Development of Glass Scintillator for Neutron Imaging

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05091
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 村田 貴広 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (70304839)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 猿倉 信彦 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40260202)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ガラス / シンチレータ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，高速応答性能を誇るPr3+をドープする新規なマトリクスガラスを独自の組成設計指針に基づいて開発し，高速応答と高輝度を兼ね備えた中性子イメージング用ガラスシンチレータ材料の開発研究を行うことを目的としている．
通常の多くの酸化物ガラスでは，Pr3+の深紫外蛍光波長領域に対する光透過能が低い．さらに，中性子イメージング用シンチレータに求められる必須条件であるLi+高含有組成では，紫外光を強く吸収する非架橋酸素が大量に生成されるので，ガラスの紫外透過能が著しく低下する．従って，Li+を多量に導入しても紫外透過特性を維持するガラス組成の設計が必要となる．ここで，申請者らは20Al(PO3)3-80LiFガラスで達成したLi+を高濃度化してもフッ化物を複合することによって，真空紫外域まで透過能を維持できる組成の開発に成功している．この独自の開発によって見出した酸化物とフッ化物の陰イオン複合効果を応用展開した組成設計指針に基づいて，Li+高含有酸化物ガラスをベースにフッ化物を複合化させた，20Al(PO3)3-80LiFに代わる新規なガラス組成の開発に取り組んだ．その中で，ドープするPr3+の原料化合物の組成がガラス形成能に及ぼす影響について詳細に検討を加えた結果，安定にガラスを形成する組成と結晶化を引き起こす組成があることを見出した．今後は安定にガラス形成可能なPr3+の原料化合物を用いた新規なガラス組成について深紫外蛍光の高輝度化の向上に取り組んでいく．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今回，ドープするPr3+の原料化合物の組成がガラス形成能に及ぼす影響を調査することによって，安定にガラス形成可能なPr3+の原料化合物を見出すことができた．これによって，安定にガラス形成可能なPr3+の原料化合物を用いた新規なガラス組成について深紫外蛍光の高輝度化の向上に取り組む研究に進展している．

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究によって得られた知見に基づいて，光学活性を維持したままPr3+を高濃度ドープ可能なガラス組成の開発およびフッ化物の複合による紫外透過特性を高めたガラス組成の開発の成果を融合させて，新規ガラスシンチレータの候補材料について，精力的にシンチレーション特性の評価を推進していく．

Causes of Carryover

主に研究分担者との研究打ち合わせ等，当初予定していた旅費の支出がなかったため次年度使用額が生じた．次年度ではガラス製造に関する高純度試薬を中心に物品費として使用する予定である.