| 研究課題/領域番号 |
22K04231
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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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 香川高等専門学校 |
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研究代表者 |
森宗 太一郎 香川高等専門学校, 電子システム工学科, 准教授 (30455167)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 光の方向検知センサ / 有機位置検出センサ / 半透明 / 光方向検知 / 光位置検出センサ / 直線性 / 入射角度 / 有機半導体 / 光源方向 / 位置検出 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
福島原発事故における放射能漏れにおいて，放射線の迅速な計測が必要不可欠であるが，放出された核種の線量を測定するだけでは放射線物質を見つけることが難しい。そこで本研究では，放射線に反応するシンチレータと有機位置検出センサを一体化した低コストで超軽量な有機半導体を用いた放射線方向検出センサを実現することで，原発事故等の災害時における放射性物質の除去をより迅速に行うことができる放射線飛来方向検出センサ及びモニタシステム開発を目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では最終的に放射線計測分野において放射線の入射方向を簡易に計測できるセンサの実現を目指し、その第一段階として可視光の方向を簡易に検知できる素子開発を目的とした。今年度は、その方法として銅フタロシアニンとフラーレン誘導体の低分子系有機半導体を用いた平坦で均一性が高く半透明な位置検出センサを作製し、重ね合わせた構造にすることで薄型で小型な方向検知センサを実現できた。特に光学的な膜厚の最適化を行うことで、直線的な出力特性が得られる条件を見出し、光の入射角度依存性を詳細に測定することができた。
実際の角度とそれぞれの出力電極から得られる光電流の関係、および実際の角度と測定値から計算された角度の関係において、測定値から計算された角度は、入射光角度θを0°～30°の間で10°刻みで変化させたときの出力光電流から求めた。測定に使用した入射光は光ファイバー出力の赤色レーザー光を使用し、光スポット径は170umで370 mW/cm2の光強度である。入射光の角度を固定し、上側の素子Aと下側の素子Bの光照射位置の中央位置が、両側のITO電極間の中央位置になるようにしている。入射角度を変えると照射光スポットの位置が変わり、光電流値も変化し、理論式の光電流値から求めた角度は、実際の入射角度が0°、10°、20°、30°の場合、それぞれ0.2°、9.5°、17.0°、23.5°であり、最大測定誤差は6.5°であった。実際の角度との差は、入射角が0°から大きくなるにつれて増加した。この結果から、デバイスの積層による光学分散の影響に起因するものと考えられる。これらの結果から、半透明PSDの透過率や直線性を高めることで更に精度の高い角度検出への応用が可能であると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
高性能な半透明方向検知センサを開発し、積層することで入射方向に対する角度依存性についてのデータを得ることができた。入射角30°以上では誤差が大きくなることや、その理由が電極近傍の光分散による可能性が高いことが分かった。今後の課題として、入射角度を広げることがあげられる。一方で、当初予定していたX線に対する測定ができていない。現在、放射線に対する測定を行うために使用することを予定していた現有するX線装置の通信装置が故障しており、修理を行っているが復旧していない状況にあるため、X線に対する評価と検証ができていないことが遅れている理由である。予算的に復旧が難しい状況で、X線を照射した状態で素子内部で発生する光電流の測定が可能な装置が必要となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、下記について検討する予定である。
１）半透明位置検出センサの高感度化について、入射光の方向の角度を大きくした場合でも測定できるようにするために、現状より素子の透明性を高くすることで、より高角度のい検知ができることを実証する。
２）放射線に対する光電変換特性および方向検知の検証を行う。放射線に対する素子特性について検討するため、外部機関の装置で測定を検討する。現在はSpring-8での測定を検討している。
３）放射線データを通信マイコンを用いて迅速にデータ収集できるシステムの開発を行う。測定した結果を迅速に収集できるシステムとして、入力システムとしてESP32やIoTマイコンとして知られているRaspberry Piを用いてサーバを構築し、データを収集できるシステムを作製する。
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