2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental research for dark matter search by means of high right yield iodide scintillator
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16K17700
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
飯田 崇史 筑波大学, 数理物質系, 助教 (40722905)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / 無機シンチレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではヨウ化カルシウム（CaI2）を用いて、暗黒物質探索を行うことが可能な新しい高感度シンチレータを開発し、その性能と将来性を評価した。CaI2は発光量が、一般的に使われるNaIの２倍以上という優れた性質をもつが、その潮解性や加工のしづらさから一般的には使われてこなかった。本研究において結晶成長や加工・取り扱いの技術を開発し、NaIに代わる次世代シンチレータとしての実用と、高発光量が求められる暗黒物質探索実験への応用を目指す。
実際にブリッジマン法を用いてCaI2結晶の育成に成功し、発光量、透過率などの重要なパラメータの測定を行った。ヨウ化カルシウム（CaI2）結晶は1964年にHofstadterによって発見されNaI(Tl)の２倍の発光量であることが知られているが、本研究でCaI2結晶を作成しNaI(Tl)の2.7倍もの大発光量を達成した。
次に劈開性による加工の困難さを克服するため、Iの一部をBrで置き換えた結晶を作成した。Eu2%:CaBr0.5I1.5, Eu2%:CaBrI and Eu2%:CaBr1.5I0.5 についてBS法により結晶育成を行い、Eu2%:CaBr0.5I1.5 、Eu2%:CaBrI の組成について透明性を有する結晶が得られた。これらの結晶はEu2+ 4f5d遷移由来の発光を464 nmに示した。発光量については、Eu2%:CaBr0.5I1.5が最も高く、発光量は95,000 photon/MeV程度と既存のNaIシンチレータに対し2倍以上の発光量を示した。蛍光寿命は1562ns.であった。結晶加工時の感触から劈開性は. CaI2 より緩和されていた。得られた一連の成果は論文としてまとめ投稿した。
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[Journal Article] Single crystal growth and scintillation properties of Ca(Cl, Br, I)2 single crystal2017
Author(s)
Kei Kamada, Takashi Iida, Takaki Ohata, Masao Yoshino, Shoki Hayasaka, Yasuhiro Shoji, Shiro Sakuragi, Shunsuke Kurosawa, Yuui Yokota, Yuji Ohashi, Akira Yoshikawa
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Journal Title
Ceramics International
Volume: Vol. 43, Suppl. 1
Pages: 423 - 427
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Crystal growth and scintillation properties of Eu doped Ca(BrxI1-x)2 solid solution2017
Author(s)
Y. Furuya, T. Iida, K. Kamada, M. Yoshino, R. Murakami, Y. Shoji, V. V. Kochurikhin, A. Yamaj, S. Kurosawa, Y. Ohashi, Y. Yokota, and A. Yoshikawa
Organizer
7th International Workshop on PHOTOLUMINESCENCE IN RARE EARTHS : PHOTONIC MATERIALS AND DEVICES (PRE'17)
Int'l Joint Research
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