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高発光量・低残光のヨウ化物透明多結晶シンチレータの創出

研究課題

研究課題/領域番号 23K13689
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分31010:原子力工学関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

加藤 匠  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60867836)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード透明セラミックス / シンチレータ
研究開始時の研究の概要

X線CT は医療画像診断装置の一種であり、現代医療の画像診断の根幹をなす重要技術である一方、複数回撮影時の医療被ばくが課題である。X線CT の性能は初段のシンチレータ部に強く依存しており、被ばく量低減のためには既存材料よりも高い発光量と低い残光値を示す新規シンチレータの開発が必要である。本研究では、原理的に高い発光量と低い残光値が期待できるヨウ化物の透明多結晶シンチレータの作製条件を確立し、それらの光学およびシンチレーション特性を系統的に評価する。

研究実績の概要

X線CT は医療画像診断装置の一種であり、現代医療の画像診断の根幹をなす重要技術である一方、複数回撮影時の医療被ばくが課題である。X線CT の性能は初段のシンチレータ部に強く依存しており、被ばく量低減のためには既存材料よりも高い発光量と低い残光値を示す新規シンチレータの開発が必要である。本研究では、原理的に高い発光量と低い残光値が期待できるヨウ化物の透明多結晶シンチレータの作製条件を確立し、それらの光学およびシンチレーション特性を系統的に評価する。初年度はNaI透明セラミックスの作製手法を確立し、TlやInなどの発光中心を添加したシンチレータを開発した。

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

放電プラズマ焼結を行う前段階として、原料粉末の混合時に綿密な水分コントロールを行うことによって、高い透明性を有するTl添加NaIセラミックスが合成できた。吸収波長・発光波長・減衰時定数は既存のTl添加NaI単結晶と同様の結果を示し、透明セラミックスにおいてもTl+に起因したシンチレーションを観測できた。Tl濃度依存性を調査したところ、0.1%で最適となり、シンチレーション発光量は36,000 ph/MeVであった。このことから、本研究で作製したTl添加NaI透明セラミックスは単結晶に匹敵するシンチレーション発光量を有すると結論付けることが出来る。

今後の研究の推進方策

初年度は単結晶と同程度の性能を有するTl添加NaI透明セラミックスの開発に成功したため、次年度は他のアルカリ金属ヨウ化物の透明セラミックスの作製手法を確立し、発光中心の添加およびシンチレーション特性の評価を行う。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Scintillation property of Tl-doped NaI transparent ceramics2024

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

      Radiation Physics and Chemistry

      巻: 215 ページ: 111367-111367

    • DOI

      10.1016/j.radphyschem.2023.111367

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scintillation properties of In-doped NaI transparent ceramics2024

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Yuta、Kato Takumi、Miyazaki Keiichiro、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: 546 ページ: 165155-165155

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.165155

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ns2イオン添加NaI透明セラミックスの放射線誘起蛍光特性2024

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、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14回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ns2イオン添加NaI透明セラミックスの作製とシンチレーション特性2024

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、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 実施状況報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法により作製したIn 添加RbI 透明セラミックスのシンチレーションおよびドシメータ特性2024

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、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 実施状況報告書
  • [学会発表] In添加RbI透明セラミックスのシンチレーションおよびドシメータ特性2023

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、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13回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Tl添加NaI透明セラミックスシンチレータにおける作製条件の最適化2023

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
    • 学会等名
      第84回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Tl添加NaI透明セラミックスのシンチレーション特性における作製条件の最適化2023

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、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12回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Eu添加NaI透明セラミックスのシンチレーション特性における作製条件の最適化2023

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、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11回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] In添加NaI透明セラミックスのシンチレーション特性2023

    • 著者名/発表者名
      吉川裕太、加藤匠、宮﨑慧一郎、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10回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Scintillation properties of In-doped NaI transparent ceramics2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshikawa, T. Kato, K. Miyazaki, D. Nakauchi, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 学会等名
      21st International Conference on Radiation Effects in Insulators
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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