2018 Fiscal Year Annual Research Report
High efficiency, fine and large area neutron scintillator using transparent composite scintillator
| Project/Area Number |
18H03468
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
渡辺 賢一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30324461)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 淳 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10436537)
柳田 健之 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20517669)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 中性子シンチレータ / 混合粉末 / 透明シンチレータ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、１）微粒子コンバータ・シンチレータおよび透明材の充填方法・比率の最適化、および２）新規シンチレータ材の探索を進めた。
１）については、充填法の検討として、油圧プレス法を試行したが、粉体によっては、発光を示さなくなる、固まりずらい等の問題があり、現状では当該手法には適さないと判断し、粉体への透明液体樹脂滴下法を採用することとした。単なる混合粉体は乱反射により白色を呈するが、水や透明液体を浸透させることで全体として半透明になりシンチレーション光を効率よく収集できることが分かった。透明液体としては、液体ガラスが有力候補であることが分かった。比率に関しては、LiF-Eu:CaF2混合粉体について最適比率に関する検討を進めた結果、現状では、質量比でLiF：Eu:CaF2＝1:2が最も良い結果を示すこととなった。また、単に混合比率だけでなく、粉体の粒径を制御することが混合粉体含有透明樹脂を形成するのに重要であることが分かった。このことは、粒径制御により、最適な混合比率も変わり、Liの含有量、つまり中性子感度をさらに向上できる可能性があることを示している。よって、今後は、混合比率と粉体粒径の両者を最適化していく必要がある。
２）の新規シンチレータ材の探索としては、新しい混合粉体としてLiF-Tl:CsI混合粉末シンチレータを作製し、その中性子応答を評価した。中性子に感度を有することは確認できたが、透明性に問題があり、信号波高分布中ではピーク構造は形成されないことが分かった。いずれにせよ、輝度の高いシンチレータとコンバータを組み合わせることで、ある程度の中性子感度が得られることは確認できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた１）微粒子コンバータ・シンチレータおよび透明材の充填方法・比率の最適化、および２）新規シンチレータ材の探索について概ね順調に進展していると考えている。
１）微粒子コンバータ・シンチレータおよび透明材の充填方法・比率の最適化については、液体ガラスを混合粉体に滴下・乾燥固化する手法で、混合粉体含有透明樹脂シンチレータを成形できることがわかり、これにより信号波高分布中に中性子ピークを形成できることが確認できている。今後、さらに良い混合粉体透明中性子シンチレータの作製方法を求めた改良・検討は進めるものの、基本となる作製方法に関しては確立できたと言える。また、最適混合比率に関しては、混合粉体の種類に依存する可能性はあるため、今後も種々の材料に関して最適化検討は進める。いずれにせよ、比率のみならず混合粉体の粒径制御も重要であることが確認されたので、今後は、比率および粒径に関しても最適化を進めて行く予定である。
２）新規シンチレータ材の探索としては、まずは新しい組み合わせを試行し、中性子感度が得られることが確認できた。明るいシンチレータさえ選定すれば、中性子感度は得られるという見通しは得られたので、今後、いろいろな観点から最適なシンチレータ材候補の選定を進めて行く。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当該年度進めた１）微粒子コンバータ・シンチレータおよび透明材の充填方法・比率の最適化、および２）新規シンチレータ材の探索により、当該研究の基礎的な部分は確立されたと考えている。次年度は、引き続き、充填方法や比率、粉体粒径の最適化をさらに進めて行く予定である。また、新規シンチレータ材の探索としては、これまでコンバータとしてLiFを想定していたが、他のコンバータを利用することも念頭に置き、酸化物等の候補に対しても探索範囲を広げていく。最終的には、こらら混合粉体シンチレータの大面積シート化技術についても検討を進めて行く。これらの過程で挙げられた問題点を整理し、適宜各研究項目にフィードバックをかけていき、効率的な研究の進展を目指す。
|
