近赤外光が卓越する高エネルギー分解能シンチレータの創成

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H03872
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 中内 大介 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特任准教授 (00870049)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: シンチレータ / 蛍光体 / ラジオルミネセンス

研究実績の概要

シンチレータは放射線照射時に発光する蛍光材料であり、医療やセキュリティをはじめとする幅広い放射線計測用途に利用されている。本年度では発光中心のスクリーニングを中心に検討を行った。様々な濃度で希土類イオンを添加したハロゲン化物単結晶を合成し、その発光スペクトル・蛍光寿命・エネルギー応答特性を調査した。作製したサンプルはX線照射により目的とする発光波長で発光を呈していたが、発光中心濃度が低い場合は母材由来の発光が支配的となり、目的波長における発光量が低下する傾向を示した。広範な濃度でサンプルを作製し、母材による発光中心の最適濃度傾向を明らかにした。

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

1年目に合成検討を終えた二元系ハロゲン化物について添加剤の検討を進めた。様々な濃度で発光中心イオンを添加し、高濃度では濃度消光により発光強度が低下するが目的波長支配的、低濃度では発光強度が増加するがホスト発光支配的になる傾向が見られ、これらの材料系における最適濃度の予測が可能な状態となった。3年目に行う予定の材料検討も着手を始めており、一部は合成検討が完了している。スクリーニングについては当初の計画通り進んでおり、目標性能の達成に向けて検討を続けていく。

今後の研究の推進方策

1・2年目はほとんど研究計画に従い進んでおり、次年度の検討にも着手し始めている。次年度は三元系ハロゲン化物の検討を進めていく予定であり、1・2年目の結果を受けて発光中心の体的な添加濃度については予測目途が立っているため、合成検討が中心であり合成条件が最適化できればスクリーニング自体は機械的に進めていく予定である。スクリーニング検討が一通り終われば特性の良好な材料を中心に検出器特性の評価を本格的に進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] Scintillation property of Tl-doped NaI transparent ceramics (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Yuta、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 215 ページ: 111367～111367
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2023.111367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of non-doped and Ce-doped LiAl5O8 single crystals (2024)
  • 著者名/発表者名: Kato Takumi、Takebuchi Yuma、Koshimizu Masanori、Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 546 ページ: 165168～165168
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.165168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation-induced luminescence and photoluminescence properties of (K,Rb)2CuBr3 crystals synthesized by the slow cooling method (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamabayashi Keishi、Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 214 ページ: 111292～111292
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2023.111292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation light yield of Tb-doped Lu2O3 single crystals (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakauchi Daisuke、Watanabe Kenichi、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 546 ページ: 165167～165167
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.165167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Al-doping on dosimetric properties of CaF2 (2024)
  • 著者名/発表者名: Kato Takumi、Okada Go、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optik 巻: 296 ページ: 171545～171545
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2023.171545
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray-Induced scintillation properties of Cr-Doped Mg4Ta2O9 single crystals in Near-Infrared regions (2024)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Taisei、Ichiba Kensei、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 546 ページ: 165171～165171
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.165171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of photoluminescence and scintillation properties of Eu-doped YVO4 single crystals synthesized by optical floating zone method (2024)
  • 著者名/発表者名: Ichiba Kensei、Kato Takumi、Watanabe Kenichi、Takebuchi Yuma、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 266 ページ: 120327～120327
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2023.120327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radioluminescence properties of Sm3+-doped Y3Al5O12 single crystals (2024)
  • 著者名/発表者名: Kunikata Toshiaki、Watanabe Kenichi、Kantuptim Prom、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 546 ページ: 165172～165172
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.165172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of scintillation and dosimetric properties of undoped and Tb-doped Ba3Y(PO4)3 single crystals (2024)
  • 著者名/発表者名: Ezawa Haruaki、Takebuchi Yuma、Ichiba Kensei、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 147 ページ: 114665～114665
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2023.114665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dosimetric properties of Tb-doped CaGdAlO4 single crystals (2024)
  • 著者名/発表者名: Aoki Zuiko、Takebuchi Yuma、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 547 ページ: 165182～165182
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.165182
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray-induced scintillation properties of Nd-doped calcium niobium gallium garnet single crystals (2024)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 547 ページ: 165197～165197
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.165197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concentration dependence of Tb in Na2O?B2O3?SiO2 glass on dosimetric properties (2024)
  • 著者名/発表者名: Rim Shiyu、Nishikawa Akihiro、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Solid State Sciences 巻: 149 ページ: 107450～107450
  • DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2024.107450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Nd-doped CsI single crystal scintillators emitting near-infrared light (2024)
  • 著者名/発表者名: Takase Shunta、Miyazaki Keiichiro、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 267 ページ: 120400～120400
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2023.120400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Er-Doped Mg4Ta2O9 Single-Crystal Scintillators Emitting Near-Infrared Photons for High-Dose Field Monitoring (2023)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Taisei、Ichiba Kensei、Nakauchi Daisuke、Okazaki Kai、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Photonics 巻: 10 ページ: 654～654
  • DOI: 10.3390/photonics10060654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation Properties of Ba3RE(PO4)3 Single Crystals (RE = Y, La, Lu) (2023)
  • 著者名/発表者名: Takebuchi Yuma、Koshimizu Masanori、Ichiba Kensei、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Materials 巻: 16 ページ: 4502～4502
  • DOI: 10.3390/ma16134502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation and TSL properties of magnesium gallate single crystals doped with titanium (2023)
  • 著者名/発表者名: Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optik 巻: 287 ページ: 171135～171135
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2023.171135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence and scintillation properties of Tb-doped CaHfO3 single crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: Endo Yusuke、Ichiba Kensei、Nakauchi Daisuke、Fukushima Hiroyuki、Watanabe Kenichi、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Solid State Sciences 巻: 145 ページ: 107333～107333
  • DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2023.107333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cu-doped LiCl scintillator for thermal neutron detection (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Keiichiro、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 146 ページ: 114557～114557
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2023.114557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation-induced luminescence properties of BaCl2:Eu transparent ceramics fabricated by spark plasma sintering method (2023)
  • 著者名/発表者名: Otake Shota、Sakaguchi Hirotaka、Yoshikawa Yuta、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 169 ページ: 107032～107032
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2023.107032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence and scintillation properties of Pr-doped (Lu, Y)₂Si₂O₇ crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kantuptim Prom、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP02～01SP02
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acefdb
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative study of optical and dosimetric properties of Mn-doped CaF₂ (2023)
  • 著者名/発表者名: Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP05～01SP05
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acf322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concentration dependence on optical stimulated luminescence properties of Ce: Y₂SiO₅ single crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: Ichiba Kensei、Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP08～01SP08
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acf4a7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and scintillation properties of Lumilass-G and -R glasses (2023)
  • 著者名/発表者名: Yanagida Takayuki、Watanabe Kenichi、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Yanagida Satoko、Kawaguchi Noriaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP09～01SP09
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acf4a6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dopant concentration dependence on optical and scintillation properties of Eu-doped Gd₃Al₂Ga₃O₁₂ single crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: Kunikata Toshiaki、Watanabe Kenichi、Kantuptim Prom、Ichiba Kensei、Shiratori Daiki、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP18～01SP18
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acfb16
  • 査読あり
• [学会発表] Development of near-infrared emitting scintillators (2023)
  • 著者名/発表者名: D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: 6th International Conference on Applied Physics and Materials Applications (ICAPMA2023)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Scintillation properties of rare-earth-doped LaMgAl11O19 single crystals with NIR luminescence (2023)
  • 著者名/発表者名: D. Nakauchi, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: 20th International Conferenc on Solid State Dosimetry (SSD20)
  • 国際学会
• [学会発表] Scintillation output of Tb-doped Lu2O3 crystal crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: D. Nakauchi, K. Watanabe, T. Kato, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: 21st International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI-21)
  • 国際学会