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2023 年度 実施状況報告書

超高エネルギー分解能シンチレーション検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K18997
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

柳田 健之  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20517669)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
キーワードシンチレータ
研究実績の概要

高エネルギー分解能なシンチレーション検出器の開発を目指し、初年度に引き続き、近赤外線の波長域におけるSm2+の5d-4f遷移の発現を目指し、幾つかの Sm 添加シンチレータを作製し、その特性を評価した。発光波長は狙い通りに 700~900 nm 近傍の赤・近赤外域に発現させることができた。昨年度までは二元系の単純なハロゲン化物に絞って基礎検討を行ってきたが、本年度では複数のカチオンを含む三元系まで試作を行った。中でもSm添加CsBa2I5は発光波長が750 nm近傍にブロードな発光ピークを有しており、Siアバランシェフォトダイオードと組み合わせて特性を評価したところ、約40000 ph/MeV の高い発光量と、4%程度の高いエネルギー分解能を示した。今回はSm濃度を1%仕込みとして検討を行ったため、今後は添加量の最適化を行う事で、より特性を向上できるのではないかと期待している。またこのシンチレータの読み出しに汎用の光電子増倍管を用いたところ、ほとんどシグナルは観測できず、近赤外発光シンチレータとSi光電変換素子の組み合わせが、検出器として良好な特性を示すことを確認できた。また付随した研究として酸化物の検討も行ったところ、Li2CaSiO4やAl4SiO8などもSm2+の発光を示すことが分かった。

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

初年度には二価陽イオンサイトを有する二元系ハロゲン化物で、Sm2+の発光が発現しやすいというコンセプト検証を行い、今年度は三元系のハロゲン化物でもSm2+の発光が発現することを確認し、既存のシンチレータ・シンチレーション検出器に比較して、良好な発光量やエネルギー分解能を達成できた。そのためおおむね目標は達せられた。

今後の研究の推進方策

ホストをCsBa2I5ベースにし、CsをKやRb、BaをCaやSr、陰イオンをClやBrにしたものにSmを添加し、シンチレーション特性の評価を順次行っていく。

次年度使用額が生じた理由

合成に要する原料を購入する予定であったが、備蓄原料を使う事で実験の遂行が可能となったため。なお原料は潮解性を有するため、可能な限り使用する時期に購入する方が良く、今年度はそれらを購入する予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] X-ray induced reduction of Sm3+ into Sm2+ in Li2CaSiO4 and its potential for radiation measurement applications2023

    • 著者名/発表者名
      Okada Go、Ikenaga Noriaki、Koguchi Yasuhiro、Yanagida Takayuki、Kasap Safa、Nanto Hidehito
    • 雑誌名

      Materials Research Bulletin

      巻: 159 ページ: 112107~112107

    • DOI

      10.1016/j.materresbull.2022.112107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of radio-photoluminescence properties in Sm-doped Al4SiO8 single crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Ichiba Kensei、Okada Go、Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Shiratori Daiki、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 257 ページ: 119698~119698

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2023.119698

    • 査読あり
  • [学会発表] 放射線計測用バルク単結晶蛍光体の開発2023

    • 著者名/発表者名
      柳田健之
    • 学会等名
      第392回蛍光体同学会講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and characterizations of heavy single crystal scintillators for X- and gamma-ray detectors2023

    • 著者名/発表者名
      T. Yanagida, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi
    • 学会等名
      ICAPMA2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of near-infrared emitting scintillators2023

    • 著者名/発表者名
      D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
    • 学会等名
      ICAPMA2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 奈良先端科学技術大学院大学 柳田研究室

    • URL

      https://mswebs.naist.jp/LABs/yanagida/index.html

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公開日: 2024-12-25  

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