| 研究課題/領域番号 |
19K04997
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
北浦 守 山形大学, 理学部, 教授 (60300571)
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| 研究分担者 |
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
石崎 学 山形大学, 理学部, 講師 (60610334)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 結晶欠陥 / シンチレータ / 陽電子消滅 / 超短パルスガンマ線 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、レーザーと電子ビームの垂直衝突によって発生する超短ガンマ線パルスを用いた陽電子消滅寿命分光法を開発し、シンチレータ結晶Ce:GAGGに含まれる極微量欠陥の起源を解き明かすことに成功した。レーザー集光ミラーシステムの遠隔制御系や複数の光電子増倍管とループ回路からなる観測システムを新たに導入することで消滅ガンマ線の高いカウントレートを実現し、わずか5時間の測定で10の5乗をこえる全カウント数を実現できた。これにより従来は困難であった極端に弱い欠陥成分の検出が高い統計精度で可能になった。陽電子消滅寿命を詳細に解析した結果、Ce:GAGGおよびGAGG結晶には、Al/Ga単原子空孔とAl/Ga-O二原子空孔が存在し、これらが寿命の長い陽電子消滅成分を与えることを明らかにした。また、Mgを共に添加すると、その陽電子消滅成分の相対強度が明らかに減少することを見出した。Mgの共添加にはAl/Ga単原子空孔とAl/Ga-O二原子空孔を抑制する働きがあることを解き明かした。先行研究では、これら原子空孔が導入されることで、その電荷補償体として電子捕獲中心が導入され、その結果としてシンチレータ応用では好まれない燐光が生ずることを提案してきた。研究初年度において得られた成果は、この仮説を裏付けるものであり、Ce:GAGG結晶の特性改善に対して有効な方法論を提案するものである。得られた研究成果は、国内学会、国際会議やシンポジウム等で発表し、現在は論文として公表する準備を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
初年度では、超短パルスガンマ線を発生させて、代表的な物質であるYSZやSIO2等の陽電子寿命スペクトルの測定し、性能評価までを目標に研究を進めてきた。GAGG. Ce:GAGG, Ce.Mg:GAGGの超短パルスガンマ線誘起陽電子消滅寿命分光の研究は二年度に予定していた実験であり、その実験データ取得から解析にいたるまで研究初年度で終えることができたので、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
陽電子トラップとなる欠陥サイトがまだ想像に過ぎないので、これを特定する手法を開発する必要がある。その方法は、陽電子の運動量を対消滅ガンマ線のドップラー広がりを利用して測定する方法である。この方法は、陽電子消滅寿命スペクトルに現れる特定の消滅成分だけを取り出してその運動量スペクトルを得る方法である。陽電子の運動量分布も測定できるよう、開発した測定方法をさらに改良するのが今後の課題であり、これを推進したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の予定よりも出張が多くなり、その調整のために余剰金が生じてしまった。次年度は計画に従って出張等を計画する。
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