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複合アニオン透光性セラミックスを用いた放射線計測用蛍光体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19J22091
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
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

木村 大海  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード透光性セラミックス / 放射線計測用蛍光体 / シンチレーション / 光刺激蛍光 / 熱刺激蛍光 / フォトルミネッセンス
研究開始時の研究の概要

本研究ではレントゲン装置などに用いられているイメージングプレートの材料開発を行う。特に、比較的実効原子番号の高いセシウム複合アニオン化合物に着目し、透光性セラミックスを開発する。これまで、セシウム複合アニオン化合物のシンチレーション・ドシメータ特性の研究は散発的な検討に留まっている。そこで、アニオン比率を系統的に変化させたサンプルを作製し、バンドギャップや光学特性、シンチレーション・ドシメータ特性の変化の挙動を明らかにする。

研究実績の概要

放電プラズマ焼結(SPS)法によるセシウム複合アニオン透光性セラミックスの開発および放射線計測用材料への検討を行った。まずCs(Clx, Br1-x)に着目し、Ce、Eu、Pr、Tlなど様々な発光中心を添加したところ、Euを添加した試料が最も高い蓄積型蛍光(PSL)強度を示した。そのためEu:Cs(Clx, Br1-x)、Eu:Cs(Br1-x, Ix)、Eu:Cs(Cl1-x, Ix)透光性セラミックスの検討を行った。Eu:Cs(Clx, Br1-x)において、任意の範囲において複合アニオン化合物が形成されうることが明らかになり、SPS法を用いることにより初めて複合アニオン化合物の透光性セラミックスの作製に成功した。またイメージングプレートとしてのデバイス特性を評価したところ、x = 0-0.75においては、市販のIPsより一桁低い線量からの直線性を示すことを確認した。一方でEu:Cs(Br1-x, Ix)、Eu:Cs(Cl1-x, Ix)を作製した結果、透光性を有するセラミックスの作製に成功したが、x = 0.25-0.75の試料は、Eu:CsBrとEu:CsIおよびEu:CsClとEu:CsIのコンポジット材料となることが明らかになった。以上の結果から、SPS法を用いることにより、融液成長法による結晶育成が困難なコンポシット材料および複合アニオン化合物の透光性材料が作製可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Optical and Scintillation Properties of Eu-doped CsBr–BaBr2–ZnBr2 Glasses2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 34 号: 2 ページ: 691

    • DOI

      10.18494/SAM3687

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2022-02-21
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical and radioluminescence properties of Pr-doped BaTi4O9 crystals synthesized by the floating zone method2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Akatsuka Masaki、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: SB ページ: SB1006-SB1006

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac3099

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical, TSL, and OSL Properties of Copper-doped Cesium Bromide Transparent Ceramics Prepared by SPS2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 33 号: 6 ページ: 2187

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3322

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2021-06-24
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Radio-photoluminescence properties of silver-doped cesium chloride transparent ceramics2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Okada Go、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 236 ページ: 118099-118099

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2021.118099

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Yb doping on optical and upconversion photoluminescence properties of Yb-, Er-co-doped Y2O3 transparent ceramics prepared by SPS2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Yamamoto Shin-ichi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science: Materials in Electronics

      巻: 32 号: 5 ページ: 6304-6311

    • DOI

      10.1007/s10854-021-05346-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and scintillation properties of Ce-doped 20CsCl-20BaCl2-60ZnCl2 glasses2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Gota、Kimura Hiromi、Shiratori Daiki、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Optik

      巻: 226 ページ: 165825-165825

    • DOI

      10.1016/j.ijleo.2020.165825

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation-induced Luminescence Properties of SrBr2 Transparent Ceramics Doped with Different Eu Concentrations2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 32 号: 4 ページ: 1381

    • DOI

      10.18494/SAM.2020.2750

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2020-04-20
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Tl doping on optical, TSL and OSL properties of Tl-doped RbBr transparent ceramics synthesized by SPS2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 478 ページ: 137-141

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2020.06.010

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TSL and OSL properties of SPS-derived CsBr transparent ceramics doped with various concentrations of Eu2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Akatsuka Masaki、Nakauchi Daisuke、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Radiation Measurements

      巻: 135 ページ: 106367-106367

    • DOI

      10.1016/j.radmeas.2020.106367

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tl-concentration dependence of scintillation properties in Tl-doped CsBr single crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kentaro、Kimura Hiromi、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 12 ページ: 122005-122005

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abca50

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence and scintillation properties of Ce-doped CaBr2 crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kentaro、Kimura Hiromi、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 10 ページ: 102002-102002

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abb5c0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically-stimulated luminescence properties of Eu-doped Cs(Cl, Br) translucent ceramics2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Optical Materials

      巻: 100 ページ: 109660-109660

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2020.109660

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scintillation and thermally stimulated luminescence properties of Ce-doped SrO-Al2O3-SiO2 glasses2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi 、Masai Hirokazu、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、KawaguchiNoriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science: Materials in Electronics

      巻: 31 号: 4 ページ: 3017-3022

    • DOI

      10.1007/s10854-019-02845-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence and scintillation properties of undoped and Tl-doped Cs2BaBr4 crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kentaro、Kimura Hiromi、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Radiation Measurements

      巻: 132 ページ: 106260-106260

    • DOI

      10.1016/j.radmeas.2020.106260

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Eu添加Cs(Cl, I)透光性セラミックスの放射線誘起蛍光特性2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換 第3回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] CsBr:Tl膜の光学および放射線誘起蛍光特性2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 白鳥大毅, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] X・γ線計測を目的とした蛍光ガラスの作製および特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 篠崎健二, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部 2021年第1回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 希土類添加BaTi4O9単結晶の放射線誘起蛍光特性2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 赤塚雅紀, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換 第1回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Eu添加Cs(Br, I)透光性セラミックスの輝尽性蛍光特性2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Eu doping on storage luminescence properties of CsBr transparent ceramics2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, T. Kato, D. Nakauchi, M. Akatsuka, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical and scintillation properties of Ce-doped LaF3-Al2O3-B2O3 glassese2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, K. Shinozaki, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical and radiation induced luminescence properties of Cs(Br, I) transparent ceramics prepared by the spark plasma sintering technique2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, T. Kato, M. Koshimizu, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical and Radioluminescence Properties of Pr-doped BaTi4O9 Single Crystals Synthesized by the Floating Zone Method2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, M. Akatsuka, D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 学会等名
      EM-NANO 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CeF3-GdF3-Al2O3-Ga2O3-B2O3ガラスの光学およびシンチレーション特性2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 篠崎健二, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Pr添加BaTi4O9単結晶の近赤外シンチレーション特性2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 赤塚雅紀, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 複合アニオン透光性セラミックスの作製および特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤 匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第12回MFD研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 透光性セラミックスを用いた放射線計測用蛍光体の開発2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      応物関西支部 2020年度第一回+第2回合同講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 銀添加塩化セシウム透明セラミックスのラジオフォトルミネッセンス特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 岡田豪, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第40回電子材料研究討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] SPS法により作製したCsF透明セラミックのシンチレーション特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Cs(Br, I)透明セラミックのシンチレーションおよびドシメータ特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 越水正典, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Cs(Cl, Br):Ce透光性セラミックの輝尽性蛍光特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cs(Br, I)透明セラミックの光学および放射線誘起蛍光特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ce添加LaF3-Al2O3-B2O3ガラスの光学および放射線応答特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 篠崎健二, 加藤匠, 中内大介, 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] SPS法により作製した透光性セラミックスCs(Cl,Br):Ceの輝尽性蛍光特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法により作製したCs(Br,Cl)透光性セラミックのシンチレーションおよびドシメータ特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 越水正典, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 銅添加セシウムハライド透光性セラミックスの放射線誘起蛍光特性2019

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第14回次世代先端光科学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Eu添加Cs(Cl,Br)透光性セラミックの輝尽性蛍光特性2019

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ce添加SrO-Al2O3-SiO2ガラスの光学およびシンチレーション特性2019

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 正井博和, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] RbBr:Tl透明セラミックスの放射線誘起蛍光特性2019

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cs(Cl, Br):Eu透光性セラミックスの放射線誘起蛍光特性2019

    • 著者名/発表者名
      木村大海, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第15回次世代先端光科学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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