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2020 年度 実施状況報告書

超高感度ラジオフォトルミネッセンス特性を有するアルカリ土類硫酸塩材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K15207
研究機関金沢工業大学

研究代表者

岡田 豪  金沢工業大学, バイオ・化学部, 講師 (90757840)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードRPL / CaSO4
研究実績の概要

本研究は材料合成、基礎化学特性評価、基礎物理特性評価および放射線応答特性評価の研究区分から構成する。材料合成で作製した材料は、組成や構造の観点から化学的に目的としたものであるかを基礎化学特性評価で検証する。基礎物理特性評価では光学特性を中心に調査し、放射線応答特性評価ではRPL特性のみならずTSLやOSL等の特性についても調査する。これら諸特性評価結果は材料合成にフィードバックされ、PDCA(Plan Do Check Action)サイクルにより材料を最適化する。また、材料の最適化に至るまでの変数パラメータを系統的に考察する事により、RPL現象の起源の理解に繋げ、材料設計指針を構築する。
新規RPL材料であるアルカリ土類硫酸塩(例えば、CaSO4、SrSO4、BaSO4など)に着目し、そのRPL特性が最大となる材料合成手法を確立し材料の最適化を行う。本材料によるRPLは申請者等により極めて最近(2019年夏)発見され、導入的事前調査実験によりその優れたRPL特性が確認された。しかし、その起源やメカニズムは理解されておらず、合成方法や厳密な組成制御により更なる特性向上が期待される。RPLの基礎特性を構造、光学、熱応答特性などの多角的な観点から詳細な化学的・物理的評価考察を行い、その現象起源を解明し、材料設計指針を示す事を目指す。
これまでに、反応温度、反応時間、微量添加元素・時間など異なった条件での合成を行い、そのRPL特性評価を行った。なかでも感度や安定性については作製条件に大きく依存する事が明らかとなり、現状で最も感度が高いものは既存するRPL素子よりも10倍以上の感度を有する事が明らかとなった。また、同RPL材料に特化した読取装置の構築も行い、10-100 uGyレベルの放射線検出・特性評価が可能な環境を整備した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

反応温度、反応時間、微量添加元素・時間など異なった条件でのアルカリ土類硫酸塩を作製し、そのRPL特性評価を行った。特に感度や安定性については作製条件に大きく依存する事が明らかとなり、現状で最も感度が高いものは既存するRPL素子よりも10倍以上の感度を有する事が明らかとなった。また、同RPL材料に特化した読取装置の構築も行った。

今後の研究の推進方策

作製した試料の詳細な物理・化学特性を評価し、その発現機構の解明を目指す。また、反応雰囲気制御を行った合成を検討し、更なる特性の向上を目指す。さらに、これら知見をまとめ、個人被ばく線量計として実用可能か否かを判断する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染拡大の影響により、当該年度に予定していた学会発表および外部実験に伴う出張の殆どがキャンセルとなり、旅費として計上していた予算の執行がなかった。次年度も出張予定が立たないため、研究を予定よりもさらに加速させるための合成系および評価系の構築に当てる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] サスカチュワン大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      サスカチュワン大学
  • [国際共同研究] イェール大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      イェール大学
  • [雑誌論文] Radio-photoluminescence properties of silver-doped cesium chloride transparent ceramics2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hiromi、Okada Go、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 236 ページ: 118099~118099

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2021.118099

    • 査読あり
  • [雑誌論文] TSL/OSL/RPL Automated and Integrated Measurement System (TORAIMS)2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Go、Hirasawa Kazuki、Yanagida Takayuki、Nanto Hidehito
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 33 ページ: 1~1

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3327

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of optically-stimulated luminescence properties by NaCl:Eu2+ crystal and the thermal response2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Go、Motoki Shuta、Sakamoto Mune-aki、Kusano Eiji、Yada Ryuichi、Fujimoto Yutaka、Yanagida Takayuki、Nanto Hidehito
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 863 ページ: 158561~158561

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2020.158561

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidation suppression of Cu in alkaline aluminophosphate glass and the effects for radiation-induced luminescence characteristics2020

    • 著者名/発表者名
      Shiratori Daiki、Masai Hirokazu、Kato Takumi、Okada Go、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 21403

    • DOI

      10.1038/s41598-020-78510-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Radiation induced change in the optical properties of NaCl:Yb crystal2020

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Yutaka、Okada Go、Sekine Dai、Yanagida Takayuki、Koshimizu Masanori、Kawamoto Hiroki、Asai Keisuke
    • 雑誌名

      Radiation Measurements

      巻: 133 ページ: 106274~106274

    • DOI

      10.1016/j.radmeas.2020.106274

    • 査読あり
  • [学会発表] 日本セラミックス協会 2021年年会2021

    • 著者名/発表者名
      岡田豪
    • 学会等名
      応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第1回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射線誘蛍光体特性統合評価装置の開発2021

    • 著者名/発表者名
      岡田豪,平澤一樹,柳田健之,南戸秀仁
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Sm添加弗りん酸塩ガラスのRPL特性2021

    • 著者名/発表者名
      岡田豪,篠崎健二,柳田健之,南戸秀仁
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Eu2+添加NaClのOSLビルドアップと熱による影響の一考察2021

    • 著者名/発表者名
      岡田豪,元木柊太,坂本宗明,草野英二,矢田隆一,藤本裕,柳田健之,南戸秀仁
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] RPLによる放射線線量分布計測2021

    • 著者名/発表者名
      南戸秀仁,岡田豪,平澤一樹,d'Errico Francesco,柳田由香,小口靖弘,山本幸佳
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 準リアルタイム放射線計測の為の輝尽蛍光体の検討2021

    • 著者名/発表者名
      岡田豪,柳田健之,南戸秀仁
    • 学会等名
      The 31st Meeting on Glasses for Photonics
  • [学会発表] 銀添加塩化セシウム透明セラミックスのラジオフォトルミネッセンス特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村大海,岡田豪,加藤匠,中内大介,河口範明,柳田健之
    • 学会等名
      第40回電子材料研究討論会
  • [学会発表] 放射線計測を目的としたSm添加CaF2のラジオフォトルミネッセンス特性2020

    • 著者名/発表者名
      岡田豪,小口靖弘,河口範明,南戸秀仁,柳田健之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム

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公開日: 2021-12-27  

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