資料4

開発課題名「高速応答ナノ材料シンチレータの開発」

一般領域 要素技術タイプ

開発実施期間 平成21年10月〜平成25年3月

チームリーダー :  浅井 圭介【東北大学 大学院工学研究科 教授】
中核機関 :  東北大学
参画機関 :  なし
T.開発の概要
 近年、放射光施設や核破壊中性子源の開発を受け、高強度の放射線を測定可能な高速対応シンチレータ材料の開発が注目されている。本開発では、半導体ナノ材料の励起子発光を利用した高速シンチレータを開発する。本開発では、高計数率測定用に長寿命成分を除去し、発光効率のより高い材料作製を行う。これらナノ材料シンチレータの開発により、広汎な科学技術分野に波及効果をもたらすと期待される。
U.開発項目
(1)半導体ナノ材料の励起子発光を利用したX線・ガンマ線検出用シンチレータの開発
 有機無機ペロブスカイト型化合物を用いたシンチレータを作製し、発光量:11,000光子/MeV、減衰時定数:5.0 nsを達成した。また、無機ナノ粒子を含有した有機無機ハイブリッド材料においても、発光量:6,500光子/MeV、減衰時定数:2.5 nsを達成した。
(2)半導体ナノ材料の励起子発光を利用した中性子検出用シンチレータの開発
 無機ナノ粒子を含有した有機無機ハイブリッド材料を用いて中性子検出用シンチレータを作製し、発光量:23,000光子/MeV、減衰時定数:2.3 nsを達成した。
V.評 価
 本課題は、X線、ガンマ線および中性子線検出を目的とした高速応答シンチレータの開発を目指している。通常のシンチレータは発光物質として希土類元素を使っているが、本課題では希土類元素を用いず、結晶構成原子の緩和による発光を直接利用することで、高速応答を実現した。自己組織的に量子井戸構造を形成する有機無機ペロブスカイト単結晶と有機無機ハイブリッドガラス材料の新規開発によって、希土類元素を用いずに既存のプラスチックシンチレータを超える性能を達成した。今後、X線だけでなくガンマ線や中性子線においても研究者の協力を得てユーザーニーズを掘り起こし、それぞれの現場で検出用シンチレータとして使用されるようになることを期待したい。本開発は当初の開発目標を達成し、本事業の趣旨に相応しい成果が得られたと評価する[A]。


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