2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high sensitivity radiation detector using organic semiconductor
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15K13482
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
宮田 等 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80192368)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 放射線検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
素粒子物理学実験の分野で非常に重要な放射線検出器の１つにシリコン半導体検出器がある。しかし、このシリコン半導体検出器は高純度無機結晶を用いていることから、高価であり大型化が難しい。申請者は有機化学合成によって安価で大量に作ることができる有機半導体に着目し、これをセンサとして用いた放射線検出器の開発を行っている。ポリアニリンなどの有機半導体を放射線センサとして用いたリアルタイム放射線検出器の開発は、国内はもとより国外でも、当研究室以外では行われていない。センサの感度を向上させ、実用化の目安であるβ線１個を20％以上の検出効率で検出することを目標としている。実用化すれば、素粒子実験への応用のみならず、放射線医療、原子力、環境放射線モニタなど幅広い分野へ応用でき、十分な意義がある。
有機半導体センサを作製する際にパラメータとなる半導体材料の種類や作製方法などを変化させながら様々なセンサを作製した。その結果、α線、β線、γ線の検出に成功している。数年前まではβ線検出効率1％以上の性能を持つセンサは、あまり作製出来なかったが、近年では数％以上の検出効率を達成し、検出効率1～2％程度のセンサは歩留まり良く作製できる。
平成30年度においては、センサ性能の長期安定性（1年以上）も確認された。現段階の性能では、高性能が要求される素粒子実験での使用は難しいが、センサ性能は以前より向上しており実用化レベルに入りつつある。実用化に向けた研究として、より大型のセンサを試作した。従来に比べて面積比が約2倍以上のセンサを作製し、性能評価を行いβ線検出効率3％が得られた。このセンサを用いてβ線照射位置依存性を検証し、材料の混合状態が性能に大きく影響することが分かった。さらに、従来のセンササイズでは観測が困難と考えられてきた宇宙線測定を行い、初めてμ粒子の観測に成功した。
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