中内大介、河口範明、柳田健之
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第11回研究会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Tbを賦活したSrRE2O4(RE = Y, Lu)単結晶のシンチレーション特性2023

    • Author(s)
      木村大海、福嶋宏之、渡辺賢一、藤原健、田中真人、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第10回研究会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Floating Zone 法により作製したMn 添加CaB2O4 結晶の光学および放射線誘起蛍光特2023

    • Author(s)
      木村大海, 藤原健, 加藤英俊, 越水正典, 山口寛人, 若林源一郎, 竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2024年年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Tl添加アルカリハライド透明セラミックスの合成および特性評価2023

    • Author(s)
      木村大海、竹渕優馬、藤原健、田中真人、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
    • Organizer
      応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第9回研究会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法により作製したKCl:Tl 透明セラミックスの光学および放射線誘起蛍光特性2023

    • Author(s)
      木村大海, 藤原健, 田中真人, 竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      セラミックス協会2023年年会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Tl添加KCl透光性セラミックスの輝尽性蛍光特性2023

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      木村大海,竹渕優馬, 藤原健, 田中真人, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第70回応用物理学会 春季学術講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Ag添加ZnS透光性セラミックスのシンチレーション特性2023

    • Author(s)
      木村大海, 岩佐祐希, 荻野拓, 北川裕貴, 藤原健, 田中真人, 加藤匠, 柳田健之
    • Organizer
      第70回応用物理学会 春季学術講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法により作製したKBr:Eu 透明セラミックスの輝尽性蛍光特性2022

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      木村大海, 竹渕優馬, 加藤匠, 藤原健, 田中真人, 中内大介, 河 口範明, 柳田健之,
    • Organizer
      セラミックス協会第35回秋季シンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Eu添加KBr透光性セラミックスの光刺激蛍光特性2022

    • Author(s)
      木村大海, 竹渕優馬, 藤原健, 田中真人, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Development of Translucent Ceramics for X-ray Imaging Applications2022

    • Author(s)
      H. Kimura, Y. Takebuchi, T. Fujiwara, M. Tanaka, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • Organizer
      The 29th International Display Workshops
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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