新型シンチレータ結晶および検出器の開発と医療・原子力・宇宙分野などへの応用

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本研究の目的は内在バックグラウンドがきわめて低く(1Hz/cc程度以下)、ガンマ線検出効率が高い(有効原子番号60程度以上)シンチレータの開発である。その候補としてハフニウム(Hf)を用いたシンチレータの開発に取り組んだ。ただしHfは融点が高いため、既存の結晶育成方法では結晶化が難しいという問題がある。そこで、放電プラズマ焼結(SPS)法を用いたセラミックスシンチレータの開発を昨年度から引き続き行った。昨年度はガンマ線応答が見えなかったCe添加SrHfO_3(有効原子番号64)について、本年度はアルミニウム(Al_2O_3)を1%添加することで、透過率が向上し、その結果、サブMeVのエネルギーをもつガンマ線にも応答があることが分かった。さらに、その減衰時間は22±1ナノ秒と非常に高速応答を持つこともわかり、これはPETカメラ等で汎用されている、LYSO結晶の減衰時間(約40ナノ秒)よりもはるかに短い値である。そのため、いまだ透過率等で更なる改善点があるもののPETカメラなどの医療用カメラへの応用に一定の道筋が得られた。このほかにも、昨年度に引き続き、真空紫外線発光シンチレータ(フッ化物シンチレータ)や酸化物、臭化物、塩化物シンチレータなどの材料探索を上記のSPS法のほかにブリッジマン法、チョクラルスキー法およびマイクロ引き下げ法などを用いて行い、検出効率だけではなく発光量の大きいシンチレータの探索なども行った。