中性子検出用リチウムアルミネート結晶シンチレータの開発

中子探测用铝酸锂晶体闪烁体的研制

• 批准号: 13J06185
• 负责人: 藤本 裕
• 金额: $ 0.77万
• 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 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06185/
• 关键词: 結晶; シンチレータ; 中性子

本研究では、セキュリティ機器や資源探査時の検層装置に組み込まれている中性子検出器の高まる需要と従来技術の3ヘリウム代替材料の課題を考慮して、新しい中性子検出用の6リチウム含有型シンチレータ結晶の探索を行っている。本研究で特に着目したのが、リチウム元素を含有し、バックグラウンド源となるガンマ線に対して低感度であることが期待されるリチウムアルミネー・トLiAlO_2結晶である。当該年度においては、μ-PD法により希土類元素や遷移金属元素などを単一もしくは複数微量添加した際の基礎的な光学及びシンチレーション特性を系統的に調査した。粉末X線回折評価より、作製されたサンプルはすべて単相であり、不純物相などは確認されなかった。また、へき開性や潮解性も見られなかった。光学特性評価においては、80%以上の高い透明性を確認し、また、発光特性においては遷移金属元素であるTiやCu、Mnを添加したサンプルにおいて光励起及び放射線励起時に強い発光を示していた。一方で、希土類元素を添加したサンプルにおいては発光が見られないことから、イオン半径の大きな違いにより、希土類元素が結晶中に固溶出来なかったことが推測される。上記遷移金属元素を添加したサンプルについて、中性子照射時の波高値スペクトル測定により発光量を見積もった結果、TiやCuを添加したサンプルは、サンゴバン社製のリチウムガラスシンチレータを上回る性能を示していた。具体的には、リチウムガラスシンチレータが約6000 photons/neutronであるのに対して、当該シンチレータは7000-10000 photons/neutronと非常に高い発光量を示していた。これまでリチウムを含有した酸化物シンチレータは数多く検討されてきたが、当該シンチレータのように優れた性能を示すものは報告されていないことから、新しい中性子シンチレータ材料の開発におけるデザインルールに貢献できることが期待される。

This study で は, セ キ ュ リ テ ィ machine や resources exploration の 検 layer device に group み 込 ま れ て い る in temper 検 extractor の high ま る need と 従 to technology の 3 ヘ リ ウ ム substitute material の subject を consider し て, new し い temper 検 out の 6 リ チ ウ ム type contains シ ン チ レ ー タ crystallization の exploration line を っ て い る. This study で に especially the mesh し た の が, リ チ ウ を ム element contains し, バ ッ ク グ ラ ウ ン ド source と な る ガ ン マ line に し seaborne て low sensitivity で あ る こ と が expect さ れ る リ チ ウ ム ア ル ミ ネ ー · ト LiAlO_2 crystallization で あ る. When the annual に お い て は, mu - PD に よ り greek-turkish class element や metal elements migration な ど を 単 a も し く は plural micro-adding し た interstate の な optical and び シ ン チ レ ー シ ョ ン を system features に survey し た. Powder X-ray reflection evaluation 価よ 価よ, preparation of されたサ プ プ プ すべて単 すべて単 であ <e:1>, and confirmation of impure phase な されな されな. Youdaoplaceholder0, へ や open や deliquescent へ られな った. Optical properties evaluation 価 に お い て は transparency, high above 80% の い を confirm し, ま た, 発 optical properties に お い て は metal elements migration で あ る Ti や Cu, Mn を add し た サ ン プ ル に お い て wound up and び radiation excitation light up strong に い 発 light を shown し て い た. Side で, greek-turkish class element を add し た サ ン プ ル に お い て は 発 が of light ら れ な い こ と か ら, イ オ ン radius の big き な violations い に よ り, greek-turkish class element が に solid solution of crystallization な か っ た こ と が speculation さ れ る. Written metal elements migration を add し た サ ン プ ル に つ い て, temper in light の wave height numerical ス ペ ク ト ル determination に よ り 発 light を see product も っ た results, Ti や Cu を add し た サ ン プ ル は, サ ン ゴ バ ン club system の リ チ ウ ム ガ ラ ス シ ン チ レ ー タ を る を performance last time in し て い た. Specific に は, リ チ ウ ム ガ ラ ス シ ン チ レ ー タ が about 6000 photons/neutron で あ る の に し seaborne て, when the シ ン チ レ ー タ は photons, 7000-10000 / neutron と very high に い 発 light を shown し て い た. こ れ ま で リ チ ウ ム を contains し た acidification content シ ン チ レ ー タ は more く beg さ 検 れ て き た が, when the シ ン チ レ ー タ の よ う に optimal れ た performance を shown す も の は report さ れ て い な い こ と か ら, new し い in temper シ ン チ レ ー タ material の open 発 に お け る デ ザ イ ン ル ー ル に contribution で き る こ と が expect さ れ る.

项目成果

Bhsic Properties of Eu^<2+> 5d-4f Luminescence in SiO_2 Glass Matrix

SiO_2玻璃基体中Eu^<2>5d-4f发光的基本性质

• 发表时间: 2013
• 作者: Ito M;Takahashi A;Watanabe Y;Kuwae T;Takai N;伊藤元裕・高橋晃周・渡辺佑基・高井則之・桑江朝比呂;藤本裕;藤本裕;藤本 裕;藤本 裕;藤本 裕;藤本 裕
• 通讯作者: 藤本 裕

リチウムアルミネート結晶のTSL及びOSL特性評価

铝酸锂晶体的TSL和OSL特性评估

• 发表时间: 2013
• 作者: Ito M;Takahashi A;Watanabe Y;Kuwae T;Takai N;伊藤元裕・高橋晃周・渡辺佑基・高井則之・桑江朝比呂;藤本裕;藤本裕;藤本 裕;藤本 裕;藤本 裕;藤本 裕;藤本 裕
• 通讯作者: 藤本 裕

Crystal Growth and Characterization of Calcium Metaborate Scintillators

偏硼酸钙闪烁体的晶体生长和表征

• DOI: 10.1016/j.nima.2012.11.002
• 发表时间: 2013
• 期刊: Nucl. Instrum. Meth-A
• 作者: H. Akamatsu;Y. Kumagai;F. Oba;K. Fujita;K. Tanaka;I. Tanaka;藤本裕
• 通讯作者: 藤本裕

Optical Properties and Radiation Response of LiAlO_2 Crystal Grown by Czochralski method

直拉法生长LiAlO_2晶体的光学性质和辐射响应

• 发表时间: 2013
• 作者: Ito M;Takahashi A;Watanabe Y;Kuwae T;Takai N;伊藤元裕・高橋晃周・渡辺佑基・高井則之・桑江朝比呂;藤本裕;藤本裕;藤本 裕
• 通讯作者: 藤本 裕

Intrinsic luminescence properties of undoped garnet transparent ceramic and single crystalline scintillators

无掺杂石榴石透明陶瓷和单晶闪烁体的本征发光特性

• 发表时间: 2013
• 作者: Ito M;Takahashi A;Watanabe Y;Kuwae T;Takai N;伊藤元裕・高橋晃周・渡辺佑基・高井則之・桑江朝比呂;藤本裕;藤本裕;藤本 裕;藤本 裕
• 通讯作者: 藤本 裕