Pr:LuAGの透明セラミックス化による特性向上

• 研究課題/領域番号: 20656103
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吉川 彰 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (50292264)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2009年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2008年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 結晶工学 / 先端機能デバイス / 放射線・X線・粒子線 / 医療・福祉

研究概要

申請者を中心とした研究グループが見出した単結晶Pr:LuAGシンチレータは、高い阻止能、BGO比約3倍の発光量、早い減衰時定数が特徴であるが、その性能向上が限界に達しつつある現在、Pr:LuAGは透明セラミックス化することで確実に特性が向上することが予想される。単結晶Pr:LuAGでは、欠陥からの発光に起因する減衰の遅い成分が、PET等の高速応答が要求される装置開発において問題となってきたが、上述の申請者の研究室の柳田助教らの研究により、セラミックス化することで欠陥が光学測定において有意に検出できないほど低減させられることも明らかになっている。加えて、Pr:LuAGの作製には高融点が必要であり、単結晶作製においては技術的に困難な一面となるが、焼結法により作られるセラミックスでは、これは寧ろ作製時に有利な点となる。本研究においては、透明(透過率80%以上)セラミックスの開発に成功し、APD等の受光素子と合せて、放射線応答が発光量、エネルギー分解能共に現状の構成(単結晶LuAG+PMT)を凌駕することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Pr:LuAG scintillator array and assembly for Positron Emission Mammography (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Yanagida, Akira Yoshikawa, Yuui Yokota, Kei Kamada, Yoshiyuki Usuki, Seiichi Yamamoto, Masayasu Miyake, Mamoru Baba, Kazuaki Kumagai, Katsuhisa Sasaki, Masatoshi Ito, Naoto Abe, Yutaka Fujimoto, Shuji Maeo, Yuki Furuya, Hidehiko Tanaka, Akihiro Fukabori, Targino Rodrigues dos Santos, Motoharu Takeda, Noriaki Ohuchi
  • 雑誌名: IEEE Trans.Nucl.Sci. (In press, 未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Possibilities of Inorganic-Organic Hybrid Scintilator ; Pr:LuAG Scintillator Covered with Plastic Scintillator (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yoshikawa, T.Yanagida, Y.Yokota, K.Kamada, Y.Usuki, M.Nikl
  • 雑誌名: IEEE NSS MIC 2009, Conference Record (In press, 未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Size Single Crystal Growth of Pr:Lu3Al5O12 and Their Uniformity of Scintillation Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kamada, K.Tsutsumi, T.Yanagida, T.Endo, Y.Usuki, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: IEEE NSS MIC 2009, Conference Record (In press, 未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pr:Lu3Al5O12(LuAG)Scintillator Read-Out Using UV-Enhanced Avalanche Photodiode (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kamada, T.Yanagida, J.Kataoka, A.Yoshikawa, H.Takahashi, K.Tsutsumi, T.Endo, Y.Usuki
  • 雑誌名: IEEE NSS MIC 2009, Conference Record (In press, 未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of the scintillation properties of the Pr:LuAG and Ce:LuAG single crystalline scintillator by the control of the defect related luminescence through chemical substitution (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yoshikawa, H.Ogino, T.Yanagida, Y.Yokota, S.Maeo, M.Nikl
  • 雑誌名: Proceedings of the 20th Symposium of Association for Condensed Matter Photophysics, Japan ページ: 305-308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light Yield Non-Proportionality and Energy Resolution of Praseodymium Doped LuAG Scintillator (2009)
  • 著者名/発表者名: Lukasz Swiderski, Marek Moszynski, Antoni Nassalski, Agnieszka Syntfeld-Kazuch, Tomasz Szczesniak, Kei Kamada, Kousuke Tsutsumi, Yoshiyuki Usuki, T.Yanagida, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: IEEE Trans.Nucl.Sci. 56 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation Properties of Praseodymium Doped LuAG Scintillator Compared to Cerium Doped LuAG, LSO and LaBr_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: Lukasz Swiderski, Marek Moszynski, Antoni Nassalski, Agnieszka Syntfeld-Kazuch, Tomasz Szczesniak, Kei Kamada, Kousuke Tsutsumi, Yoshiyuki Usuki, T.Yanagida, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: IEEE Trans.Nucl.Sci. 56 ページ: 2499-2505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basic properties of ceramic Pr:LuAG scintillator (2009)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Yanagida, Akira Yoshikawa, Akio Ikesue, Kei Kamada, Yuui Yokota
  • 雑誌名: IEEE Trans.Nucl.Sci. 56 ページ: 2955-2959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy Transfer to Pr^<3+> Ions in Pr : Lu_3Al_5O_<12> (LuAG) Single Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshikawa, et.al.
  • 雑誌名: IEEE. Nucl. Trans. Sci 55(3) ページ: 1372-1375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Host Luminescence in the Pr : LuAG Scintillator (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ogino, et.al.
  • 雑誌名: IEEE. Nucl. Trans. Sci 55(3) ページ: 1197-1200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of praseodymium activated Lu_3Al_5O_<12> single crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Drozdowski, et.al.
  • 雑誌名: IEEE. Nucl. Trans. Sci 55(4) ページ: 2420-2424
  • 査読あり
• [学会発表] Pr:LuAGを用いた陽電子乳がん検診装置の開発およびPET-MRIへの応用展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳田健之, 吉川彰, 横田有為, 前尾修司, 鎌田圭, 薄善行, 山本誠一, 三宅正泰, 馬場護, 熊谷和明, 佐々木雄久, 伊藤正敏, タルジャーノ・ロド リゲス・サントス, 武田元治, 大内憲明, 荻野拓, 藤本裕, 阿部直人, 古谷優貴, 田中秀彦, 深堀明博
  • 学会等名: 第39会結晶成長国内会議
  • 発表場所: 愛知,名古屋大学
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] Evaluation of optical properties and gamma-ray responses of Pr:LuAG scintillator for different Pr concentrations (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yanagida, M.Sato, K.Kamada, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yoshikawa
  • 学会等名: 5Th ISLNOM
  • 発表場所: Pisa, Italy
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Pr : LuAGシンチレータ結晶と応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉川彰
  • 学会等名: 次世代PET研究会
  • 発表場所: 放射線医学総合研究所、千葉
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] Growth and optical properties of Lu_3(Ga, Al)_5O_<12> single crystals for scintillator application (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ogino, et.al.
  • 学会等名: The 4th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-4)
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
• [学会発表] Detection of scintillation light from Pr : Lu_3Al_5O_<12>(LuAG) by gallium nitride photodiode (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kamada, et.al.
  • 学会等名: 5th International Conference on New Developments In Photodetection 2008
  • 発表場所: Palais des Congres, Aix-les-Bains, France
• [学会発表] Basic Properties of Ceramic Pr : LuAG Scintillator (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagida, et.al.
  • 学会等名: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. (IEEE NSS/MIC)
  • 発表場所: Dresden, Germany
• [学会発表] Study on Pr : LuAG scintillator, arraying procedure, assembling with photo detector and 2-dimensional imaging (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshikawa, et.al.
  • 学会等名: Japanese-French Joint Workshop, First Workshop Tohoku University- EMAC- INSA Ecole des Mines, Albi & INSA,Toulouse
  • 発表場所: Albi, France
• [学会発表] Improvement of Ce doped LuAG scintillator by suppression of defect related luminescence (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ogino, et.al.
  • 学会等名: Japanese-French Joint Workshop, First Workshop Tohoku University- EMAC- INSA Ecole des Mines. Albi & INSA,Toulouse
  • 発表場所: Albi, France
• [学会発表] Fundamental Evaluation of Pr^<3+> Activated Lu_3Al_5O_<12> ceramic scintillator (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagida, et.al.
  • 学会等名: Japanese-French Joint Workshop, First Workshop Tohoku University- EMAC- INSA Ecole des Mines. Albi & INSA,Toulouse
  • 発表場所: Albi, France
• [学会発表] Pr : Lu_3Al_5O_<12>(LuAG)シンチレータの開発と応用展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鎌田圭, ら
  • 学会等名: 第69回応用物理学関係連合講演会(秋季大会)
  • 発表場所: 春日井、中部大学
• [学会発表] ガンマ線検出用透明セラミックスPr : LuAGシンチレータの開発および特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柳田健之, ら
  • 学会等名: 2008年物理学会秋季大会
  • 発表場所: 山形、山形大学