ナノ材料シンチレータの開発と選択的な放射線検出への利用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206012
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 浅井 圭介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60231859)
• 研究分担者: 越水 正典 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40374962)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: シンチレータ / 量子井戸 / 超微粒子 / 有機無機ハイブリッド / ゾルゲル法 / 中性子検出

研究概要

ナノメートルスケールの半導体材料のもつ発光機能を利用し、発光型の放射線検出素子であるシンチレータの開発を行った。特に、発光の高速な減衰を目指し、半導体超微粒子や二次元構造を含有した単結晶材料を作製し、その性能評価を行った。その結果、二次元構造を有する結晶については、特にX線を検出対象として、高時間分解能・高計数率検出素子として高い性能を有することが明らかとなった。また、超微粒子を利用するアプローチにおいても、ナノ秒以下の高速成分をもつ材料の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Fast Scintillation Processes in CsCl Crystals Comprising Semiconductor Nanocrystals (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Koshimizu, K. Onodera, K. Shibuya, H. Saito and K. Asai
  • 雑誌名: Radiat.Phys.Chem. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excellent timing property of undoped BaCl_2 single crystal scintillator (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Koshimizu, K. Onodera, K. Shibuya, H. Saito, and K. Asai
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subnanosecond time-resolved x-ray measurements using an organic-inorganic perovskite scintillator (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kishimoto, K. Shibuya, F. Nishikido, M. Koshimizu, R. Haruki and Y. Yoda
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 93 ページ: 261901
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半導体ナノ材料単結晶を利用した超高速シンチレ-タ開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、澁谷憲悟、浅井圭介
  • 雑誌名: 日本結晶成長学会誌 35 ページ: 24-31
• [雑誌論文] Organic-Inorganic Hybrid Scintillator for Neutron Detection Fabricated by Sol-Gel Method (2008)
  • 著者名/発表者名: Masanori Koshimizu, Hiroyuki Kitajima, Takeo Iwai and Keisuke Asai
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys.(Communication) 47 ページ: 5717-5719
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半導体超微粒子を利用した高速シンチレ-タ-材料の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、渡邉翔太郎、澁谷憲悟、浅井圭介
  • 雑誌名: 応用物理 77 ページ: 681-685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of accelerators for the research and development of scintillators (2007)
  • 著者名/発表者名: Kengo Shibuya, Masanori Koshimizu, Keisuke Asai, Yusa Muroya, Yosuke Katsumura, Naoko Inadama, Eiji Yoshida, Fumihiko Nishikido, Taiga Yamaya, Hideo Murayama
  • 雑誌名: Rev.Sci.Instrum. 78 ページ: 083303
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高速なγ線検出器とTime-of-Flight PETへの応用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 澁谷憲悟、山谷泰賀、斉藤晴雄、越水正典、浅井圭介、稲玉直子、吉田英治、村山秀雄
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 55 ページ: 391-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超高速放射線検出器の開発における材料化学の挑戦 (2006)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、澁谷憲悟、浅井圭介
  • 雑誌名: 化学 61 ページ: 70-71
• [学会発表] ゾルゲル法によるポリスチレン含有ホウケイ酸ガラス製中性子検出用シンチレ-タ試料の作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田貴正、越水正典、浅井圭介
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 筑波大学、つくば
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] BaC12単結晶のシンチレーション特性・X線検出特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野寺和也、越水正典、澁谷憲悟、錦戸文彦、岸本俊二、浅井圭介
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 筑波大学、つくば
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] 半導体ナノ材料を利用した高速シンチレータ開発の現状と今後の課題 (2009)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、澁谷憲悟、浅井圭介
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 筑波大学、つくば
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] ゾルゲル法によるポリスチレン含有ホウケイ酸ガラス製中性子検出用シンチレータの作製と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田貴正、越水正典、浅井圭介
  • 学会等名: 第22回「放射線検出器とその応用」研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構、つくば
  • 年月日: 20090127-29
• [学会発表] BaC1_2高速シンチレータの高エネルギーX線検出特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野寺和也、越水正典、澁谷憲悟、錦戸文彦、岸本俊二、浅井圭介
  • 学会等名: 第22回「放射線検出器とその応用」研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構、つくば
  • 年月日: 20090127-29
• [学会発表] 酸化亜鉛を用いた新規シンチレータ材料の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 武藤樹、越水正典、浅井圭介
  • 学会等名: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 八戸工業大学、八戸
  • 年月日: 20081011-13
• [学会発表] ゾルゲル法によるプラスチック含有ホウケイ酸ガラス製中性子検出用シンチレータの作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田貴正、越水正典、浅井圭介
  • 学会等名: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 八戸工業大学、八戸
  • 年月日: 20081011-13
• [学会発表] 半導体超微粒子含有シンチレータ材料における発光機構の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、渡邉翔太郎、澁谷憲悟、浅井圭介
  • 学会等名: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 八戸工業大学、八戸
  • 年月日: 20081011-13
• [学会発表] Fast scintillating processes in CsCl crystals comprising semiconductor nanocrystals (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Koshimizu, S. Watanabe, K. Shibuya, Y. Muroya and K. Asai
  • 学会等名: 2^<nd> Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry(APSRC)
  • 発表場所: 早稲田大学国際会議センター、東京
  • 年月日: 20080829-0901
• [学会発表] フェネチルアミン臭化鉛シンチレータによるNi-61核共鳴時間スペクトル測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岸本俊二、澁谷憲悟、錦戸文彦、越水正典、依田芳卓
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス、船橋
  • 年月日: 20080327-30
• [学会発表] Ce, Euド-プ型BaCl_2結晶のシンチレーション特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小野寺和也、高橋直輝、渡邉翔太郎、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス、船橋
  • 年月日: 20080327-30
• [学会発表] CsPbCl_3型半導体超微粒子ドープCsCl結晶の発光・シンチレーション特性-バルクCsPbCl_3結晶との比較- (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎、高橋直輝、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス、船橋
  • 年月日: 20080327-30
• [学会発表] Luminescent properties of BaCl_2 under VUV excitation (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Onodera, M. Koshimizu and K. Asai
  • 学会等名: 2^<nd> Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry(APSRC)
  • 発表場所: 早稲田大学国際会議センター、東京
  • 年月日: 2008-08-29
• [学会発表] 有機無機ペロブスカイト型化合物のX線検出用シンチレータへの応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高橋直輝、越水正典、浅井圭介
  • 学会等名: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス、山形
  • 年月日: 20070921-23
• [学会発表] ゾルゲル法による中性子検出用有機無機ハイブリッドシンチレータの作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、北嶋浩行、浅井圭介、岩井岳夫
  • 学会等名: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス、山形
  • 年月日: 20070921-23
• [学会発表] ハロゲン化物中に形成される半導体超微粒子を用いた高速シンチレータ材料の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎、高橋直輝、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学、札幌
  • 年月日: 20070904-08
• [学会発表] ゾルゲル法による有機無機ハイブリッドシンチレータの作製と性能評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、北嶋浩行、浅井圭介
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学、札幌
  • 年月日: 20070904-08
• [学会発表] CsCl : Pb中に形成される半導体超微粒子を用いた高速シンチレータ材料の作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎、高橋直輝、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、相模原
  • 年月日: 20070327-30
• [学会発表] 有機無機ペロブスカイト型化合物のシンチレーション特性の温度依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高橋直輝、渡邉翔太郎、越水正典、澁谷憲悟、室屋裕佐、浅井圭介
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、相模原
  • 年月日: 20070327-30
• [学会発表] サブナノ秒シンチレータによる高速X線検出器の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岸本俊二、澁谷憲悟、越水正典、春木理恵、錦戸文彦、張小威
  • 学会等名: 第20回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場、広島
  • 年月日: 20070112-14
• [学会発表] 半導体超微粒子を利用した新規シンチレータ材料の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • 学会等名: 平成18年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス、秋田
  • 年月日: 20060922-24
• [学会発表] 有機無機ペロブスカイト型化合物のシンチレ-ション特性評価 (2006)
  • 著者名/発表者名: 高橋直輝、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • 学会等名: 平成18年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス、秋田
  • 年月日: 20060922-24
• [学会発表] ゾルーゲル法により作製した蛍光体ドープホウケイ酸ガラスのシンチレーション特性評価 (2006)
  • 著者名/発表者名: 北嶋浩行、越水正典、浅井圭介、室屋裕佐、澁谷憲悟
  • 学会等名: 平成18年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス、秋田
  • 年月日: 20060922-24
• [学会発表] ゾルーゲル法による新規中性子検出用シンチレータの開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 北嶋浩行、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • 学会等名: 第67回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
  • 年月日: 20060829-0901
• [学会発表] 有機無機ペロブスカイト型化合物のシンチレーション特性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 高橋直輝、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
  • 学会等名: 第67回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
  • 年月日: 20060829-0901
• [学会発表] 半導体超微粒子を用いた新規シンチレータ材料の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、s室屋裕佐
  • 学会等名: 第67回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
  • 年月日: 20060829-0901
• [学会発表] 高エネルギーX線用時間検出器の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岸本俊二、張小威、澁谷憲悟、越水正典、春木理恵
  • 学会等名: 第67回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス、草津
  • 年月日: 20060829-0901
• [学会発表] X線検出用高速シンチレータの開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 越水正典、澁谷憲悟、春木理恵、岸本俊二、張小威、浅井圭介
  • 学会等名: 第43回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 日本青年館、東京
  • 年月日: 20060705-07
• [学会発表] 半導体超微粒子を用いた新規シンチレータ材料の開発
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎、越水正典、浅井圭介、澁谷憲悟、室屋裕佐
• [図書] "Nanostructure for Radiation Detection "Bottom-up Nanofabrication(Katsuhiko Ariga, Hari Singh Nalwa) (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Koshimizu, K. Shibuya and K. Asai
  • 総ページ数: 176-195
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [図書] "Low-Dimensional Semiconducting Scintillators "Encyclopedia of Sensors(Craig A. Grimes, Elizabeth C. Dickey, Michael V. Pishko) (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, M. Koshimizu and K. Asai
  • 総ページ数: 297-315
  • 出版者: American Scientific Publishers