常温硬化プラスチックシンチレータの基本性能向上と高機能化に向けた研究

• 研究課題/領域番号: 19K03894
• 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15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
• 研究機関: 日本歯科大学
• 研究代表者: 小野 裕明 日本歯科大学, 新潟生命歯学部, 准教授 (70453925)
• 研究分担者: 宮田 等 新潟大学, 自然科学系, フェロー (80192368)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: プラスチックシンチレータ / 常温硬化 / 放射線検出器

研究開始時の研究の概要

本研究は、常温で硬化する新しいプラスチックシンチレータの開発を企業と共同で行っており，安価で，かつ特殊機能を有するような機能性プラスチックシンチレータを作成することを目的としている。2017-2018年に獲得した科研費(17K18161) から継続して開発を続けており，実用化に向けて性能向上に取り組んでいる。今回獲得した新たな科研費により，さらに性能向上と安定性の向上をはかり，実用化に目処をつけたいと考えている。また，これらの開発により，様々な機能を有するプラスチックシンチレータを安価に作成できるようになり，環境測定や医療分野での放射線検出器における高機能化，低価格化に貢献することが可能となる。

研究成果の概要

本研究では、先行研究 (科研費17K18161 研究代表者 小野裕明)を発展させ、常温硬化プラスチックシンチレータの性能向上の研究を進めるとともに、高機能化に向けた様々な試作を行った。本研究により常温硬化シンチレータの信号波形をフラッシュADCを用いて測定し、時間特性の詳細を調べた。また、高速応答性能を向上させるために、添加物を添加するなどして性能評価を行なった。発光量や応答性能の向上は今回は見られなかったが引き続き開発を進めていく。また、紫外線硬化などの新規樹脂を用いたプラスチックシンチレータの開発も行い、初期のものと比べて発光量を大きく向上させることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、常温で硬化する樹脂を用いてプラスチックシンチレータを開発することで、高温プロセスを用いないため、様々な添加剤を添加できる可能性があり、粒子識別能力や高速応答性能を有するような高機能プラスチックシンチレータを安価に作成できる可能性がある。
これらの高機能シンチレータは、素粒子・原子核実験などの分野だけでなく、医療分野や環境放射線分野における放射線計測装置の低価格化、高機能化、大面積化など様々な分野に応用可能であり、高機能シンチレータが安価に作成できるようになることで、新しい検出器コンセプトの創成や幅広い分野での応用利用に繋げることが可能になる。