2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Glass Scintillator for Neutron Imaging
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20K05091
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| Research Institution | Kumamoto University |
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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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猿倉 信彦 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40260202)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ガラス / シンチレータ / 中性子 / フォトニクス |
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| 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に取り組んだ．
初年度では，20Al(PO3)3-80LiF (APLF80) ガラスをベースに濃度消光することなくPr3+を高濃度にドープできるガラス組成の開発を行ない，Pr3+の濃度増加に伴う単調な高輝度化のみならず，中性子捕獲中心のLi+とPr3+の距離が接近することで相互作用頻度が増大する効果を加えた飛躍的な高輝度化に取り組んだ．並行して，APLF80ガラスをベースに，中性子捕獲中心であるLi+をさらに高濃度化させた新たなガラス組成開発に取り組んだ．その結果，APLF80ガラスと同等のLi+含有率で化学的安定性を向上させたガラスの開発に成功した． この新規に開発したPr3+ドープガラスは， Pr3+ドープAPLF80ガラスと比較して，励起可能域がさらに長波長まで拡張され，蛍光スペクトルでは250 nm 付近の成分を高めることができた．
第二年度では，独自に開発したAPLF80ガラス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APLF80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するPr3+の原料化合物の組成がガラス形成能に及ぼすことを明らかにした．
最終年度では，初年度と第二年度で取り組んだ中で，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として最も有望なガラス組成に対して，ドープするPr3+の濃度を変化させて，蛍光特性について調査を行った．その結果，Pr3+濃度を高くすることで高い蛍光強度を維持できることを明らかにした．今後もさらに調査を実施して，中性子イメージング用ガラスシンチレータ材料の開発を継続していく．
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