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2010 年度 実績報告書

Si-APD用透明セラミックスCe:LuAGシンチレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21760705
研究機関東北大学

研究代表者

柳田 健之  東北大学, 多元物質科学研究所, 産学官連携研究員 (20517669)

キーワードシンチレータ / ガンマ線 / アバランシェフォトダイオード / 透明セラミックス / LuAG / チョクラルスキー
研究概要

本研究の目的は、Si-APDに適合した長波長発光シンチレータの開発である。長波長発光シンチレータとしてはCe:LuAGを選択し、これを従来の単結晶から透明セラミックス化を図ることで、賦活剤濃度を増し、発光量を増加させるという手法を用いた。昨年度の成果として、チョクラルスキー法を用いて作製した単結晶Ce:LuAGに比べて、0.5%Ce添加透明セラミックスは高い発光量を示すことが分かった。しかしながら当該セラミックスは約16000ph/MeVの発光量であり、研究当初の目標は20000ph/MeV以上の発光量にわずかながら及ばなかったため、今年度はより詳細にCe濃度を変化させて特性を調べた。結果として0.5%程度の添加量が最適値であったことが明らかとなったため、今年度はAlサイトをGaに一部置換することによってバンドギャップ制御も試みた。LuAGの発光量があまり向上しない理由としては、ホスト光子から発光中心のCe^<3+>までのエネルギー輸送の過程において、欠陥にエネルギーが流れてしまい、最終的に無輻射遷移となってしまっていることが考えられる。Gaを添加した場合、Alを用いた場合に比べてバンドギャップを狭くする効果があるため、欠陥へのエネルギー輸送確率を抑制する効果があると考えられるためである。Ga量をAlに対して0-100%の間で変化さえた結果としてLu_3Ga_2Al_2O_<12>の組成において、約21000ph/MeVの発光量を達成し、研究目標を達成することが出来た。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (16件) 備考 (1件) 産業財産権 (7件)

  • [雑誌論文] Scintillation properties of transparent ceramic and single crystalline Nd : YAG scintillators2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, K.Kamada, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yoshikawa, H.Yagi, T.Yanagitani
    • 雑誌名

      Nucl.Instr.and Meth.A

      巻: 631 ページ: 54-57

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical properties and gamma-ray response of Czochralski grown Pr : Lu_3Al_5O_<12> scintillating garnet crystals with different Pr content2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, M.Sato, K.Kamada, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yoshikawa, V.Chani
    • 雑誌名

      Opt.Mater

      巻: 33 ページ: 413-418

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scintillation properties of transparent Lu_3Al_5O_<12> (LuAG) ceramics doped with different concentrations of Pr^<3+>2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, A.Fukabori, Y.Fujimoto, A.Ikesue, K.Kamada, J.Kataoka, Y.Yokota, A.Yoshikawa, V.Chani
    • 雑誌名

      Phys.Status.Solidi (c)

      巻: 8 ページ: 140-143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic study of single crystal fiber Pr : LuAG scintillator for gamma-ray imaging applications2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, K.Kamada, N.Kawaguchi, Y.Yokota, V.Chani, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucl.Instr.and Meth.A

      巻: (In press 未定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scintillation and optical properties of Pb-doped YCa_4O(BO_3)_3 crystals2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Fujimoto, Y.Yokota, T.Yanagida, J.Pejchal, N.Kawaguchi, K.Fukuda, D.Totsuka, M.Nikl, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucl.Instr.and Meth.A

      巻: (In press 未定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and Scintillation properties of Pr^<3+> doped Ca_3(BO_3)_2 single crystals2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Fujimoto, Y.Yokota, T.Yanagida, J.Pejchal, N.Kawaguchi, K.Fukuda, D.Totsuka, M.Nikl, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Phys.Status.Solidi (b)

      巻: 248 ページ: 444-447

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal growth, Nd distribution and luminescence properties of (Na_<0.425+x>Lu_<0.575-x-y>Nd_y)F_<2.15-2x> single crystals2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Furuya, H.Tanaka, K.Fukuda, N.Kawaguchi, Y.Yokota, T.Yanagida, V.Chani, M.Nikl, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      J.Cryst.Growth

      巻: 318 ページ: 791-795

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal growth and scintillation characteristics of the Nd^<3+> doped LiLuF_4 single crystals2011

    • 著者名/発表者名
      K.Fukuda, N.kawaguchi, S.Ishizu, T.Nagami, T.Suyama, T.Yanagida, Y.Yokota, M.Nikl, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Opt.Mater.

      巻: 33 ページ: 924-927

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal growth and scintillation properties of Nd doped CaF_2 single crystal2011

    • 著者名/発表者名
      H.Tanaka, Y.Furuya, N.Kawaguchi, N.Abe, K.Kamada, Y.Yokota, T.Yanagida, Martin Nikl, A.Yoshikawa, Y.Kawazoe
    • 雑誌名

      Opt.Mater.

      巻: 33 ページ: 284-287

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and scintillation properties of Sr7%:Ce15%:GdF_3 single crystal2011

    • 著者名/発表者名
      A.Fukabori, K.Kamada, T.Yanagida, V.Chani, K.Aoki, Y.Yokota, S.Maeo, M.Nikl, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      J.Cryst.Growth

      巻: 318 ページ: 1175-1178

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Y_2O_3, Sc_2O_3 and Lu_2O_3 crystals by the micro-pulling-down method and their optical and scintillation characteristics2011

    • 著者名/発表者名
      A.Fukabori, V.Chani, K.Kamada, T.Yanagida, Y.Yokota, F.Moretti, N.Kawaguchi, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      J.Cryst.Growth

      巻: 318 ページ: 823-828

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study of optical and scintillation properties of YVO_4, (Lu_<0.5>Y_<0.5>)VO_4, and LuVO_4 single crystals2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Fujimoto, T.Yanagida, Y.Yokota, V.Chani, Vladimir V.Kochurikhin, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucl.Instr.and Meth.A

      巻: 635 ページ: 53-56

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Ce doping on scintillation characteristics of LiYF_4 single crystals for Y-ray detection2011

    • 著者名/発表者名
      A.Fukabori, Y.Yokota, T.Yanagida, F.Moretti, V.Chani, N.Kawaguchi, K.Kamada, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucl.Instr.and Meth.A

      巻: 631 ページ: 68-72

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal growth and scintillation properties of Nd-doped Lu_3Al_5O_<12> single crystals with different Nd concentrations2011

    • 著者名/発表者名
      M.Sugiyama, Y.Fujimoto, T.Yanagida, Y.Yokota, J.Pejchal, Y.Furuya, H.Tanaka, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Opt.Mater.

      巻: 33 ページ: 905-908

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and scintillation properties of Pr doped YAP with different Pr concentrations2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, K.Kamada, Y.Fujimoto, M.Sugiyama, Y.Furuya, A.Yamaji, Y.Yokota, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucl.Instr.and Meth.A

      巻: 623 ページ: 1020-1023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and scintillation characteristics of Y_2O_3 transparent ceramic2010

    • 著者名/発表者名
      A.Fukabori, T.Yanagida, Y.Yokota, J.Pejchal, T.Ikegami, A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys.

      巻: 107 ページ: 073501-073501-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionizing radiation sensor utilizing radiophotoluminescence in Ag +-activated phosphate glass and its application to environmental radiation monitoring2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Miyamoto, K.Kinoshita, H.Kobayashi, A.Fujiwara, S.Koyama, Y.Takei, H.Nanto, T.Yamamoto, T.Kurobori, T.Yanagida, A.Yoshikawa, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 22 ページ: 235-245

    • 査読あり
  • [学会発表] PET/MRI用APDアレー放射線検出器の開発2011

    • 著者名/発表者名
      柳田健之
    • 学会等名
      平成22年度次世代PET研究講演会
    • 発表場所
      放射線医学総合研究所(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-24
  • [学会発表] 各種放射線(ガンマ線、X線、中性子線、α線)用シンチレータの開発2011

    • 著者名/発表者名
      柳田健之
    • 学会等名
      日本学術振興会161委員会第68回研究会「原子力エネルギー利用における結晶材料の活用の場」
    • 発表場所
      ニューサンピア敦賀(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-11
  • [学会発表] Scintillation properties of transparent ceramic Ce : LuAG with different Ce concentrations2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Ikesue, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      EIW 2010
    • 発表場所
      Lyon 1 University(France)
    • 年月日
      20101207-20101209
  • [学会発表] Evaluations of pure and ytterbium doped transparent ceramic complex perovskite scintillators2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yoshikawa, S.Kuretake, Y.Kintaka, N.Tanaka, K.Kageyama
    • 学会等名
      EIW 2010
    • 発表場所
      Lyon 1 University(France)
    • 年月日
      20101207-20101209
  • [学会発表] Scintillation Properties of LuAG (Ce) Ceramic and Single Crystalline Scintillator2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yoshikawa, T.Ishikawa, H.Fujimura, H.Shimizu, H.Yagi, T.Yanagitani
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC 2010
    • 発表場所
      Knoxville Convention Center (USA)
    • 年月日
      20101030-20101106
  • [学会発表] Evaluations of ZnO Based Alpha-Ray Imager2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, N.Kawaguchi, Y.Fujimoto, Y.Yokota, M.Miyamoto, H.Sekiwa, J.Kobayashi, T.Tokutake, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC 2010
    • 発表場所
      Knoxville Convention Center (USA)
    • 年月日
      20101030-20101106
  • [学会発表] Development of Pulsed X-Ray Tube Equipped Streak Camera System to Study Scintillation Phenomenon2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, Y.Fujimoto, Y.Yokota, N.Kawaguchi, K.Kamada, J.Pejchal, V.Chani, K.Fukuda, D.Totsuka, K.Uchiyama, K.Mori, K.Kitano, M.Nikl, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC 2010
    • 発表場所
      Knoxville Convention Center (USA)
    • 年月日
      20101030-20101106
  • [学会発表] Evaluations of Scintillation Properties of LiSrAlF_6 Scintillator for Thermal Neutron Detection2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, N.Kawaguchi, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yamazaki, K.Watanabe, K.Kamada, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC 2010
    • 発表場所
      Knoxville Convention Center (USA)
    • 年月日
      20101030-20101106
  • [学会発表] Scintillation Properties Of Transparent Ceramic Ce Doped LuAG With Different Ce Concentrations2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, Y.Fujimoto, Y.Yokota, K.Kamada, A.Yoshikawa, H.Yagi, T.Yanagitani
    • 学会等名
      16th International Conference on Solid State Dosimetry
    • 発表場所
      Sofitel Sydney Wentworth(Australia)
    • 年月日
      20100919-20100924
  • [学会発表] Study of Ce and Eu doped LiSrAlF_6 scintillators for neutron detectors2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, N.Kawaguchi, Y.Fujimoto, Y.Yokota, A.Yamazaki, K.Watanabe, K.Kamada, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      16th International Conference on Solid State Dosimetry
    • 発表場所
      Sofitel Sydney Wentworth(Australia)
    • 年月日
      20100919-20100924
  • [学会発表] Scintillation properties of transparent ceramic Pr doped LuAG with Different Pr concentrations2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, A.Fukabori, Y.Fujimoto, A.Ikesue, K.Kamada, J.Kataoka, Y.Yokota, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials
    • 発表場所
      Novotel Brisbane(Australia)
    • 年月日
      20100711-20100717
  • [学会発表] Development of ZnO Based Radiation Monitor for Processing Facility2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, N.Kawaguchi, Y.Fujimoto, Y.Yokota, M.Miyamoto, H.Sekiwa, J.Kobayashi, T.Tokutake, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      EM-NANO 2010
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      20100622-20100625
  • [学会発表] Scintillation properties of Ce doped LuLiF_4 and LuScBO_32010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, K.Kamada, N.Kawaguchi, Y.Yokota, V.Chani, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      SORMA 2010
    • 発表場所
      Michigan Univ.(USA)
    • 年月日
      20100524-20100528
  • [学会発表] Basic study of single crystal fiber Pr : LuAG scintillator for gamma-ray imaging applications2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagida, Y.Fujimoto, N.Kawaguchi, Y.Yokota, K.Kamada, S.Hatamoto, D.Totsuka, A.Yoshikawa
    • 学会等名
      SORMA 2010
    • 発表場所
      Michigan Univ(USA)
    • 年月日
      20100524-20100528
  • [学会発表] 高速応答する新規シンチレータの開発2010

    • 著者名/発表者名
      柳田健之
    • 学会等名
      第50回日本核医学会学術総会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-11
  • [学会発表] 新規シンチレータ結晶の開発と放射線検出器としての応用2010

    • 著者名/発表者名
      柳田健之
    • 学会等名
      分析化学会第59回年会「X線分析研究懇談会」
    • 発表場所
      東北大学(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-15
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/f_saito/yoshikawa/personal/yanagida/kenkyu.html

  • [産業財産権] 放射線検出器及びシンチレーター2011

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、藤本裕、福田健太郎、河口範明、須山敏尚
    • 権利者名
      東北大学、トクヤマ
    • 産業財産権番号
      特願2011-050851
    • 出願年月日
      2011-03-08
  • [産業財産権] 指向性放射線検出器及び透明遮蔽材2010

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、藤本裕、古谷優貴、福田健太郎、河口範明、須山敏尚、渡辺賢一
    • 権利者名
      東北大学、トクヤマ、名古屋大学
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-277479
    • 出願年月日
      2010-12-13
  • [産業財産権] 放射線画像検出器2010

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、藤本裕、福田健太郎、河口範明、須山敏尚、窪秀利、谷森達、関谷洋之
    • 権利者名
      東北大学、トクヤマ
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-203515
    • 出願年月日
      2010-09-10
  • [産業財産権] シンチレータ用ガーネット型単結晶およびこれを用いる放射線検出器2010

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、鎌田圭、佐藤浩樹、堤浩輔、遠藤貴範、伊藤繁記
    • 権利者名
      東北大学、古河機械金属
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-190318
    • 出願年月日
      2010-08-27
  • [産業財産権] シンチレータ用ガーネット型単結晶およびこれを用いる放射線検出器2010

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、鎌田圭、佐藤浩樹、堤浩輔、遠藤貴範、伊藤繁記
    • 権利者名
      東北大学、古河機械金属
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-190319
    • 出願年月日
      2010-08-27
  • [産業財産権] 放射線検出器2010

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、横田有為、福田健太郎、河口範明、須山敏尚、高橋弘充、米谷光生、松岡正之、深沢泰司
    • 権利者名
      東北大学、広島大学、トクヤマ
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-164360
    • 出願年月日
      2010-07-21
  • [産業財産権] 放射線用コリメーター、放射線検出器、放射線検出方法2010

    • 発明者名
      吉川彰、柳田健之、藤本裕、福田健太郎、河口範明、須山敏尚、渡辺賢一
    • 権利者名
      東北大学、トクヤマ、名古屋大学
    • 産業財産権番号
      特願2010-277535
    • 出願年月日
      2010-12-13

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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