| 研究課題/領域番号 |
22H00308
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
越水 正典 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40374962)
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| 研究分担者 |
藤本 裕 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60639582)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)
2024年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2023年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2022年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
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| キーワード | 線量計 / ラジオクロミズム / ラジオフォトルミネッセンス / 有機無機ハイブリッド / シンチレータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機物（ポリマーと色素や蛍光体分子）と無機物（無機分子やナノ粒子）のハイブリッド化により、線量測定に必要な光学特性（熱蛍光や輝尽蛍光、あるいはラジオクロミズム）を具備した線量計材料を開発する。実用的な感度を得るため、熱・輝尽蛍光体については電子や正孔の捕獲機能を、ラジオクロミック材料ではラジオクロミズムを促進する高効率なラジカル発生の機能を、添加する無機物に担わせる。従来材料の有機ベース材料の100倍以上の高感度化を目標とする。これらの研究成果により、有機物ベースの材料でウェアラブルな線量計や、生体等価な３次元線量計を実現し、有機線量計の世界標準とする。
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| 研究実績の概要 |
有機無機ハイブリッド線量計における線量計測手法として、三つの現象を想定している。一つはシンチレーションであり、その場合にはプラスチックシンチレータベースの有機無機シンチレータ開発が主となる。二つめは蓄積型蛍光であり、熱蛍光や輝尽蛍光となる。最後は、ラジオクロミズムやラジオフォトルミネッセンス材料であり、色調および蛍光特性の照射後の変化を利用した線量計測を可能とする。それぞれに一長一短があるため、これら全ての現象を研究対象としながら、それぞれの検出信号の相補性を利用した開発を進める。
今年度には、主にラジオクロミック材料とラジオフォトルミネッセンス材料を開発した。双方とも、有機色素の化学反応に基づくタイプの検出材料を開発した。ラジオクロミック材料では、塩素系の添加分子に対して増感が生じることや、酸・塩基発生材の添加による増感が効果的であることを見出した。一方で、ラジオフォトルミネッセンス材料では、色素と、放射線照射により生じるラジカルとの化学反応に基づく検出を可能とした。これらのアプローチにおいては、エレクトロクロミズムやエレクトロフルオロクロミズムといった電気化学的反応による色調や蛍光特性変化の実現されている系を主な対象としながら研究を進めた。
さらに、有機無機ハイブリッドシンチレータでは、中性子計測を可能とするものを開発した。LiAlO2やLiGaO2ナノ粒子を添加したプラスチックシンチレータにおいて、熱中性子の検出に成功し、さらに、既存のプラスチックシンチレータを上回るシンチレーション収率を達成した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
開発予定であったラジオクロミック材料およびラジオフォトルミネッセンス材料について、双方とも線量計としての基本動作確認に至ったため。また、ラジオフォトルミネッセンス材料については、感度についても目標にかなり近い値であったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
熱中性子用シンチレータについては、さらにシンチレーション収率を増大させるべく、無機ナノ粒子に蛍光機能を付与する。一方で、ラジオクロミックおよびラジオフォトルミネッセンス材料開発においては、無機ハロゲン化物添加による更なる増感を測る。さらには、熱蛍光材料について、無機イオンを有機物に添加した系で実現する。
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