| 研究課題/領域番号 |
19H00672
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
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| 研究分担者 |
山本 誠一 早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 上級研究員(研究院教授) (00290768)
島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70589340)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2023年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2022年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2021年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | シンチレータ / 放射線検出器 / 共晶体 / 光導波 / 放射線計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、超高解像度実現のコア技術となる、自己組織化共晶体シンチレータを用い、Silicon on Insulator(SOI)型半導体光検出器と組み合わせ、数～数十μmの解像度と、エネルギー分解を可能とする検出器を構成する。当該検出器によりガンマ線の運動学変数の高精度な測定や応答パターン解析による粒子識別が可能となり、モノリシック結晶を用いた従来の放射線検出器では不可能であった、素粒子生成プロセスの解明や未知物質探索に向けた新規実験手法開発に繋がる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ファイバー構造を有する新規共晶体シンチレータが開発され、光検出器と組み合わせることで超高解像度粒子・光子イメージングや放射線弁別が可能な検出器を開発した。具体的には、LaBr3/(Mg,Ca)Br2等、CsI/CsCl/NaCl等のシンチレータを新たに見出し、2インチ径までの大口径結晶の育成技術を開発した。また、新規中性子有感シンチレータが開発された。これらのシンチレータと、光検出器、回路を組み合わせたイメージング装置を試作し、α線に対し2μｍ、β線に対し16μｍ、Ｘ線に対し4μｍという超高解像度なイメージング性能が得られた。また、優れたγ/中性子弁別性能を有する検出器も試作した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発された新規共晶体シンチレータを用いた超高解像度イメージングシステムやγ線/中性子線弁別システムは、シンチレータ種をα、β、X、γ、中性子線の各用途に合わせ選択することで、高エネルギー物理用の粒子線弁別用途のみにとどまらず、幅広い用途での応用が可能と考えられる。例えば、①α、β線内容療法や放射線薬剤開発における高分解能イメージング、②産業用、医療用を含めた高分解能X線イメージング、位相イメージング
③中性子、γ線弁別性能が要求される福島第一原発廃炉に関するデブリの弁別用途、といった分野への応用展開が期待できる。
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