有機無機ハイブリッド材料を用いたＸ線検出用テーラーメイドシンチレータの開発

• 研究課題/領域番号: 25709088
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 越水 正典 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40374962)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2015年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2013年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
• キーワード: シンチレータ / 放射光 / 有機無機ハイブリッド / ナノ粒子 / 高速応答性 / Ｘ線 / 高速応答 / 時間分解能 / 超臨界合成 / ゾルゲル法

研究成果の概要

放射光施設で発生する高エネルギーＸ線用の高速応答検出器の必要が高まっている。そこで本研究では、高速応答性を有するプラスチックシンチレータに対して、重元素酸化物のナノ粒子を添加することにより、プラスチックシンチレータそのものの高速応答性を損なうことなく、高エネルギーＸ線の検出感度を飛躍的に向上することに成功した。特に、超臨界水熱合成により作製した酸化物ナノ粒子と、プラスチックとのハイブリッド化を可能としたことにより、多様なＸ線エネルギーに特化したテーラーメイドシンチレータの開発が可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray detection capability of bismuth-loaded plastic scintillators (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Koshimizu, G. H. V. Bertrand, M. Hamel, S. Kishimoto, R. Haruki, F. Nishikido, T. Yanagida, Y. Fujimoto, and K. Asai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 10 ページ: 102202-102202
  • DOI: 10.7567/jjap.54.102202
  • NAID: 210000145740
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced Detection Efficiency of Plastic Scintillators upon Incorporation of Zirconia Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Araya, Masanori Koshimizu, Rie Haruki, Fumihiko Nishikido, Shunji Kishimoto and Keisuke Asai
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 27 ページ: 255-261
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-energy X-ray detection by hafnium-doped organic-inorganic hybrid scintillators prepared by sol-gel method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yan Sun, Masanori Koshimizu, Natsuna Yahaba, Fumihiko Nishikido, Shunji Kishimoto, Rie Haruki and Keisuke Asai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104
  • 査読あり
• [学会発表] 重金属ナノ粒子を含有したプラスチックシンレータのX線検出特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 樋山史幸、野口多紀朗、越水正典、岸本俊二、春木理恵、錦戸文彦、柳田健之、藤本裕、相田努、高見誠一、阿尻雅史、浅井圭介
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] プラスチックシンチレータへの添加を目的とした有機修飾HfO2およびZrO2ナノ粒子の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 樋山史幸，野口多紀郎，相田努，高見誠一，阿尻雅文，越水正典，藤本裕，柳田健之，錦戸文彦，春木理恵，岸本俊二，浅井圭介
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学（吹田）
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] X-ray detection capabilities of plastic scintillators incorporated with hafnium oxide nanoparticles surface-modified with π electron molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumiyuki Hiyama, Takio Noguchi，Masanori Koshimizu, Shunji Kishimoto, Rie Haruki, Fumihiko Nishikido, Takayuki Yanagida, Yutaka Fujimoto, Tsutomu Aida, Seiichi Takami, Tadafumi Adschiri, Keisuke Asai
  • 学会等名: 11th International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring
  • 発表場所: Technol Convention Center Hosoda Hall （大洗）
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] π電子系有機分子修飾ハフニアノ粒子を含有したプラスチックシンチレータのX線検出特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 樋山史幸、野口多紀郎、越水正典、岸本俊二、春木理恵、錦戸文彦、柳田健之、藤本裕、相田努、高見誠一、阿尻雅文、浅井圭介
  • 学会等名: 第７６回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] プラスチックシンレータへの添加を目的としたπ電子系有機修飾を施したナノ粒子の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 樋山史幸、野口多紀郎、相田努、高見誠一、阿尻雅文、越水正典、 藤本裕、柳田健之、錦戸文彦、春木理恵、岸本俊二、浅井圭介
  • 学会等名: 化学工学会第４７回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] プラスチックシンチレータへの添加を目的とした有機修飾ハフニアナノ粒子の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平田 智之、野口 多紀郎、相田 努、高見 誠一、阿尻 雅文、越水 正典、藤本 裕、柳田 健之、錦戸 文彦、春木 理恵、岸本 俊二、浅井 圭介
  • 学会等名: 化学工学会第８０年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] Hfナノ粒子含有プラスチックシンチレータの高エネルギーX線検出特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 近野 唯、越水 正典、錦戸 文彦、春木 理恵、岸本 俊二、柳田 健之、藤本 裕、孫 彦、浅井 圭介
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南平塚キャンパス（平塚）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] ハフニアナノ粒子含有プラスチックシンチレータのX線検出特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平田 智之、野口 多紀郎、越水 正典、岸本 俊二、春木 理恵、錦戸 文彦、柳田 健之、藤本 裕、相田 努、高見 誠一、阿尻 雅文、浅井 圭介
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南平塚キャンパス（平塚）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] X-Ray detection properties of plastic scintillators loaded with supercritical water synthesized HfO2 nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Hirata, Takio Noguchi, Masanori Koshimizu, Shunji Kishimoto, Rie Haruki, Fumihiko Nishikido, Takayuki Yanagida, Yutaka Fujimoto, Tsutomu Aida, Seiichi Takami, Tadafumi Adschiri, Keisuke Asai
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring
  • 発表場所: Technol Convention Center, Hosoda Hall （大洗）
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-02
• [学会発表] High-energy X-ray detection capability of Hf-nanoparticle-loaded plastic scintillators synthesized by sol-gel method (2015)
  • 著者名/発表者名: Yui Konno, Masanori Koshimizu, Fumihiko Nishikido, Rie Haruki, Shunji Kishimoto, Takayuki Yanagida, Yutaka Fujimoto, Yan Sun, Keisuke Asai
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring
  • 発表場所: Technol Convention Center, Hosoda Hall （大洗）
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-02
• [学会発表] Fabrication of Organic-Inorganic Hybrid Scintillators by Sol-Gel Method (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Koshimizu, Y. Sun, H. Kitajima, F. Nishikido, R. Haruki, S. Kishimoto, K. Asai
  • 学会等名: IEEE NUCLEAR SCIENCE SYMPOSIUM & MEDICAL IMAGING CONFERENCE 2014
  • 発表場所: Seattle (USA)
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-15
• [学会発表] ゾルゲル法による高エネルギーＸ線検出用プラスチックシンチレータの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近野唯，孫彦，越水正典，藤本裕，浅井圭介
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学米沢キャンパス（米沢）
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] ゾルゲル反応を用いた高エネルギー光子検出用プラスチックシンチレータの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近野唯，越水正典，柳田健之，藤本裕，浅井圭介
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] ハフニウム酸化物ナノ粒子含有プラスチックシンチレータの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平田智之，野口多紀郎，越水正典，柳田健之，藤本裕，相田努，高見誠一，阿尻雅文
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Development of Scintillation Materials Having Nanometer-Scale Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Masanori Koshimizu
  • 学会等名: PITTCON
  • 発表場所: McCormick Place、Chicago、アメリカ
  • 招待講演
• [学会発表] 高濃度にHf を導入したプラスチックシンチレータのＸ線検出特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木亮輔，越水正典，春木理恵，錦戸文彦，浅井圭介
  • 学会等名: 第６１回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、相模原、日本
• [学会発表] Development of Nanoparticles-Loaded Plastic Scintillators for High-Energy Photon Detection (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Araya, Masanori Koshimizu, Rie Haruki, Fumihiko Nishikido, Shunji Kishimoto, and Keisuke Asai
  • 学会等名: The 7th International Conference on Solid State Dosimetry (SSD17)
  • 発表場所: Mar Hotel, Recife、ブラジル
• [学会発表] 固体シンチレーション機構の探究と新規高性能シンチレーターの創出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 越水正典
  • 学会等名: 第56回放射線化学討論会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス、東広島、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Nanocrystalline-incorporated Plastic Scintillators (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Koshimizu, Yan Sun, Keisuke Asai
  • 学会等名: The 9th International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring
  • 発表場所: Technol Convention Center Hosoda Hall, 大洗、日本