| 研究課題/領域番号 |
22K04681
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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26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
北浦 守 山形大学, 理学部, 教授 (60300571)
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| 研究分担者 |
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
小玉 翔平 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30910096)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 電荷補償 / 共賦活 / ドーパント / 陽電子消滅 / XAFS / シンチレータ / 陽電子消滅分光 / マルチプローブ / 原子空孔 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シンチレータ結晶にドーパントを意図的に共賦活すると発光収量が増大したり特性改善につながることがある。本研究では、代表的なシンチレータにドーパントを共賦活すると生ずる発光増大現象及び燐光抑制現象の原因を、分光実験から電子論的に、またガンマ線陽電子消滅分光やX線吸収微細構造による構造論的に探る。不純物や原子空孔による電荷補償機構に基づいて、得られた結果を詳細に解析し、シンチレータにおける不純物共賦活の学理究明を目指す。
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| 研究実績の概要 |
シンチレータに共賦活イオンを共賦活すると発光収量が増大したり燐光が抑えられたりシンチレーション特性が改善することがある。この現象における共賦活イオンの役割を明らかにすることが本研究の目的である。共賦活するドーパントとして、特性改善の実績があるGd2SiO5:Ce,ZrとCs2HfCl6:Ce,Zrにおいて、ジルコニウムがセリウムと同じように格子点を占めうるか、占めうる場合には電荷不一致の状況をどのように解消するのか、これらの点を明らかにするために、発光分光実験に加えてX線吸収微細構造(XAFS)実験とガンマ線陽電子消滅分光(GiPAS)を行う。
2022年度の研究はにはGd2SiO5:Ce,ZrにおいてZrの果たす役割が電荷補償体でないことを突き止めていた。2023年度はCs2HfCl:Ce,Zrの結晶育成をブリッジマン法で行い、単結晶を得ることに成功した。一方、XAFS実験やGiPAS実験を計画していたが、結晶の育成に時間をついやしてしまったことと、予定していたXAFS実験のビームタイムが十分に確保できなかったこともあり、これらの実験を行うことができなった。2024年度にはこれらの実験を実施してCs2HfCl6:Ce,Zrにおけるジルコニウム共賦活効果を調べる。2022年度に行ったGd2SiO5:Ce,Zrでは、ジルコニウム共添加によって空孔型欠陥や発光イオンの価数に変化は見られなかったが、結晶の透明度が著しく改善されることを見出してきた。これが、Cs2HfCl6:Ce,Zrでも成り立つシナリオかどうかを実際に明らかにしたい。
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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
2023年度は、Cs2HfCl6とCs2HfCl6:Zrの単結晶育成に時間を要したこと、予定していたXAFS実験のビームタイムが十分に確保できなかったこと、の理由によって進捗状況を「やや遅れている」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
Cs2HfCl6等の単結晶が得られたので、XAFS実験とGiPALS実験を行って、 ジルコニウム共賦活効果を明らかにしたい。2022年度に行なってきたGd2SiO5:Ce,Zrの研究では、ジルコニウム共添加による透明度の改善が見られたので、その原因についても探りたい。
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