固体物性評価のためのルミネッセンス4次元観測システムの構築と利用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340231
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 橋本 哲夫 新潟大学, 理学部, 教授 (50027439)
• 研究分担者: 今泉 洋 新潟大学, 工学部, 教授 (80126391) ; 澤田 清 新潟大学, 理学部, 教授 (40089850)
• キーワード: 放射線誘起ルミネッセンス / 熱・光励起ルミネッセンス / カラー画像解析 / 冷却型3CCDカメラ / 長石と石英 / 自動ルミネッセンス測定システム / 微弱光高感度検出 / 酸化焼成

研究概要

絶縁性白色鉱物である石英や長石や無機化合物と放射線の相互作用の結果、吸収された放射線エネルギーの大部分は即時に発光脱励起するが、ごく一部分は準安定状態に存在し蓄積する。加熱や光励起により準安定部位は脱励起しルミネッセンス(発光)、として観測できる。ルミネッセンス情報は蓄積放射線をもとに、線量測定や考古遺物の年代測定以外に、結晶格子欠陥状態や不純物などの新たな物性測定手法となりうる。
4次元(強度・波長・温度・位置)から成る新たなルミネッセンス測定システム構築に当たって、本年度は購入済みの冷却3CCDカメラの画像取り込みを長石試料使って行った。酸化雰囲気で焼成処理(1000℃24時間)した新潟県糸魚川産の曹長石を用いセラミックスヒータで450℃程度まで加熱して得られるルミネッセンス画像を、3原色表示のRGB値として取り込むことが出来た。この際に、微弱光を出来るだけ効率よく検出するよう、市販の一眼レフレンズを2本取り付け、約25mmの距離で10x10mmの範囲が撮影できるようになった。しかしながらビデオカメラからデータ処理用パソコンへのデータの転送に2秒かかってしまい、それ以上に速い短時間の映像の撮影が困難であることが明らかになった。今後は転送時間の迅速化が必要であるものの、長石のような高感度ルミネッセンス材でやっとカラー画像入手が可能であることから、今後は2秒間隔の画像の処理方法の確立をやって行くことにしている。一方、自動ルミネッセンス測定システムに取り付けての研究を目指しているので、従来からの経験を生かしたアドバンスドルミネッセンス測定システムの設計も行った。放射線照射中のラジオルミネッセンスの測定も温度可変の元で行えるようヒータ系の増設とともに、X-線や光照射用の刺激光が再現性良好に行えるようにシャッターを設置した。
なお、成果の一部は国内学会はもとより、2003年9月英国のウェールズ大学アベリストウース校で開催のシンポジュームで講演発表した。

研究成果

• [文献書誌] Tetsuo Hashirnoto: "Radiation-Induced Luminescence and Hydrogen Radical Formation Associated with Thermal Annealing Treatments on Feldspars"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 255. 81-85 (2003)
• [文献書誌] Masato Takano: "Luminescence dosimetry of archaeological and ceramics sample using a single-aliquot regenerative-dose method"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 255. 365-368 (2003)
• [文献書誌] Takahiro Nakagawa: "Optically stimulate luminescence (OSL) and thermoluminescence (TL) properties of red TL (RTL) quartz using a new automated OSL/TL measuring system"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 255. 355-358 (2003)
• [文献書誌] Tetsuo Hashimoto: "Comparison of infrared spectrometric characteristics of Al-OH impurities and thermoluminescence patterns in natural quartz slices at temperature below 0℃"Radiat.Meas.. 37. 479-485 (2003)
• [文献書誌] Takahiro Nakagawa: "Sensitivity change of OSL and RTL signal from natural RTL quartz with annealing treatment"Radiat.Meas.. 37. 397-400 (2003)
• [文献書誌] Tetsuo Hashimoto: "Imaging and measurement of red-infrared stimulated luminescence(R-IRSL) from feldspar samples"Ancient TL. 21. 1-6 (2003)
• [文献書誌] 馬淵久夫(編): "文化財科学の事典(ルミネッセンス法)"朝倉書店. 522(4) (2003)