| 研究課題/領域番号 |
20J20221
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
川本 弘樹 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 放射線検出 / 積算型線量計 / ラジオフォトルミネッセンス / 銀添加リン酸塩ガラス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放射線の線量を積算して計測する積算型線量計には吸収線量に比例して発光強度が増大するラジオフォトルミネッセンス（RPL）現象が利用されており、市販の積算型線量計にはRPL能を有する銀添加リン酸塩ガラスが素子として用いられている。しかしながら、当該ガラスにおけるRPLに関する未解明点が残存しており、既存線量計の改良や新規線量計材料開発の障壁となっている。本研究は、銀添加リン酸塩ガラスの構造に着目し、RPL中心形成機構と構造との相関を解明し、その結果に基づいた新規線量計材料の創出を行う研究である。
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| 研究実績の概要 |
ラジオフォトルミネッセンス (RPL) 現象を動作原理とする積算型線量計は様々な用途・分野で利用されており、当該線量計の素子である銀添加リン酸塩ガラス (PG:Ag) におけるRPL特性や、RPLの発光(RPL中心) 形成機構の探究がなされてきた。しかしながら、PG:AgにおけるRPLに係る未解明事象が数多く残存しており、RPL線量計材料の改良・新規開発の障壁となっている。本研究は、PG:AgにおけるRPLに係る未解明事象の解明を通じたRPL線量計材料設計指針の確立を目的としている。本年度は、未解明事象の一つである、PG:AgにおけるRPL中心である2価の銀イオン (Ag2+) 及び銀クラスター (Ag-cl) 形成量の組成依存性に着目し、解析を行った。
まず、PG:Agを構成するアルカリ金属と、RPL中心形成量との相関を調査した。Ag2+及びAg-cl形成量はそれぞれ含有カチオンがNa > Li > K > Rb > Cs及びNa > K > Rb > Csの順に多くなることが示された。この大小関係は概ねアルカリ金属とAg+とのイオン半径差順であり、1価の金属であるAg+をアルカリ金属と見做して、2種アルカリ金属のイオン半径差順に依って金属イオンの移動度が変化する現象である混合アルカリ効果に着目した。Ag+とのイオン半径差が小さい、即ち銀イオンの移動度が高いガラスにおいてRPL中心が形成されやすいことが示唆された。
次に、市販品と同じアルカリ金属であるNaを含有したPG:Agについて、RPL中心形成量の銀濃度依存性を調査した。その結果、銀濃度が高い試料においてRPL中心が形成されやすいことが示された。アルカリ金属依存性と同様に、銀イオンの移動度に着目すると、銀濃度が高いほど銀イオンの移動度も高くなることが予想されるため、銀イオンの移動度とRPL中心形成量との相関が示唆された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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