2021 Fiscal Year Annual Research Report
高速中性子イメージングに向けた有機結晶シンチレータの包括的な研究
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20H02634
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山路 晃広 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (20779722)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機結晶 / 中性子 / 結晶成長 / シンチレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は中性子検出用途の有機シンチレータ結晶の研究開発を目的としている。有機シンチレータ結晶の発光をつかさどるπ結合を含み、π電子回りの結晶場（配位子場）の系統的な変化をみるために、母材の一部を置換した混合結晶も含め候補材料の結晶育成及びそのシンチレーション特性評価を進めた。本年度も引き続き、新規中性子シンチレータ結晶の探索を行った。アントラセンをフェニル基で置換した9-フェニルアントラセン、9,10-ジフェニルアントラセンについても昨年度に引き続き研究を進めた。他の育成結晶としてはアンスロンやN,N,N',N'-テトラメチルベンジジンといった結晶の育成にも成功した。これらの結晶の育成には、Self-seeding vertical Bridgeman (SSVB)法を用いて行い、結晶ごとに温度勾配、育成速度、アンプル形状等の育成条件を最適化し、クラックの少ない透明なバルク体結晶の育成に成功している。育成炉についても大型化に向けて改良を行い、安定した温度条件を保持できるようになった。新規に育成結晶を結晶性評価のためにロッキンカーブを測定したところ、その半値全幅は300 arcsec程度と良好であった。発光量としては241Amによる5.5MeVのα線照射により市販の中性子シンチレータガラスであるGS-20 の1.8倍を上回るものや、252Cfによる中性子照射時のシンチレーション寿命が10ns以下を示す材料が見つかった。π電子を有する結晶構造に着目し、類似構造を持つ候補材料を順次、結晶育成を行い、その発光特性等を評価することで、系統的に研究が進められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は引き続き新型コロナウィルスの影響により、外部実験等や物品の納入等にに遅延が生じた討していた候補材料である有機結晶の作製については、順次育成し、その特性評価を行うことができ、予定していた実験計画の遂行することができた。有望な特性を示した材料については、論文化も行うことができた。昨年度、遅れていた結晶の大口径化に関しても今年度は進めることができ1インチ程度を達成できた。本年度予定していた、外部施設のでの中性子照射実験を来年度に改めて行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続き候補材料の結晶育成及びそのシンチレーション特性評価をフィードバックを行いながら進める。また、結晶の大口径化に関して育成実験を行い、１インチ程度の結晶を育成し、イメージング試験に向けた結晶のアレイ化を進める。中性子とバックグラウンドノイズとなりうるγ線による信号の波形弁別も行う。また、放射線耐性を調査するために外部施設での中性子耐性実験も検討している。
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Research Products
(4 results)
