高速中性子イメージングに向けた有機結晶シンチレータの包括的な研究

快中子成像有机晶体闪烁体的综合研究

• 批准号: 20H02634
• 负责人: 山路 晃広
• 金额: $ 7.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02634/
• 关键词: 有機結晶; シンチレータ; 中性子; 高速中性子; 結晶成長

本研究は中性子検出用途の有機シンチレータ結晶の研究開発を目的としている。有機シンチレータ結晶の発光をつかさどるπ結合を含み、π電子回りの結晶場（配位子場）の系統的な変化をみるために、母材の一部を置換した混合結晶も含め候補材料の結晶育成及びそのシンチレーション特性評価を進めた。本年度は、新規中性子シンチレータ結晶の探索を行った。これまでの研究で、良好なシンチレーション特性を示したカルバゾールのNH基を置換したジベンゾフラン等を新規中性子シンチレータとして探索した。また、発光量とπ電子数密度の相関に着目し、π電子数密度が6.0ｘ10＾22を上回るピレンやトリフェニレンについても、結晶育成及び特性評価を実施した。育成にはこれまでと同様、Self-seeding vertical Bridgeman (SSVB)法を用いて行い、結晶ごとに温度勾配、育成速度、アンプル形状等の育成条件を最適化し、クラックの少ない透明なバルク体結晶の育成に成功した。また、融解前に分解する候補材料について、溶液成長を用いて結晶育成を試み、透明なバルク体の作製に成功した。さらに、大口径の結晶育成の為に新規に育成炉を準備し、結晶探索の効率化を図った。結晶性評価は引き続きロッキンカーブを測定やFTIRを用いて行い、育成条件にフィードバックした。また、京都大学研究用原子炉（KUR)の重水中性子照射設備にて有望な材料について、中性子フラックスを照射し、シンチレーション評価及び中性子耐性評価を行った。

The purpose of this study is to develop organic crystals for the purpose of discovery. The light emission of organic crystals will be further enhanced by the inclusion of π bonds, the transformation of the crystallization field (ligand field) system of π electron returns, and the replacement of part of the base material. The mixed crystals will include the crystal growth of candidate materials and the evaluation of the characteristics of the organic crystals. This year, the new regulations are in place to explore new ways of crystallization. This study shows that the NH-based substitution of the NH-based compounds in the new generation of NH-based compounds is a good way to improve the quality of NH-based compounds. The correlation between the amount of light emitted and the number density of π electrons was investigated. The number density of π electrons was 6.0x10^22. The results showed that the crystal growth and the properties evaluation were carried out. The Self-seeding vertical Bridgeman (SSVB) method was used to optimize the conditions of cultivation, such as temperature matching, cultivation speed and shape of crystal. For example, decomposition of candidate materials before melting, crystallization of solution growth, and successful production of transparent materials In addition, large-diameter crystal growth for the new regulation of the growth furnace preparation, crystal exploration rate Crystallization evaluation: determination of FTIR in the middle of the process, growth conditions Kyoto University Research Atomic Furnace (KUR) heavy water irradiation equipment for prospective materials, medium water irradiation, medium water resistance evaluation and medium water resistance evaluation

项目成果

Crystal growth and luminescence properties of phenanthrene for neutron detection

用于中子检测的菲的晶体生长和发光特性

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2021.126494
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: Yamaji Akihiro;Kurosawa Shunsuke;Yoshikawa Akira
• 通讯作者: Yoshikawa Akira

ジベンゾフランの結晶育成と発光特性

二苯并呋喃的晶体生长和发光特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 山路晃広;黒澤俊介;吉川彰
• 通讯作者: 吉川彰

Crystal growth and scintillation properties of carbazole for neutron detection

用于中子检测的咔唑晶体生长和闪烁特性

• DOI: 10.1109/tns.2020.2996276
• 发表时间: 2020
• 期刊: IEEE Transactions on Nuclear Science
• 影响因子: 1.8
• 作者: Akihiro Yamaji;Shinnosuke Yamato;Shunsuke Kurosawa;Masao Yoshino;Satoshi Toyoda;Kei Kamada;Yuui Yokota;Hiroki Sato;Yuji Ohashi and Akira Yoshikawa
• 通讯作者: Yuji Ohashi and Akira Yoshikawa

フェナントレン結晶の育成と発光特性評価

菲晶体的生长及发光性能评价

• 发表时间: 2020
• 作者: 山路晃広;黒澤俊介;花田貴;吉野将生; 豊田智史;佐藤浩樹;大橋雄二;横田有為;鎌田圭;吉川彰
• 通讯作者: 吉川彰

中性子検出用途のpyrene結晶の育成と発光特性評価

用于中子检测和发光特性评估的芘晶体的生长

• 发表时间: 2023
• 作者: 山路晃広;黒澤俊介;吉川彰
• 通讯作者: 吉川彰