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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

基本信息

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

项目摘要

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。

This year, compared with the previous year, the synthesis of Hf2O3-Al2O3-SiO2 and Lu2O3-Al2O3-SiO2 has been investigated. A part of Hf2O3-Al2O3-SiO2 composition is prepared by improving the optical center concentration and the optical properties. Hf2O3-Al2O3-SiO2 is the most important component of SiO2 multi-member ring structure, and the structure analysis is the most important component of SiO2 multi-member ring structure, and the structure analysis is the most important component of SiO2 multi-member ring structure. When the light emission center of the lamp is added, the operation conditions and the optimization of the composition are optimized, and the light emission amount under gamma irradiation is 400 to 475 ph/MeV. The quantum yield is twice as high as that of Sn, and the amount of light emitted is the same. In the case of Ce addition, the transmission efficiency is high. Lu2O3-Al2O3-SiO2 is a mixture of Al and Lu. Optical properties: Ce3 + emission in the coordination environment of the sample, Ce4 + content in the sample, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + content in the sample, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the sample, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission in the coordination environment, Ce3 + emission in the coordination environment, Ce4 + emission The tendency to change the characteristics of the radiation pattern is reflected in the characteristics of the radiation intensity, the radiation intensity and the positive correlation. The above results are important to understand the detailed structure of the composition design and transportation efficiency.