Srudy on Mixed Anion Compounds Scintillator
Publicly Offered Research
Project Area | Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities |
Project/Area Number |
19H04684
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Science and Engineering
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
黒澤 俊介 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (80613637)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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Keywords | 複合アニオン / ハロゲン化物 / 発光体 / 結晶育成 / 放射線 / シンチレータ / 発光量 |
Outline of Research at the Start |
たとえば、ヨウ化物と臭化物といったように複合アニオン材料の中には、複合体のほうが発光量などが多くなるという例が報告されている。本研究では、放射線が照射されると発光するシンチレータと呼ばれる材料について、複合アニオンを合成したときに、同様の現象が起きるのかを調査して、その結果をもとにより良い材料の設計指針を見出してゆく。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、塩化物と臭化物が混合した「複合アニオン」材料をはじめとした多岐にわたる結晶光学材料を、垂直ブリッジマン法やその他の方法を用いて合成し、その発光特性を調査し、これまでに知られていない特性の有無を調査した。 放射線の励起によって発光するシンチレータ材料の探索では、陰イオン(アニオン)側を単一のもの、たとえば塩化物のみとして、陽イオンを置換などしていく方針の事例が多かった。新しい視点として本研究では複合アニオンの調査を行った。高い発光量を示す無機物のシンチレータは、一般的には結晶構造とバンド構造を持ち、このバンド構造が発光特性に大きな影響を与える。通常の単一アニオンと比べて複合アニオンでは、特に価電子帯の上端の変化が見えやすいため、そこで生じる発光特性の変化を見ることは、新しい視点であり、大変興味深い。 これまでに、塩化物・臭化物を中心とする多結晶、単結晶を合成し、結晶構造の解明と確認、紫外線などの励起による発光波長、励起波長スペクトル、これらの温度依存性、蛍光寿命を調べた。さらに、X線やアルファ線などの励起による発光波長、1個のガンマ線光子ないしはアルファ線粒子で励起された時の発光量や蛍光寿命についても調査した。 その結果、本研究で取り扱った結晶材料のうち、系統的にアニオン比を変えて発光量などを調べたところ、発光量の極大値が特定の比率で存在するなどの効果は、現在のところ確認できないことが分かった。一方で他のチームからは、発光量が複合アニオン化で極大値を持つ事が報告されており、この差について、今後解析を引き続き解析する。本研究を通じて、多くの新規材料が開発され、結晶構造の解明、個別の発光機構の解明、放射線計測などの応用への展開がされ、若手育成、学会発表、論文化、および、プレスリリースを行うことができた。さらに新しい結晶育成法(コア・ヒーティング法)の開発もできた。
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Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Novel Method of Search for Transparent Optical Materials with Extremely High Melting Point2021
Author(s)
Yutaro Kurashima, Shunsuke Kurosawa, Rikito Murakami, Akihiro Yamaji, Shiori Ishikawa, Jan Pejchal, Kei Kamada, Masao Yoshino, Satoshi Toyoda, Hiroki Sato, Yuui Yokota, Yuji Ohashi, and Akira Yoshikawa
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Journal Title
Crystal Growth & Design
Volume: 21
Issue: 1
Pages: 572-578
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Single-crystal growth, structure and luminescence properties of Cs2HfCl3Br32020
Author(s)
S. Kodama, S. Kurosawa, K. Fujii, T. Murakami, M. Yashima, J. Pejchal, R. Kral, M. Nikl, A. Yamaji, M. Yoshino, S. Toyoda, H. Sato, Y. Ohashi, K. Kamada, Y. Yokota, A. Yoshikawa
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Journal Title
Optical Materials
Volume: 106
Pages: 109942-109942
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Growth and scintillation properties of a new red-emitting scintillator Rb<sub>2</sub>HfI<sub>6</sub> for the fiber-reading radiation monitor2020
Author(s)
Shohei Kodama, Shunsuke Kurosawa, Yuki Morishita, Hiroshi Usami, Tatsuo Torii, Masateru Hayashi, Makoto Sasano, Tetsushi Azuma, Hiroki Tanaka, Vladimir Kochurikhin, Jan Pejchal, Robert Kr?l, Masao Yoshino, Akihiro Yamaji, Satoshi Toyoda, Hiroki Sato, Yuji Ohashi, Yuui Yokota, Kei Kamada, Martin Nikl, Akira Yoshikawa
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Journal Title
IEEE Transactions on Nuclear Science
Volume: -
Issue: 6
Pages: 1055-1062
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Fiber-reading radiation monitoring system using an optical fiber and red-emitting scintillator for ultra-high dose condition2020
Author(s)
Shohei Kodama, Shunsuke Kurosawa, Maki Ohno, Yuki Morishita, Hiroshi Usai, Masateru Hayashi, Makoto Sasano, Tetsushi Azuma, Hiroki Tanaka, Vladimir Kochurikhin, Akihiro Yamaji, Masao Yoshino, Satoshi Toyoda, Hiroki Sato, Yuji OHASHI, Kei Kamada, Yuui Yokota, Akira Yoshikawa, Tatsuo Torii
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 13
Issue: 4
Pages: 47002-47002
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Synthesis of transparent CaHfO3 crystals by the CH method and its optical properties2020
Author(s)
Yutaro Kurashima, Shunsuke Kurosawa, Rikito Murakami, Akihiro Yamaji, Kei Kamada, Masao Yoshino, Satoshi Toyoda, Hiroki Sato, Yuui Yokota, Yuji Ohashi, Takashi Hanada, Akira Yoshikawa
Organizer
2020 International Conference on Solid State Devices and Materials (52nd)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evaluation of defect sites for Gd3(Ga,Al)5O12 Based Transparent Ceramics Prepared by the Spark Plasma Sintering Process2020
Author(s)
S. Kurosawa, H. Sone, H. Ujiie, Y. Kurashima, A. Yamaji, K. Kamada, M. Yoshino, S. Toyoda, H. Sato, Y. Yokota, Y. Ohashi, A. Yoshikawa
Organizer
20th International Conference on Defects in Insulating Materials (ICDIM2020)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of the new radiation monitor system using a novel scintillator2019
Author(s)
?サソShunsuke Kurosawa, Shohei Kodama, Takahiko Horiai, Akihiro Yamaji, Rikito Murakami, Yasuhiro Shoji, Masao Yoshino, Yuji Ohashi, Kei Kamada, Yuui Yokota, Akira Yoshikawa
Organizer
International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR2019)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Self-Trapped Exciton Luminescence of Anion-Substituted Cesium Hafnium Chloride2019
Author(s)
S. Kodama, S. Kurosawa, M. Ohno, A. Yamaji, M. Yoshino, S. Toyoda, H. Sato, Y. Ohashi, K. Kamada, Y. Yokota, R. Krテ。l, J. Pejchal, M. Nikl, A. Yoshikawa
Organizer
International Conference on Excited States of Transitions Elements
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of the Fiber-reading Scintillation Detector under Ultra-high Dose Rate2019
Author(s)
Shohei Kodama, Shunsuke Kurosawa, Maki Ohno, Ai Makabe, Yuki Morishita, Hiroshi Usami, Masateru Hayashi, Hiroki Tanaka, Vladimir Kochurikhin, Akihiro Yamaji, Masao Yoshino, Hiroki Sato, Yuji Ohashi, Kei Kamada, Yuui Yokota, Akira Yoshikawa
Organizer
15th International conference on Scintillating Materials and their Applications (SCINT2019)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Synthesis and optical properties of red-emitting A2MI6 scintillators (A = K, Rb and Cs, M = Zr and Hf)2019
Author(s)
Shohei Kodama, Shunsuke Kurosawa, Maki Ohno, Akihiro Yamaji, Masao Yoshino, Hiroki Sato, Yuji Ohashi, Kei Kamada, Yuui Yokota, Akira Yoshikawa
Organizer
The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Study on Red-Emission Scintillation Materials ~Crystals & powders~2019
Author(s)
Shunsuke Kurosawa, Yutaro Kurashima, Akihiro Yamaji, Shohei Kodama, Masao Yoshino, Satoshi Toyoda, Hiroki Sato, Yuui Yokota, Kei Kamada, Yuji Ohashi, Akira Yoshikawa
Organizer
The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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