2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of multi-component garnet scintillators for Medical applications
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17F17379
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉川 彰 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50292264)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
BARTOSIEWICZ KAROL 東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-11-10 – 2020-03-31
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| Keywords | シンチレータ / ガーネット / トラップ / 蛍光寿命 / 共添加効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線を光検出器で検出できるようにする光学材料であるシンチレータの中で、ガーネット型と呼ばれる酸化物単結晶は近年その研究が盛んである。このガーネット型結晶のグループの中で、効率よくガンマ線を検出できる結晶材料・組成の最適化を本研究では行った。
ガドリニウムやアルミニウムといった今まで研究してきたガーネット型結晶の主成分と、発光させるためのセリウム元素の調合比の最適化が今までメインであった。最近、これまでは利用されてこなかった、カルシウムといったアルカリ土類金属元素を、非常にわずかな量（ガドリニウムの1万分の1以下）添加することで、特性が変化することが分かってきた（微量元素共添加効果）。そこで、本研究では、この微量元素共添加効果のメカニズムを解明する一環として、アルカリ金属であるリチウムなどでも同様の効果があるかを検証した。
結晶は、マイクロ引き下げ法と呼ばれる方法で育成し、研磨加工ののちに、発光量や蛍光寿命とったシンチレータの特性について調査した。
その結果、リチウム添加のガーネットでは、リチウムの添加量を多くすることで、蛍光寿命の高速化を実現することができたが、一方で発光量の低下も生じさせたことから、消光現象がおきているのみということが分かってきた。シンチレータの発行のプロセスの中で、放射線が入射してから発光までの過程で、発光を阻害するような「トラップ」がどの位あるかを、リチウム添加量ごとに調べたところ、やはりリチウムの添加量ととともに、トラップが生成されてるということが分かった。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Relationship Between Li/Ce Concentration and the Luminescence Properties of Codoped Gd3(Ga, Al)5O12:Ce2019
Author(s)
Masao Yoshino, Karol Bartosiewicz, Takahiko Horiai, Kei Kamada, Akihiro Yamaji, Yasuhiro Shoji, Yuui Yokota, Shunsuke Kurosawa, Yuji Ohashi, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Romana Kucerkova, Vitezslav Jary, Martin Nikl, Akira Yoshikawa
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Journal Title
physica status solidi (b)
Volume: -
Pages: 1900504
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Advanced three layered composite scintillators based on the epitaxial structures of garnet compounds2019
Author(s)
S. Witkiewicz-Lukaszek, V. Gorbenko, T. Zorenko, Y. Zorenko, J.A. Mares, R. Kucerkova, M. Nikl, O. Sidletskiy, K. Bartosiewicz, K. Kamada, S. Kurosawa, A. Yoshikawa
Organizer
15th International conference on Scintillating Materials and their Applications (SCINT2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Cerium and Lithium concentration effect on scintillation properties and temperature dependence of Gd3(Ga, Al)5O12 scintillator2019
Author(s)
Masao Yoshino, Karol Bartosiewicz, Kei Kamada, Yasuhiro Shoji, Yuui Yokota, Shunsuke Kurosawa, Yuji Ohashi, Hiroki Sato, Akihiro Yamaji, Martin Pokorny, Alena Beitlerova, Romana Kucerkova, Martin Nikl, And Akira Yoshikawa
Organizer
8th International Symposium on Optical Materials (IS-OM 8)
Int'l Joint Research
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