| 研究課題/領域番号 |
19K12626
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
金 敬鎭 東北大学, 金属材料研究所, 学術研究員 (10521768)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 結晶成長 / Scintillator / Ce添加 / 共添加 / シンチレータ / GAGG / LYSO / LuAG / LaBr3 / Scintillators / Single crystal growth / Co-doping / Mechanism |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核医学、資源探査、素粒子物理、セキュリティ、物流計測など広汎な応用範囲を持つ放射線検出器は、一般にシンチレータと、蛍光を検出する受光素子から構成されており、最終製品の性能を決定する主要な部位となっている。本研究では、主な検討対象としてCe:LYSO、Ce:GAGG、Ce:LuAG、Ce:LaBr3といった、バンド構造や各種欠陥の形成要因が異なるシンチレータに対し、4~6族陽イオンを共添加することで、各シンチレータに対する特性改善メカニズムを解明し、普遍的な理論として確立するとともに、最適な共添加元素・添加量の検討を行いシンチレータ特性の最大化も狙う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、第一に、様々なシンチレータ結晶に対するMoイオンを中心とした4~6族共添加元素の添加効果をμ-PD法により調査した。スクリーニングの結果得られた、良好な特性を示す共添加元素および添加量の組成に対し、1インチサイズでの結晶作製をチョクラルスキー（Cz）法によりおこなった。作製した結晶について、直ちに化学分析、光学特性、発光特性、シンチレーション特性評価を行うことで、結晶作製と特性評価間のフィードバックを行った。国際共同研究者のNikl教授との連携のもと、各種シンチレータの特徴を全て網羅たデータに基づき解析を行うことで、共添加による特性改善メカニズムを解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
・GAGGシンチレータに対する4~6族陽イオン共添加によるシンチレータ特性の変化とその発光メカニズムの解明に向けた基盤となる研究成果となり、シンチレータの発光現象に対する共添加元素の効果を明らかにすることができた。現在も世界規模で競争が繰り広げられている、新規高性能シンチレータ開発や既存シンチレータの性能改善につながる指針となる成果である。
・ 発光メカニズムの解明は、世界的なシンチレータ研究の進展にも貢献し、学術上の意義は大きい。さらに、従来提唱されてきた特性改善メカニズム理論を覆す、新たな発光特性改善メカニズムを提唱できれば、学術的独自性と創造性が多大である。
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