ペロブスカイト構造を有する酸化物イメージングプレートの開発

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23KJ1591
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 市場 賢政 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2023-04-25 – 2026-03-31
• キーワード: ドシメータ材料 / 放射線検出 / イメージングプレート / 単結晶

研究実績の概要

放射線検出器に用いられるドシメータ材料は、個人被ばく線量計やイメージングプレート (IP) などに応用されており、その多くには蛍光体が用いられている。このような検出器では放射線のエネルギーを低エネルギーの光子に変換した後、光電子増倍菅 (PMT) などにより電気信号に変換することで、放射線を計測している。本研究では個人被ばく線量計よりも実用材料種が少ないIP向けドシメータ材料を主題として研究を進めた。特に重希土類元素を含有するABO3構造 (A = La, Gd, Lu, B = Al) の酸化物ペロブスカイト型単結晶に着目し、発光中心として光電子増倍管との波長感度 (300nm-600 nm)に発光波長を有するCe、Tb、Dyを選択した。すべてのサンプルで添加物由来の発光が確認でき、Dyが最も高い熱刺激蛍光強度が得られることが明らかになった。

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

検討する物質として、初年度では母材として最も単結晶化の報告例が多いGdAlO3に着目した検討を行った。次年度ではLaAlO3やLuAlO3のにおける検討を行うとともに、最も高い熱刺激蛍光強度が得られたDy添加GdAlO3単結晶のDy濃度の最適化に着手する。

今後の研究の推進方策

予定通り研究が進んでいるため、研究計画に従って今後も検討を進めていく。すでにLaAlO3においては単結晶化に成功しているが、結晶性の向上や添加剤の検討は行なっていない。また2年目は酸化・還元雰囲気下での単結晶作製に着手し、結晶内部の欠陥量の制御も合わせて行っていく。

次年度使用額が生じた理由

備品購入を次年度に行うことにしたため

研究成果

• [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] Investigation of radio-photoluminescence properties in Sm-doped Al4SiO8 single crystals (2023)
  • 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
• [雑誌論文] Floating zone growth and evaluation of photoluminescence and dosimetric properties of undoped and Eu-doped Al4SiO8 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: Optical Materials 巻: 145 ページ: 114425～114425
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2023.114425
  • 査読あり
• [学会発表] SPS法により作製したTb添加SiO2ガラスのドシメータ特性評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 市場賢政、竹渕 優馬、木村 大海、加藤 匠、中内 大介、河口 範明、柳田健之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2024年年会
• [学会発表] Al4SiO8単結晶のCe添加によるドシメータ特性への影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 市場賢政、竹渕優馬、加藤匠, 中内大介, 河口範明, 柳田健之
  • 学会等名: 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11回研究会
• [学会発表] Eu添加Al4SiO8単結晶のドシメータ特性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 市場賢政、竹渕優馬、加藤匠、中内大介、河口範明、柳田健之
  • 学会等名: 第70回応用物理学会 春期学術講演会
• [学会・シンポジウム開催] 20th International Conference on Solid State Dosimetry (2023)
• [学会・シンポジウム開催] The 9th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (2023)