マイクロ共晶体構造を応用した量子線弁別型超高解像度イメージング装置の開発

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昨年度までに有望と確認されたCsI/CsCl/NaCl 共晶体やBaCl2/NaCl/KClについて、大型化の検討を進めた。特に有望なBaCl2/NaCl/KClについて、発光中心となるTbやEuの濃度の最適化を進め、作製した共晶体インゴットからシンチレータプレートを試作した。、試作したシンチレータと光検出器を組合せたイメージング装置の試作を進め、spring-8において、平行度の 高いX線などのビームラインを活用した、イメージング試験を実施した。また、、高分解能放射線イメージング検出器を開発し、放射線の一種であるアルファ線の飛跡を短時間間隔のリアルタイム画像として可視化することに成功した。アルファ線は、物質中では数十マイクロメートル程度と極めて短い距離しか飛ばないことから、アルファ線の物質中の飛跡をリアルタイムで観察することは、これまで不可能と考えられていたが、今回の装置を利用して、シンチレータへのアルファ線の入射角度の違いによる形状の違いを利用して、アルファ線飛跡の三次元分布評価やアルファ線のエネルギーを評価できる可能性がある。一方で、自己組織化方の共晶体を利用した光導波型シンチレータでは、規則構造の線形性と規則性を確保した上で、大口径の高品質領域を得ることが困難であることが分かってきた。そこで、さらなる検討を進めた結果、バンドル光ファイバーと同様に、コアを低融点・高屈折率のハロゲン化物シンチレータとし、クラッドをガラスとすることで、光導波型シンチレータを製造する技術の開発に成功した。これは、光ファイバーと同様の製造装置を用い、作製条件を最適化、改良することで、数μ～数十μｍ径程度のコア径を有する光導波型シンチレータを製造するものである。コアのシンチレータ材の選択性が広く、産業技術を利用した量産や大口径化が容易である特徴がある。本物質および製造方法は国際特許出願を行った（WO2023/008101）。