Establishing scintillator design guidelines through the investigation of fundamental processes by pulse radiolysis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00880
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kudoh Hisaaki 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00334318)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 真一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20511489) ; 室屋 裕佐 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40334320) ; 越水 正典 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40374962)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シンチレータ / 放射線 / パルスラジオリシス / 時間分解測定

Outline of Final Research Achievements

We have analyzed excited state dynamics in scintillators upon irradiation of ionizing radiation using pulse radiolysis method. In the scintillators having dopants as luminescent centers, we focused on the energy transfer process from the host to the luminescent centers. On the contrary, for scintillators exhibiting efficient scintillation even without dopants, we analyzed the initial dynamics of excited states. As a representative result, we have observed fast decay of excited states within nanosecond, which is attributed to nonradiative relaxation of excited states. The fast nonradiative relaxation was observed in common in many scintillators and its contribution was different in different host compounds.

Free Research Field

放射線化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で明らかにした、シンチレータにおける励起状態ダイナミクスは、特に消光過程の観測という観点では世界で初めてのものである。これは、放射線物理と物性物理の境界領域における新たな知見である。これは、放射線により形成される電離や励起状態の空間分布を反映したと考えられるものである。
シンチレータにおける消光過程を明らかにしたことは、この消光過程の回避を通じた材料設計手段を可能とする。本研究の成果に基づいた材料設計により、より高いシンチレーション収率の材料が実現されれば、核医学装置への搭載や資源探査への利用などにより、人類の厚生や経済活動へと貢献することが可能である。