Development of scintillators emitting red-NIR luminescence

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20104
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Nakauchi Daisuke 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特任准教授 (00870049)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シンチレータ / 蛍光体 / ラジオルミネセンス / フォトルミネセンス / 結晶成長 / γ線計測

Outline of Final Research Achievements

A scintillator is a material that exhibits luminescence when excited by ionizing radiations and is used with a photodetector to convert emitted photons into electrical signals. They have been playing an important role in radiation measurements such as medicine, resources exploration, security, astrophysics, and monitoring. In this study, Sm-doped SrCl2 crystals were focues as a red-NIR scintillator, and the scintillation properties were investigated. The red emission derived from the 5d-4f transition of Sm2+ showed a sufficiently fast decay for γ-ray measurement, and a scintillation output comparable to that of the conventional product could be realized in the red emission region.

Free Research Field

放射線計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回比較的長波長領域にて発光遷移を有する発光中心イオンを導入することで放射線照射下において赤色・近赤外光を呈する単結晶材料の作製に成功した。赤色・近赤外発光シンチレータは高線量率場のモニタリング応用に期待されており、原子炉など線量率の高い環境で計測を行う場合、光ファイバーが放射線損傷を起こすため正確な線量計測が困難になる。このような放射線損傷では紫外可視領域の透過率が著しく低下するため、赤色・近赤外発光シンチレータを用いることで長期に耐えうる計測が可能になることが期待される。また、赤色・近赤外領域にて高効率で発光する材料を発見したことで物質科学的にも新たな知見になると思われる。