| 研究課題/領域番号 |
20H02634
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山路 晃広 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任助教 (20779722)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 有機結晶 / シンチレータ / 中性子 / 高速中性子 / 結晶成長 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中性子検出用途の有機シンチレータ結晶を研究開発する。今後の中性子利用では数ナノ秒以下の速い蛍光寿命が求められている。有機結晶では数ナノ秒以下の蛍光寿命を有するものがあり、高速応答が実現可能である。また、中性子の検出効率が高く、高速中性子でも検出も可能である。更に、飛行時間法を考えた時には時間分解能200ps以下にできる可能性がある。有機結晶シンチレータの発光量、蛍光寿命、立ち上がり時間、α/γ比などの特性が何に起因するかを明らかにするため、結晶構造・位置を系統的に変化させた結晶を育成し、その発光原理であるπ結合のまわりの電場構造の変化と発光波長・蛍光寿命などの関連を系統的に調べる。
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| 研究成果の概要 |
本研究は中性子検出用途として、有機シンチレータ結晶の研究開発に取り組んだ。10ns以下の高速蛍光寿命かつ高発光量を示す有機結晶の育成に成功した。中性子検出用途のために、実際に中性子フラックスを照射しその応答特性を評価した。また、π電子数密度や結合位置等の結晶構造に着目し、カルバゾールやアントラセン等の材料について系統的に結晶育成を行い、発光特性等との関連性について明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機シンチレータ結晶の発光司るπ結合のまわりの電場構造（配位子場）の変化と発光波長・蛍光寿命などの関連を系統的に調べた。これは、有機物シンチレータの設計指針の決定に資する。また、本研究で見出した有機シンチレータ結晶は高速中性子検出用途もあり、核セキュリティーなどで重要なターゲットである重元素でできた厚肉の容器内の軽元素物質の検査や鉄鋼やコンクリートで構成される橋梁やトンネル等の大型インフラストラクチャーの非破壊検査への応用が期待できる。
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