中性子計測用ホウ素含有新規シンチレータの探索研究

• 研究課題/領域番号: 18K14158
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分31010:原子力工学関連
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 河口 範明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50642782)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: シンチレータ / 中性子 / 単結晶 / ガラス / セラミックス / 中性子シンチレータ / 結晶化ガラス / シンチレーター / 放射線

研究成果の概要

本研究では、ホウ素系新規中性子シンチレータの探索研究を行った。従来のリチウム系材料と比べ資源が豊富で理論上検出効率が高くなるが、これまでに高性能な材料は見出されていなかったため、本研究では候補となるガラス、セラミックス、単結晶について系統的な探索研究を実施し、研究成果は学術論文や学会発表によって適宜公開した。それぞれにおいて研究の進展があり、ホウ素系中性子シンチレータの広範な実用化に向けた成果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同時多発テロ事件以降、欧米を中心として国家安全保障を目的とした中性子検出器の国境、空港、湾岸への大量配備が行われてきた。それに伴い、検出器に従来用いられてきたHe-3ガス資源の不足は顕在化し、He-3ガスを用いない中性子検出器の開発が課題となっている。He-3代替の本命は無機固体シンチレータを用いた検出器で、無機固体シンチレータにはリチウム系とホウ素系がある。これまでは主にリチウム系材料が検討されてきてきたが、本研究はより資源が豊富だが研究が進んでいなかったホウ素系材料について多くの知見が得られた点で意義深い。

研究成果

• [雑誌論文] Scintillation and Dosimetric Properties of Monocrystalline and Polycrystalline Li2B4O7 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Okada Go、Futami Yoshisuke、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 32 号: 4 ページ: 1419
  • DOI: 10.18494/SAM.2020.2752
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 年月日: 2020-04-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dosimetric properties of non-doped LiF/CaF2 eutectic (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Kimura Hiromi、Takebuchi Yuma、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 132 ページ: 106254-106254
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2020.106254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of scintillation responses in rare-earth-ions-doped LiCaAlF6 single crystals (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Okada Go、Fukuda Kentaro、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 954 ページ: 161518-161518
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.10.196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally stimulated luminescence of tin-doped borate glasses (2020)
  • 著者名/発表者名: Masai Hirokazu、Kimura Hiromi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki、Kitamura Naoyuki
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: － ページ: 106344-106344
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2020.106344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation and dosimetric properties of Sn-doped ZnO-P2O5-SiO2 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 59 号: SC ページ: SCCB21-SCCB21
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab488b
  • NAID: 210000157200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation detector properties of CsLiB6O10 (CLBO) crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanagida Takayuki、Sakairi Mitsuyoshi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 13 号: 1 ページ: 016001-016001
  • DOI: 10.7567/1882-0786/ab5ffa
  • NAID: 210000157771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence, scintillation and TSL properties of Tb-doped strontium aluminoborate glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawano Naoki、Kawaguchi Noriaki、Okada Go、Fujimoto Yutaka、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 124 ページ: 69-73
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2019.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-, radio- and thermo- luminescence properties of Eu-doped BaSi2O5 glass-ceramics (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakauchi Daisuke、Shinozaki Kenji、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optik 巻: 185 ページ: 812-818
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2019.03.130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of Ti- and Zr-doped lanthanum hafnate single crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 90 ページ: 227-230
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2019.02.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between defect formation by X-ray irradiation and thermally stimulated luminescence of binary zinc phosphate glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Masai Hirokazu、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 9 号: 5 ページ: 2037-2037
  • DOI: 10.1364/ome.9.002037
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiation induced luminescence properties of Eu-doped SiO2 glass synthesized by spark plasma sintering (2019)
  • 著者名/発表者名: Isokawa Yuya、Kimura Hiromi、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 90 ページ: 187-193
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2019.02.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of Ce-doped Yb3Al5O12 single crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Yasuki、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optik 巻: 182 ページ: 884-889
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2018.12.116
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray induced luminescence properties of Ce-doped BaF2-Al2O3-B2O3 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Samizo Hayata、Shinozaki Kenji、Kato Takumi、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Masai Hirokazu、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 90 ページ: 64-69
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2019.01.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dosimetric, luminescence and scintillation properties of Ce-doped CaF2-Al2O3-B2O3 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato Takumi、Hirano Shotaro、Samizo Hayata、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Shinozaki Kenji、Masai Hirokazu、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Non-Crystalline Solids 巻: 509 ページ: 60-64
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.12.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of Ce- and Eu-doped Ca2MgSi2O7 crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Taiki、Nakauchi Daisuke、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 89 ページ: 63-67
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2018.12.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radon detection using alpha scintillation KACST cell (2019)
  • 著者名/発表者名: Abdalla Ayman M.、Ali Atif M.、Al-Jarallah Mohamed、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 922 ページ: 84-90
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.12.078
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Radiation induced luminescence properties of Ce-doped Y2O3-Al2O3-SiO2 glass prepared using floating zone furnace (2019)
  • 著者名/発表者名: Isokawa Yuya、Nakauchi Daisuke、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 782 ページ: 859-864
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.12.245
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally stimulated luminescence properties of Eu-doped AlN ceramic (2019)
  • 著者名/発表者名: Onoda Yusuke、Kimura Hiromi、Kato Takumi、Fukuda Kentaro、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optik 巻: 181 ページ: 50-56
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2018.11.160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of Ce-doped SrF2-Al2O3-B2O3 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura Hiromi、Shinozaki Kenji、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Non-Crystalline Solids 巻: 508 ページ: 46-50
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.11.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron and gamma-ray pulse shape discrimination of LiAlO2 and LiGaO2 crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanagida Takayuki、Watanabe Kenichi、Okada Go、Kawaguchi Noriaki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 919 ページ: 64-67
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.11.135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-dependent luminescence of Ce-doped SrO-B2O3 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Masai Hirokazu、Okada Go、Ina Toshiaki、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 207 ページ: 316-320
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.11.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and luminescent properties of Pr-doped Li2O MgO Al2O3SiO2 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Masai Hirokazu、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 88 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2018.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence, scintillation and TSL properties of Eu-doped Al2O3 transparent ceramics synthesized by spark plasma sintering method (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawano Naoki、Kato Takumi、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 88 ページ: 67-73
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2018.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionizing-radiation-induced storage-luminescence for dosimetric applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanagida Takayuki、Okada Go、Kawaguchi Noriaki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 207 ページ: 14-21
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.11.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoluminescence characteristics of Nd-doped LiCaAlF6 single crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Nakauchi Daisuke、Okada Go、Kawano Naoki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 206 ページ: 634-638
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.10.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and radiation-induced luminescence properties of Sn-doped magnesium aluminoborate glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakauchi Daisuke、Okada Go、Fujimoto Yutaka、Kawano Naoki、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Glasses: European Journal of Glass Science and Technology Part B 巻: 60 号: 1 ページ: 10-14
  • DOI: 10.13036/17533562.60.1.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basic study on a LiF-Eu:CaF2 mixed powder neutron scintillator (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Kenichi、Mitsuboshi Natsumi、Ishikawa Akihisa、Yamazaki Atsushi、Yoshihashi Sachiko、Uritani Akira、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki、Fukuda Kentaro
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: - ページ: 161244-161244
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of scintillating 2D quantum confinement materials - (C6H5C2H4NH3)2Pb1-xSrxBr4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Akatsuka Masaki、Kawano Naoki、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: - ページ: 161372-161372
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.10.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray induced luminescence properties of Ce-doped Ca3Sc2Si3O12 single crystal (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato Takumi、Usui Yuki、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: - ページ: 161301-161301
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative study of CsBr:Tl transparent ceramic and single crystal for radiation detector applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimura Hiromi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: - ページ: 161226-161226
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radio-photoluminescence observed in Eu-doped BABF glass-ceramics (2018)
  • 著者名/発表者名: Okada Go、Shinozaki Kenji、Shiratori Daiki、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 45 号: 7 ページ: 9376-9380
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.08.027
  • 査読あり
• [学会発表] Scintillation properties of fluoride neutron scintillators at elevated temperatures (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Kawaguchi, T. Kato, T. Yanagida
  • 学会等名: 44th ICACC, 1/26-30 Daytona beach
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ce3+ドープMgF2-Al2O3-B2O3ガラスの蛍光及びX線励起発光特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二, 中内大介, 岡田豪, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 第67回応用物理学会春季学術講演会 3/12-15, 上智大
• [学会発表] Borate glass scintillators for charged-particle detectors (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Kawaguchi, T. Kato, G. Okada, Y. Fujimoto, T. Yanagida
  • 学会等名: 43rd ICACC, 1/26-2/1, Daytona beach
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ce添加YBO3のシンチレーション特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会, 3/9-12, 東工大
• [学会発表] Zn4B6O13のシンチレーション及びドシメーター特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会, 3/9-12, 東工大
• [学会発表] Tb3+ドープBABFガラスおよび結晶化ガラスにおける発光特性の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡田豪, 篠崎健二, 河口範明, 小松高行, 柳田健之
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会, 3/9-12, 東工大
• [学会発表] Eu添加Li3PO4-B2O3ガラスにおける放射線蛍光特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 白鳥大毅, 磯川裕哉, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会, 3/9-12, 東工大
• [学会発表] Zn4B6O13 焼結体の作製と放射線計測への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2019年年会, 3/24-26, 工学院大学
• [学会発表] Dosimetric Properties of Ce-doped CaF2-Al2O3-B2O3 glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, S. Hirano, H. Samizo, G. Okada, N. Kawaguchi, K. Shinozaki, H. Masai, T. Yanagida
  • 学会等名: ISNOG 2018, 17-21 June, Quebec, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Scintillation properties of Ce-doped SrF2-Al2O3-B2O3 glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Kimura, K. Shinozaki, G. Okada, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: ISNOG 2018, 17-21 June, Quebec, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Scintillation properties of Ce-doped BaF2-Al2O3-B2O3 glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Samizo, T. Kato, G. Okada, N. Kawaguchi, K. Shinozaki, H. Masai, T. Yanagida
  • 学会等名: 5th international conference on the physics of optical materials and devices, Montenegro, 27-31 Aug.
  • 国際学会
• [学会発表] Thermally stimulated luminescence properties of Ce-doped lithium borosilicate glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Isokawa, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring (14 th IWIRM), Oarai, 8-9 Dec.
  • 国際学会
• [学会発表] 粒子放射線計測用シンチレータ (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口範明
  • 学会等名: 次世代放射線シンポジウム2018, 8/6-8 白浜
  • 招待講演
• [学会発表] Tm添加Li3PO4-B2O3ガラスの放射線誘起蛍光特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 磯川裕哉, 岡田豪, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 次世代放射線シンポジウム2018, 8/6-8 白浜
• [学会発表] Eu-Sr-Al-B-O 系ガラスとCCD 固体撮像素子を用いたα線イメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口範明, 加藤匠, 岡田豪, 藤本裕, 柳田健之
  • 学会等名: 次世代放射線シンポジウム2018, 8/6-8 白浜
• [学会発表] BaF2-Al2O3-B2O3 ガラスの MD および RMC シミュレーションと Ce 添加による発光特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二, 岡田豪, 助永壮平, 柴田浩幸, 尾原幸治, 正井博和, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム, 9/5-7, 名工大
• [学会発表] Tm 添加 B2O3-Al2O3-SrO ガラスのドシメータ特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野直樹, 河口範明, 岡田豪, 藤本裕, 柳田健之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム, 9/5-7, 名工大
• [学会発表] Gd添加50Li3PO4-50B2O3ガラスのドシメータおよびシンチレーション特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 磯川裕哉, 岡田豪, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会, 9/18-21, 名古屋国際会議場
• [学会発表] 溶融法により作製したB2O3-Al2O3-SrO:Tmガラスの放射線検出特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野直樹, 河口範明, 岡田豪, 藤本裕, 柳田健之
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会, 9/18-21, 名古屋国際会議場
• [学会発表] 新規フッ化物中性子シンチレーターの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口範明, 岡田豪, 二見能資, 福田健太郎, 柳田健之
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会, 9/18-21, 名古屋国際会議場
  • 招待講演
• [備考] Noriaki KAWAGUCHI - Homepage
  • URL: https://mswebs.naist.jp/LABs/yanagida/kawaguchi/index.htm
• [備考] Noriaki KAWAGUCHI - Homepage
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/yanagida/kawaguchi/index.htm