Creation of high-performance scintillator and semi-conductor crystals by fusion of fields

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21KK0082
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Yuui Yokota 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60517671)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 智史 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (20529656) ; 吉野 将生 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (30789938)
• Project Period (FY): 2021-10-07 – 2024-03-31
• Keywords: シンチレータ / 単結晶 / 共晶体 / 高融点

Outline of Final Research Achievements

By advanced melt-growth technologies, we have developed eutectic scintillator crystals using self-assembly at the eutectic composition and oxide scintillator single crystals with high melting points. Several new crystals could be developed by the material research. The mechanism of luminescence was elucidated. As for the eutectic scintillator crystals, we succeeded in line imaging in an imaging system with a resolution of less than 1 μm. In the oxide scintillator single crystals with high melting point, we developed the scintillator single crystal with ultra high density of 9.7 g/cm3, which is far superior to existing materials.

Free Research Field

無機材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

未探索領域であった高融点の酸化物材料のシンチレータとハロゲン化物シンチレータの共晶体結晶に関して材料探索および物性解明を行ったことで、既存材料を凌駕する高密度シンチレータを開発することができ、既存材料の代替によるPbフリー化やより効率的な高エネルギー放射線の計測が期待される。開発した共晶体ハロゲン化物シンチレータ結晶においても、その作製と評価を行い、空間分解能に優れた放射線検出器の実現に向けた材料開発を進めることができた。