中性子計測用ホウ素含有新規シンチレータの探索研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14158
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 河口 範明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50642782)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: シンチレータ / 中性子 / 単結晶 / ガラス / セラミックス

研究実績の概要

同時多発テロ事件以降、欧米を中心として国家安全保障を目的とした中性子検出器の国境、空港、湾岸への大量配備が行われてきた。それに伴い、検出器に従来用いられてきたHe-3ガス資源の不足は顕在化し、He-3ガスを用いない中性子検出器の開発が課題となっている。He-3代替の本命は無機固体シンチレータを用いた検出器で、無機固体シンチレータにはリチウム系とホウ素系がある。これまでは主にリチウム系材料が検討されてきてきたが、本研究はより資源が豊富で理論上検出効率が高くなるが、研究が進んでいなかったホウ素系材料について探索研究を実施した。
本研究では候補となるガラス、セラミックス、単結晶について作製、評価し、系統的な探索研究を実施し、研究成果は学術論文や学会発表によって適宜公開した。CsLiB6O10単結晶、Li2B4O7単結晶及びセラミックス、Ce添加CaF2-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加SrF2-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加BaF2-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加SrO-B2O3ガラス、Sn添加MgO-Al2O3-B2O3ガラス、Sn添加ZnO-B2O3ガラス、Eu添加BaAlBO3F2(BABF)結晶化ガラス、などの研究結果については査読付き英語論文誌に投稿し、受理された。また、Ce添加CaF2-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加SrF2-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加BaF2-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加Li2O-B2O3-SiO2ガラスについて国際学会で、Ce添加YBO3セラミックス、Zn4B6O13セラミックス、Eu添加Li3PO4-B2O3ガラス、Eu添加SrO-Al2O3-B2O3ガラス、Ce添加BaF2-Al2O3-B2O3ガラス、などについて国内学会で報告した。ホウ素系中性子シンチレータの広範な実用化に向けた成果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Scintillation and Dosimetric Properties of Monocrystalline and Polycrystalline Li2B4O7 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Okada Go、Futami Yoshisuke、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 32 ページ: 1419～1419
  • DOI: 10.18494/SAM.2020.2752
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dosimetric properties of non-doped LiF/CaF2 eutectic (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Kimura Hiromi、Takebuchi Yuma、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 132 ページ: 106254～106254
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2020.106254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of scintillation responses in rare-earth-ions-doped LiCaAlF6 single crystals (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Okada Go、Fukuda Kentaro、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 954 ページ: 161518～161518
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.10.196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally stimulated luminescence of tin-doped borate glasses (2020)
  • 著者名/発表者名: Masai Hirokazu、Kimura Hiromi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki、Kitamura Naoyuki
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: － ページ: 106344～106344
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2020.106344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation and dosimetric properties of Sn-doped ZnO-P2O5-SiO2 glasses (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 59 ページ: SCCB21～SCCB21
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab488b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation detector properties of CsLiB6O10 (CLBO) crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanagida Takayuki、Sakairi Mitsuyoshi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 13 ページ: 016001～016001
  • DOI: 10.7567/1882-0786/ab5ffa
  • 査読あり
• [学会発表] Scintillation properties of fluoride neutron scintillators at elevated temperatures (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Kawaguchi, T. Kato, T. Yanagida
  • 学会等名: 44th ICACC, 1/26-30 Daytona beach
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ce3+ドープMgF2-Al2O3-B2O3ガラスの蛍光及びX線励起発光特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二, 中内大介, 岡田豪, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 第67回応用物理学会春季学術講演会 3/12-15, 上智大
• [備考] Noriaki KAWAGUCHI - Homepage
  • URL: https://mswebs.naist.jp/LABs/yanagida/kawaguchi/index.htm