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放射線計測を目的としたペロブスカイト型構造を有するフッ化物単結晶の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2283
補助金の研究課題番号 21J22668 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

竹渕 優馬 (2021, 2023)  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC1)

特別研究員 竹渕 優馬 (2022)  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC1)
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードドシメータ材料 / 単結晶 / 放射線計測 / ドシメータ / フッ化物
研究開始時の研究の概要

継続課題のため、記入しない。

研究実績の概要

新規の高効率なドシメータ材料の開発を目的として、フッ化物ペロブスカイト型化合物であるNaMgF3にさまざまな発光中心元素を添加した単結晶試料を作製し、そのフォトルミネッセンス (PL)、シンチレーションおよびドシメータ特性の評価を行った。Tm添加NaMgF3では熱刺激蛍光 (TSL) および光刺激蛍光 (OSL) において、Tm3+の4f-4f遷移に由来する発光を観測した。TSL線量応答特性では0.01 mGy以上の線量に対して感度を持つことを明らかにし、電子部品のX線透過画像の撮影にモッ成功した。Ce添加NaMgF3ではOSLにおいてCe3+の5dー4f遷移に由来する発光を観測することができた。その発光強度は市販のドシメータ材料であるC添加Al2O3よりも高いものであることを確認した。一方でこれらの試料はTSLでは100C°以下の低温領域にグローピークを有することを確認した。Ce添加NaMgF3においてフェーディング特性を測定したところ放射線照射から2週間後で40%程度の発光強度の減衰が観測された。個人被ばく線量計としての応用を考えた際にはフェーディング特性の改善が必須である。本研究で作製した試料は発光中心元素が完全には固溶されておらず、試料の白濁が見られた。そのため透明性の低下による発光強度の低下が起こっていると考えられる。試料の作製方法を改善し透明性を向上させることで発光強度の向上や3D線量測定への応用が期待できる。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Scintillation Properties of Tb4O7–Al2O3 Glasses2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Takebuchi, A. Masuno, D. Shiratori, K. Ichiba, A. Nishikawa, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 2 ページ: 579

    • DOI

      10.18494/SAM4751

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-02-20
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation-induced luminescence properties of AEO-SiO2 (AE = Mg, Ca, Sr, Ba) glasses doped with Sn2024

    • 著者名/発表者名
      Takebuchi Yuma、Shiratori Daiki、Nishikawa Akihiro、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 547 ページ: 165208-165208

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.165208

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scintillation Properties of Ba3RE(PO4)3 Single Crystals (RE = Y, La, Lu)2023

    • 著者名/発表者名
      Takebuchi Yuma、Koshimizu Masanori、Ichiba Kensei、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 16 号: 13 ページ: 4502-4502

    • DOI

      10.3390/ma16134502

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scintillation and TSL properties of magnesium gallate single crystals doped with titanium2023

    • 著者名/発表者名
      Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Optik

      巻: 287 ページ: 171135-171135

    • DOI

      10.1016/j.ijleo.2023.171135

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Tm Concentration Dependence of Dosimetric Properties of NaMgF32022

    • 著者名/発表者名
      Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 34 号: 2 ページ: 645

    • DOI

      10.18494/SAM3685

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2022-02-21
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 中性子検出を目的としたTi添加LiGaO2単結晶のシンチレーション特性2024

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 渡辺賢一, 越水正典, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] FZ 法により作製したMn添加ZnGa2O4単結晶の放射線応答特性2024

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      セラミックス協会2024年年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] ドシメータ用スピネル単結晶の開発と博士課程の生活について2024

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第14回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Ti-doped LiGaO2 Neutron Scintillator2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Takebuchi, Masanori Koshimizu, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      ICAPMA2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dosimetric Properties of Dy-doped MgGa2O4 Single Crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Takebuchi, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      2023 IEEE NSS MIC RTSD
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scintillation Properties of Ti-doped LiGaO2 for Neutron Detection2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Takebuchi, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      2023 IEEE NSS MIC RTSD
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dosimetric properties of Mn-doped MgGa2O4 single crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Takebuchi, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      SSD20
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation response properties of Sn-doped 50AEO-50SiO2 (AE = Mg, Ca, Sr, Ba) glasses2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Takebuchi, Daiki Shiratori, Akihiro Nishikawa, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      REI21
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mn添加ZnGa2O4単結晶のドシメータ特性2023

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第13回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] Ti添加LiGaO2の中性子検出特性2023

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第12回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] Ce添加NaMgF3単結晶の光学および放射線応答特性2023

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第11回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] Dy添加MgGa2O4単結晶のドシメータ特性2023

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第10回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Dosimetric Properties of Dy-doped MgGa2O4 Single Crystals2023

    • 著者名/発表者名
      a Takebuchi, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      2023 IEEE NSS MIC RTSD
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dosimetric properties of Mn-doped MgGa2O4 single crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Takebuchi, Takumi Kato, Daisuke Nakauchi, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanag
    • 学会等名
      SSD20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dy添加MgGa2O4単結晶のドシメータ特性 2.発表標題 2.発表標題2023

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬, 加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第10回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] NaMg1-xTmxF3のTSLおよびOSL特性2021

    • 著者名/発表者名
      竹渕優馬、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
    • 学会等名
      応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第3回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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