フローティングゾーン炉を用いた新規高融点ガラスの作製とその放射線誘起蛍光特性評価

浮区炉制备新型高熔点玻璃及其辐射诱导荧光性能评价

• 批准号: 20J23225
• 负责人: 白鳥 大毅
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J23225/
• 关键词: ガラス; 結晶化ガラス; シンチレータ; 蛍光体; 酸化物; 放射線検出器; シンチレーション; フォトルミネッセンス; ガラスシンチレータ; 酸化物ガラス; フローティングゾーン炉; 重元素ガラス; ガラス化範囲

本年度は前年度までに合成したHf2O3-Al2O3-SiO2及びLu2O3-Al2O3-SiO2ガラスについて、シンチレーション特性向上の手がかりを探るため、ラマンスペクトルを基に構造と各種光学及びシンチレーション特性との相関関係について調査した。また、Hf2O3-Al2O3-SiO2の一部組成については発光中心濃度と作製法を見直し、シンチレーション特性の改善を試みたので、以上について報告する。Hf2O3-Al2O3-SiO2ガラスについては、構造解析によりAlおよびHfがガラス中のSiO2多員環を効果的に減少させることで密度が向上することが明らかとなり、これらが放射線検出感度の向上に効果的に作用することが示唆された。また、当該ガラスに発光中心としてCeおよびSnを添加し、作製条件および組成の最適化を行った結果、γ線照射下における発光量がそれぞれ400および475 ph/MeV程度と比較的良好な結果を得た。蛍光量子収率はSnの方がCeよりも2倍上高いが、発光量が同程度であることを鑑みるとCe添加の場合の方がシンチレーション過程におけるエネルギー輸送効率が高いと考えられ、ガラスにおいては特にエネルギー輸送効率に着目した材料設計が重要であるといえる。Lu2O3-Al2O3-SiO2ガラスについても同様にAlおよびLuが高密度化の担い手となっている。光学特性においては、PLQYは発光ピークが比較的短波長側に位置する試料、すなわち6配位環境のCe3+発光が顕著かつCe4+含有量が少ない試料の方が高い傾向にあった。この傾向はシンチレーション特性にも影響し、シンチレーションスペクトル強度とγ線照射による発光量は共にPLQYと正に相関する特徴を示している。以上の結果を踏まえ、エネルギー輸送効率に着目した組成設計のためにガラス構造の詳細な理解が重要であると結論づけた。

は before this year's annual ま で に synthetic し た Hf2O3 Al2O3 - SiO2 and び Lu2O3 Al2O3 - SiO2 ガ ラ ス に つ い て, シ ン チ レ ー シ ョ ン features の hand upward が か り を agent る た め, ラ マ ン ス ペ ク ト ル を base に と various optical and び シ ン チ レ ー シ ョ ン features と の phase masato masato is に つ い て adjustable Check た. ま た, Hf2O3 Al2O3 - SiO2 の part に つ い て は 発 と light center concentration method for を see straight し, シ ン チ レ ー シ ョ ン features の improve を try み た の で, above に つ い て report す る. Hf2O3 Al2O3 - SiO2 ガ ラ ス に つ い て は, tectonic analytical に よ り Al お よ び Hf が ガ ラ ス の SiO2 in many member ring を unseen fruit に reduce さ せ る こ と density が で す upward る こ と が Ming ら か と な り, こ れ ら が radiation 検 out sensitivity の に upward working fruit に role す る こ と が in stopping さ れ た. ま た, when the ガ ラ ス に 発 light center と し て Ce お よ び Sn を add し and as system conditions お よ び line optimal composition の を っ た result, gamma irradiation に お け る 発 light が そ れ ぞ れ 400 お よ び ph / 475 MeV と good な comparative results を た. 蛍 light quantum 収 rate は Sn の party が Ce よ り も 2 times on high い が, 発 light が with degree で あ る こ と を guide み る と Ce add の occasions の party が シ ン チ レ ー シ ョ ン process に お け る エ ネ ル ギ ー high transmission rate of unseen が い と exam え ら れ, ガ ラ ス に お い て は, に エ ネ ル ギ ー に the mesh conveyor working rate し た material design important で が あ る と い え Youdaoplaceholder0. Lu2O3 Al2O3 - SiO2 ガ ラ ス に つ い て も with others に Al お よ び Lu が limited の bear い hand と な っ て い る. Optical properties に お い て は, PLQY は 発 light ピ ー ク が comparison of short wavelength side に す る sample, す な わ ち 6 ligand environment の Ce3 + 発 light が 顕 the か つ Ce4 + contains fewer が な い sample の party が high い tendency に あ っ た. こ の tendency は シ ン チ レ ー シ ョ ン features に も influence し, シ ン チ レ ー シ ョ ン ス ペ ク ト ル に と gamma irradiation intensity よ る 発 light は altogether に PLQY と are に masato す る, 徴 を shown し て い る. Tread の above results を ま え, エ ネ ル ギ ー に the mesh conveyor working rate し た composition design の た め に ガ ラ ス が tectonic の な detailed understanding で あ る と conclusion づ け た.

项目成果

nalysis of attenuation behaviour of luminescence in Au-doped CsCl-BaCl2-ZnCl2 glasses by X-ray irradiation

X射线辐照Au掺杂CsCl-BaCl2-ZnCl2玻璃发光衰减行为分析

• 发表时间: 2021
• 作者: D. Shiratori;D. Nakauchi;T. Kato;N. Kawaguchi;T. Yanagida,
• 通讯作者: T. Yanagida,

Eu:KMPO4（M = Mg, Ca, Sr, Ba）セラミックスのラジオフォトルミネッセンス特性評価

Eu:KMPO4 (M = Mg, Ca, Sr, Ba) 陶瓷的放射光致发光表征

• 发表时间: 2021
• 作者: 白鳥大毅;加藤匠;中内大介;河口範明;柳田健之
• 通讯作者: 柳田健之

重元素系リン酸ガラスにおける銀RPL現象に関する研究

重元素磷酸盐玻璃中银RPL现象的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 白鳥大毅;加藤匠;木村大海;中内大介;河口範明;柳田健之
• 通讯作者: 柳田健之

キセノンイメージ炉を用いたCe:Lu2O3-Al2O3-SiO2系ガラスの作製とそのシンチレーション特性の組成依存性

使用氙像炉制备 Ce:Lu2O3-Al2O3-SiO2 玻璃及其闪烁性能的成分依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 白鳥大毅;中内大介;加藤匠;河口範明;柳田健之
• 通讯作者: 柳田健之

Synthesis and Scintillation Properties of Ce-doped Lu2O3-Al2O3-SiO2 Glasses by Using Xenon Image Furnace with Drop-Quenching in Water

氙像炉水滴淬火合成Ce掺杂Lu2O3-Al2O3-SiO2玻璃及其闪烁性能

• 发表时间: 2022
• 作者: D. Shiratori;D. Nakauchi;T. Kato;N. Kawaguchi;T. Yanagida
• 通讯作者: T. Yanagida