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。

这项研究旨在研究和开发有机闪烁体晶体以进行中子检测目的。为了看到π电子周围的晶体场（配体场）的系统变化，其中包含一个控制有机闪烁体晶体发射的π键，我们开始开发候选材料的晶体，包括替换基本材料的混合晶体，并评估其闪光特征。今年，我们搜索了新的中子闪烁体晶体。先前的研究已经搜索了Dibenzofuran之类的类似物，这些研究已被NH组取代，而NH组具有良好的闪烁特性，作为新型的中子闪烁体。此外，还关注光发射量与π电子密度，晶体生长和表征之间的相关性，对pyrene和triphenylene进行了π电子密度大于6.0 x 10^22的相关性。和以前一样，使用自种垂直bridgeman（SSVB）方法进行生长，并且为每个晶体优化了温度梯度，生长速度和安培形状等生长条件，并成功地生长出透明的大量晶体，裂纹很少。此外，试图生长一种候选材料，该候选​​物质在使用溶液生长融化之前会分解，并成功产生了透明的散装体。此外，准备了一种新的生产炉来生长大直径晶体，从而提高了晶体搜索的效率。继续使用测量和FTIR进行结晶度评估，以反馈生长条件。此外，进行了京都大学研究反应堆（KUR），闪烁评估和中子耐药性评估的重水中子辐射设施中的中子通量辐照。

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

Crystal growth of 9-phenyl anthracene and its luminescent properties for neutron detection

9-苯基蒽晶体生长及其中子探测发光特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Akihiro Yamaji;Shunsuke Kurosawa;and Akira Yoshikawa
• 通讯作者: and Akira Yoshikawa