微細周期構造形成による放射線検出用蛍光体の高性能化を目指した基礎研究

• 研究課題/領域番号: 18K07664
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 三浦 健太 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40396651)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 微細周期構造 / 発光体 / 光取り出し効率 / スパッタ / ZnO / 貴金属ナノ粒子 / 表面プラズモン共鳴 / 発光 / スパッタリング / 金属酸化物 / 金属ナノ粒子 / Zn / 共スパッタ / 赤色発光 / 蛍光体 / 干渉露光 / シンチレータ

研究成果の概要

医療分野で癌の診断などに用いられるPET（Positron Emission Tomography：陽電子放射断層撮像法）の研究開発においては，次世代型のTOF(Time of Flight)-PETが注目されており，TOF-PET用シンチレータ（放射線照射により蛍光を発する物質）として，LSO結晶が多く用いられている．本研究では，簡便かつ高スループットが期待できる，二光束干渉露光法を含んだ独自の作製プロセスを用い，ミクロンオーダーの周期を持つ微細周期構造をLSOシンチレータ結晶の表面に形成することで，放射線照射時に発生する蛍光のLSO結晶内部での全反射抑制の可能性を検討した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により，シンチレーション検出器の光センサーへの蛍光の到達光量や到達時間の改善が見込まれ，LSO結晶を用いたシンチレーション検出器の時間分解能の向上が期待できることから，放射線医学における画像診断技術の発展への貢献および大きな社会的波及効果が期待できる．

研究成果

• [雑誌論文] 共スパッタ法を用いたAu添加Ta2O5薄膜の作製とその光学特性の評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤開，橋本祐也，三浦健太，野口克也，加田渉，花泉修
  • 巻: J104-C
  • 号: 4
  • ページ: 98-100
  • DOI: 10.14923/transelej.2020PJF0001
  • ISSN: 1881-0217
  • 年月日: 2021-04-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of scintillation properties of α- and β-SiAlON phosphors under focused microbeam irradiation using ion-beam-induced luminescence analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, I. Sudic, N. Skukan, S. Kawabata, T. Satoh, J. Susaki, S. Yamada, T. Sekine, R.K. Parajuli, M. Sakai, K. Miura, M. Koka, N. Yamada, T. Kamiya, M. Jaksic, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 巻: 450 ページ: 157-162
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.09.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photoluminescence properties of Yb and Ag co-doped Ta2O5 thin films (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kanakubo, K. Miura, K. Shimada, R. Fujii, K. Noguchi, W. Kada, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 790 ページ: 43-47
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.790.43
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of two-dimensional arrays of fluorescent centers in single-crystalline diamond using particle beam writing (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Haruyama, Y. Suda, W. Kada, S. Onoda, T. Ohshima, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 790 ページ: 48-54
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.790.48
  • 査読あり
• [学会発表] 共スパッタ法による貴金属添加ZnO系薄膜の作製とその発光特性の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 名倉悠斗，松井駿，三浦健太
  • 学会等名: 2021年度（第12回）電気学会東京支部栃木・群馬支所研究発表会
• [学会発表] Cu/ZnOショットキー接合素子の作製と紫外光応答特性の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大貫裕也，林義輝，三浦健太
  • 学会等名: 2021年度（第12回）電気学会東京支部栃木・群馬支所研究発表会
• [学会発表] 共スパッタ法を用いた金添加酸化タンタル薄膜の作製と光触媒への応用に向けた基礎検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤開，橋本祐也，三浦健太，野口克也，加田渉，花泉修
  • 学会等名: 電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
• [学会発表] Ion beam induced luminescence spectroscopy and imaging for microscopic characterization of radiation-tolerant scintillator of SiAlON (2019)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, T. Satoh, S. Yamada, M. Koka, N. Yamada, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 24th International Conference on Ion Beam Analysis
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of a therapeutic carbon beam with a G2000 glass scintillator (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, W. Kada, M. Sakai, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 24th International Conference on Ion Beam Analysis
  • 国際学会
• [学会発表] スパッタリング法によるAl添加Ta2O5薄膜の作製とその近赤外発光特性の評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小見航介，吉田祥人，三浦健太，野口克也，加田渉，花泉修
  • 学会等名: 第35回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
• [学会発表] Periodic microstructures for Improving light-extraction efficiencies of light-emitting ZnO/Si devices (2018)
  • 著者名/発表者名: O. Matsumoto, M. Saito, D. Yamazaki, K. Noguchi, and K. Miura
  • 学会等名: 23rd Microoptics Conference
  • 国際学会
• [学会発表] スパッタリング法を用いて作製したZnO/Ag/ZnO透明導電膜の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 内堀智樹，山本峻也，小辻澄人，三浦健太，野口克也，加田渉，花泉修
  • 学会等名: 電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会
• [学会発表] スパッタリング法によるZn過剰ZnO薄膜の作製と発光特性の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本峻也，内堀智樹，原祥大，三浦健太，野口克也，加田渉，花泉修
  • 学会等名: 電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会