放射線治療の為の近赤外領域発光シンチレータの開発

放射治疗用近红外发射闪烁体的研制

• 批准号: 13J06481
• 负责人: 山路 晃広
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06481/
• 关键词: シンチレータ; 近赤外発光; 酸化物結晶; 結晶成長; 赤外域発光

本研究では、放射線治療時の過剰・過少照射による医療事故を防止するためのリルタイム線量計測システムに用いる近赤外領域発光シンチレータ結晶を開発することを目的としている。シンチレータ結晶の主要な要求特性としては、人体による吸収が少ない波長700-1400 nmの近赤外域、特に吸収が少なく、Si光検出器の量子効率がある1000 nm付近で高輝度に発光することである。本年度は、Ti添加したガーネット結晶を中心に結晶育成及び特性評価を行った。昨年度の研究の結果に基づき、Gd3Ga5O12結晶をベースにして各サイトを置換して結晶場を変化させ、Ti3+の発光ピークを長波長にシフトさせた。特に、Gdのサイトの一部をアルカリ希土類（Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+）に置換した際に発光ピークは800 nm付近にまでシフトした。また、同時に発光量の増大のためにはバンドギャップを狭めることが望ましい。そこで、バンドギャップを測定したところ、(Gd0.9M0.1)3(Ga0.9Zr0.1)3Ga2O12結晶(M = Mg, Ca, Sr, Ba)は順に、5.16, 4.89, 4.74, 4.63 eVとなりいずれもGd3Ga5O12よりバンドギャップは狭くなった。これらより、リルタイム線量計測システムに用いる近赤外領域発光シンチレータ結晶して有望である。近赤外発光を示す結晶のシンチレーション特性はこれまでほとんど研究されておらず、新しい知見を得るとともにリルタイム線量計測システムに有望な材料を見出すことができた。しかし、材料の変更などにより当初予定していた研究計画と遅延が生じたために動物肉を用いた透過実証実験が行えておらず、こちらは今後実施予定である。

In this study, during the period of over-exposure and radiation treatment, there is a lack of exposure, the prevention of medical accidents, the calculation of the amount of radiation in the field of light radiation in the field of near red light, the analysis of the results, and the purpose of this study is to reduce the risk of medical accidents. The main requirements of the experimental results are as follows: the characteristic characteristic is sensitive, the human body absorbs a small wavelength of 700-1400 nm near the red field, the special absorber absorbs less light, and the quantum rate of the Si light generator is 1000 nm. This year, Ti has been added to the center of the crystal structure and the characteristics of the crystal. The results of yesterday's annual study show that the basic temperature, the Gd3Ga5O12 crystal structure, the temperature field, and the long wave length of the Ti3+ photoluminescence spectrum are measured. Special, Gd, please pay more than 800 nm for the purchase of local materials (Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+). At the same time, we need to increase the amount of light, so that we can make sure that the light is very narrow.

项目成果

Luminescence properties of transition metal ions doped CaYA1O_4 single crystals

过渡金属离子掺杂CaYA1O_4单晶的发光性能

• 发表时间: 2013
• 作者: Akihiro Yamaji;Shunsuke Kurosawa; Testuo Kudo;Jan Pejchal;Yuui Yokota;Kei Kamada;Akira Yoshikawa;山路 晃広;山路 晃広;Akihiro Yamaji;Akihiro Yamaji
• 通讯作者: Akihiro Yamaji

Crystal growth of CaYA1O4 single crystals grown by the micro-puling down method and their luminescent properties

微拉法CaYA1O4单晶的晶体生长及其发光性能

• 发表时间: 2013
• 作者: Akihiro Yamaji;Shunsuke Kurosawa; Testuo Kudo;Jan Pejchal;Yuui Yokota;Kei Kamada;Akira Yoshikawa;山路 晃広;山路 晃広;Akihiro Yamaji
• 通讯作者: Akihiro Yamaji

Luminescent properties of Cr-doped (Gd X , Y 1 - X ) 3 Al 5 O 12 infra-red scintillator crystals

• DOI: 10.1016/j.optmat.2014.04.002
• 发表时间: 2014-10
• 期刊: Optical Materials
• 影响因子: 3.9
• 作者: Akira Suzuki;S. Kurosawa;A. Yamaji;Y. Shoji;J. Pejchal;K. Kamada;Y. Yokota;A. Yoshikawa

Crystal growth of CaYA104 single crystals grown by the micro-pulling down method and their luminescent properties

微下拉法CaYA104单晶的晶体生长及其发光性能

• 发表时间: 2014
• 期刊: Cryst. Growth
• 作者: Akihiro Yamaji;Akira Suzuki;Yasuhiro Shoji;Shunske Kurosawa;Kei Kamada;Yuui Yokota;Akira Yoshikawa
• 通讯作者: Akira Yoshikawa

放射線治療時のリアルタイム線量モニタ実現に向けた近赤外発光Ti添加ガーネット酸化物シンチレータ結晶の開発

开发近红外发射掺钛石榴石氧化物闪烁体晶体，用于放射治疗过程中的实时剂量监测

• 发表时间: 2015
• 作者: 山路 晃広;黒澤 俊介;北浦 守;村上 力輝斗;Pejchal Jan;大橋 雄二;鎌田 圭;横田 有為;大西 彰正;吉川 彰
• 通讯作者: 吉川 彰