2021 Fiscal Year Annual Research Report
蛍光型線量計の基礎過程解明を通じた新規線量計材料の創製
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20J20221
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川本 弘樹 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 放射線検出 / 積算型線量計 / ラジオフォトルミネッセンス / 銀添加リン酸塩ガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラジオフォトルミネッセンス (RPL) 現象を動作原理とする積算型線量計は様々な用途・場面で利用されており、当該線量計の素子である銀添加リン酸塩ガラス (PG:Ag) におけるRPL特性や、RPLの発光中心 (RPL中心) 形成機構の探究がなされてきた。しかしながら、PG:AgにおけるRPLに係る未解明事象が残存しており、RPL線量計材料の改良・開発の障壁となっている。本研究は、PG:AgにおけるRPLに係る未解明事象の解明を通じたRPL線量計材料設計指針の確立と、その指針に基づく新規線量計材料開発を目的としている。本年度は、PG:Agにおける未解明事象の解明を企図し、2種の実験を行った。
1) RPL中心消滅挙動の組成依存性
PG:AgにおけるRPL中心である2価の銀イオンと、2個の銀からなる1価の銀クラスター (Ag2^+)は、400℃で1時間加熱することで消滅することが知られており、これはRPL線量計に再利用性を付与する特性であるが、その詳細な機構については知見が少ない。前年度に市販品におけるRPL中心消滅機構の詳細について知見を得たため、本年度は異なる組成のPG:Agについて同様の解析を行い、RPL中心の熱的安定性と組成との相関を探究した。その結果、銀濃度が低い試料において、RPL中心の熱的安定性が高くなることが分かった。
2) RPL中心形成量の定量
これまでPG:Ag中の2価の銀イオン及びAg2^+の形成量は、相対的な値の情報しか得られておらず、RPL中心形成の収率は不明であった。そこで電子スピン共鳴及び吸収スペクトル測定により様々な線量における2価の銀イオン及びAg2^+の形成量を定量し、その収率を求めた。その結果、1000 Gy照射時においても全Ag+のうち0.4％未満しかRPL中心形成に寄与していないことが分かった。
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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
本年度は当初の計画通りに、RPL中心消滅挙動の組成依存性調査によるRPL中心の熱的安定性と組成との相関を解析し、市販品のPG:AgにおけるRPL中心形成量の定量を行うことが出来た。
さらに、これらの研究成果について、学術論文誌への掲載や国内外での学会にて数多くの報告をしてきた。
これらのことから、計画通り順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に市販品のPG:AgについてRPL中心形成量を定量し、形成収率を算出した。次年度は、組成の異なるPG:Agについて同様の測定を行い、RPL中心形成収率の組成依存性を調査することで、RPL線量計の高感度化のための知見を得る。
また、これまでの研究により蓄積されてきた、PG:AgにおけるRPL中心の熱的安定性や形成収率の知見に基づいて、現行のRPL線量計よりも感度と室温での安定性の高い材料の創製を目指す。
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