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光導波型相分離シンチレータの規則構造制御による高解像度化と大口径化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H04505
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関東北大学

研究代表者

吉川 彰  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50292264)

研究分担者 黒澤 俊介  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (80613637)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードシンチレータ / X線検出器 / 共晶体 / 結晶成長 / 超高解像度放射線検出器 / X 線位相イメージング / 形状制御結晶成長 / 結晶工学 / 放射線検出 / イメージング / 一方向凝固 / 医療画像装置 / 放射線 / X線
研究成果の概要

共晶体を用いた相分離シンチレータにより、1μm の解像度を持つ検出器を具現化することに成功した。①GdAlO3/ Al2O3 を基本組成とし、元素置換による結晶構造変化と各相間で許容される角度誤差を検討し、共晶組成・作製方位等を最適化した。②大口径相分離シンチレータをマイクロ引下法 および EFG 法により作製する技術を開発し、10 ㎜角の大口径化を達成した。③既存の CCD 検出器と組合せた X 線位相イメージング検出器を開発し、原理検証までを行った。ミクロンオーダーの超高解像度放射線検出器が実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、光導波性獲得を目標とした、元素置換による構造制御、配向性制御を系統的に研究した。共晶相の微細組織をバルクのスケールで制御するには共晶相図、界面の方位制御、面内温度分布の均質性等が相互に影響しあうため、その体系的な理解は結晶成長研究分野における学術的な意義も大きい。今回開発したX線位相イメージング検出器は従来見えなかった癌病巣、高齢者に患者が多い関節リウマチ・変形性膝関節症における軟骨という軟組織のX線位相イメージングを可能となる装置の実現に繋がり、早期発見により重症化前治療を可能にすることで生活の質(QOL)の向上に資する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Institute of Physics(チェコ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University Lyon 1(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Physics AS CR(チェコ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermoelectric properties of Nb-doped SrTiO?/TiO? eutectic solids fabricated by unidirectional solidification2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yokota, S. Horii, H. Ogino, M. Yoshino, A. Yamaji, Y. Ohashi, S. Kurosawa, K. Kamada, A. Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Electron. Mater.

      巻: accepted 号: 4 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s11664-018-06880-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and characterization of directionally solidified eutectic systems for scintillator applications2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Akira、Kamada Kei、Kurosawa Shunsuke、Yokota Yuui、Yamaji Akihiro、Chani Valery I.、Ohashi Yuji、Yoshino Masao
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 498 ページ: 170-178

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2018.02.032

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrahigh resolution radiation imaging system using an optical fiber structure scintillator plate2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Seiichi、Kamada Kei、Yoshikawa Akira
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21500-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimization of Dopants and Scintillation Fibers’ Diameter of GdAlO3/<inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$\alpha$ </tex-math> </inline-formula>-Al2O3 Eutectic for High-Resolution X-Ray Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Kamada Kei、Yasui Nobuhiro、Ohashi Yoshihiro、Den Toru、Yamaguchi Hiroaki、Yamaji Akihiro、Shoji Yasuhiro、Yoshisno Masao、JinKim Kyoung、Kurosawa Shunsuke、Ohashi Yuji、Yokota Yuui、Yoshikawa Akira
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nuclear Science

      巻: 65 号: 8 ページ: 2036-2040

    • DOI

      10.1109/tns.2018.2841026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Growth and scintillation properties of Eu doped LiSrI 3 /LiI eutectics2017

    • 著者名/発表者名
      Kamada Kei、Chiba Hiroyuki、Yoshino Masao、Yamaji Akihiro、Shoji Yasuhiro、Kurosawa Shunsuke、Yokota Yuui、Ohashi Yuji、Yoshikawa Akira
    • 雑誌名

      Optical Materials

      巻: 68 ページ: 70-74

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2017.05.010

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of LiF/LiBaF3 eutectic scintillator crystals and their optical properties2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kurosawa, Akihiro Yamaji, Jan Pejchal, Yuui Yokota, Yuji Ohashi, Kei Kamada, and Akira Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.

      巻: 52 号: 10 ページ: 5531-5536

    • DOI

      10.1007/s10853-017-0815-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Growth and scintillation properties of Tb doped LiGdF4/LiF eutectic scintillator2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Kamada, Kosuke Hishinuma, Shunsuke Kurosawa, Akihiro Yamaji, Yasuhiro Shoji, Yuji Ohashi, Yuui Yokota, Akira Yoshikawa
    • 雑誌名

      Opt. Mat.

      巻: 61 ページ: 134-138

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2016.09.019

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of growth technique for Tb doped GdAlO3/α-Al2O3 eutectic scintillator2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Kamada, Hiroaki Yamaguchi, Akihiro Yamaji, Masao Yoshino, Shunsuke Kurosawa, Yasuhiro Shoji, Yuui Yokota, Yuji Ohashi, Akira Yoshikawa
    • 学会等名
      Sixth European Conference on Crystal Growth (ECCG6)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規ハロゲン化物シンチレータ開発を目的としたBaI2-LuI3状態図の作成と結晶育成2018

    • 著者名/発表者名
      折口 和也、横田 有為、吉野 将生、山路 晃広、大橋 雄二、黒澤 俊介、鎌田 圭、吉川 彰
    • 学会等名
      第79回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BaI2-LuI3混合物の溶融凝固時の相形成と熱的挙動2018

    • 著者名/発表者名
      折口和也、横田有為、吉野将生、 山路晃広、大橋雄二、 黒澤俊介、鎌田圭、吉川彰
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議(JCCG-47)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Growth, optical and scintillation properties of directionally solidified eutectic systems2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Yoshikawa
    • 学会等名
      Phosphor Safari and the 6th International Workshop on Advanced Spectroscopy and Optical Materials (PS-IWASOM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth and characterization of directionally solidified eutectic systems for scintillator application2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Yoshikawa, Kei Kamada, Shunsuke Kurosawa, Yuui Yokota, Akihiro Yamaji, Valery I Chani, Yuuji Ohashi
    • 学会等名
      5th International Workshop on Directionally Solidified Eutectic Ceramics
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
    • 年月日
      2016-04-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-01  

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