X線自由電子レーザー用シンチレータ開発

• 研究課題/領域番号: 11J03658
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山ノ井 航平 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助教
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: シンチレーター / 結晶工学 / X線自由電子レーザー

研究概要

本年度はZnO結晶の空間分解能の評価を行った。実験は原子力研究開発機構の関西光科学研究所で行われた。軟X線レーザーをフレネルゾーンプレートを用いてZnO結晶に集光しその発光の計測を試みた。
軟X線レーザーの最小スポットは1㎛程度であることが過去の研究でわかっているため、照射されたZnO結晶の発光スポット径を計測することにより、発光による径の広がり(にじみ)がわかる。結果として、最小のスポット径は約5㎛であった。計測に用いた拡大光学系の分解能は3㎛と見積もられるため、これはZnO結晶の発光にじみにより、5pmに広がったと考えられる。つまり、ZnO結晶の空間分解能は5㎛という結論に至った。これは、既存のX線カメラと比べても遜色ない結果と言える。一方で、この広がりの原因はZnO結晶中の自由励起子の拡散が原因の一因であると考えられる。近年では量子閉じ込め状態の半導体などの特殊な環境でのみ、このような励起子拡散が観測されているが、バルクの半導体結晶から観測された例はなく、物性としても興味深い。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] Spatial Resolution Evaluation of ZnO Scintillator as a In-situ Imaging device in EUV Region (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomonaru Nakazato
  • 雑誌名: Nuclear Science, IEEE Transactions on 巻: 61 号: 1 ページ: 462-466
  • DOI: 10.1109/tns.2013.2286831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Resolved Pump and Probe Experiment for Wide-Gap Semiconductors Using Free Electron Laser and Synchronously-Operated Femtosecond Laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamanoi
  • 雑誌名: Japanese Journal of applied physics 巻: 52 号: 4R ページ: 40-203
  • DOI: 10.7567/jjap.52.040203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical properties of hydrothermal-method-grown ZnO crystal as EUV laser diagnostics material (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamanoi
  • 雑誌名: JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 巻: 362 ページ: 264-267
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.01.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indium-Doped ZnO Scintillator With 3-Ps Response Time for Accurate Synchronization of Optical and X-Ray Free Electron Laser Pulses (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamanoi
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE 巻: 59 号: 5 ページ: 2298-2300
  • DOI: 10.1109/tns.2012.2184140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of In-Doped ZnO Scintillator Mounted on a Vacuum Flange (2012)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kano
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE 巻: 59 号: 5 ページ: 2290-2293
  • DOI: 10.1109/tns.2012.2190145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Response-time-improved ZnO scintillator by impurity doping (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano Masataka
  • 雑誌名: Journal ofCrystalGrowth 巻: 318 号: 1 ページ: 788-890
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.10.192
  • 査読あり
• [雑誌論文] High spatial resolution ZnO scintillator for an in situ imaging device in EUV region
  • 著者名/発表者名: Ren Arita
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] Development of High Spatial Resolution Imaging Device for Soft X-ray Laser with ZnO Scintillator (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Hori
  • 学会等名: 12th International Conference on Inorganic Scintillators and Their Applications
  • 発表場所: Shanghai China
• [学会発表] Response-time Improved ZnO Scintillator for Accurate Synchronization of Femtosecond Pulses from Prototype XFEL and Conventional Laser (2011)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamanoi
  • 学会等名: 6th International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 発表場所: Singapore