ＧＰＳシンチレータプレートによる高可搬性・入射方向敏感放射線検出器の開発

使用 GPS 闪烁体板开发高度便携式和入射方向敏感的辐射探测器

• 批准号: 13J02494
• 负责人: 坪田 陽一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Hokkaido 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-13J02494/
• 关键词: シンチレータ; 放射線計測; 高温環境; 位置検出; 放射線検出器; コンプトンカメラ; γ線

初段散乱体からの散乱角度分布と散乱粒子エネルギーマップを取得し、機能試作の際の性能指標を得た。具体的には当初の目論見通り、初段は1cm角程度のシンチレータが、二段目としては厚み1.2mm程度で十分な性能を得られることが判明した。これを元に、PINフォトダイオードでは素子の量子効率が低くGPSシンチレータの蛍光波長(360-400nm)との相性の問題が発生した一方、MPPCを用いた場合では光電子増倍管を使用した場合とほぼ同等の良好な結果が得られた。MPPCへの導光でアクリル製ライトガイドを使用した場合には屈折率の違い(GPS: 1.8、アクリル:1.4)から集光強度が減少した。一方でMPPCは素子に過剰の光量が入射した場合エネルギースペクトルの線形性が劣化する問題があったが、このライトガイドとの組み合わせではゲイン調整が容易であることも明らかになった。試作機においては当初マイコンまでを内蔵したでは自律動作を目標にしていたが安価なWindows搭載タブレットPCが入手可能となったため、その音声入力に増幅後のパルス信号を入力し、ソフトウェアMCAを組み合わせた。その結果、自作すべき部品点数は大幅に減少し、将来的に非常に低コストでの実装が可能となる目途を得た。数十μSvの高計数率環境においては散乱体及び吸収体シンチレータからの計数がそれぞれ飽和し、動作が困難であることがわかった。一方、数μSv環境では極めて良好なホットスポット探知特性を発揮した。昨年度に引き続き、GPSシンチレータ大型単結晶の合成試験および焼結体からの粒成長によるプレート作成を進めた。重量150g程度のGPSバルク結晶は比較的容易に得られる条件の取得に成功した。また基礎特性取得の一環として、発光量の温度依存性を取得した。0℃ から110℃ においてはGPSの発光量は非常に安定していることが明らかになった。

The initial scattered body angle distribution and scattered particle generation are obtained, and the performance index is obtained during the functional trial. The specific characteristics of the first stage are as follows: the first stage is 1cm in angle, the second stage is 1.2mm in thickness, and the performance is very good. The quantum efficiency of the photon is low, and the optical wavelength (360-400nm) and the phase problem occur when the photon multiplier tube is used. MPPC's optical conductivity is reduced when it is used, and its refractive index is decreased (GPS: 1.8, Optical:1.4). On the one hand, MPPC has the problem of linear degradation due to the amount of light incident on the substrate. Try to install Windows on your PC. As a result, the number of self-operating components has been significantly reduced, and future very low cost installations are possible. Tens of μSv high count rate environment, the number of scattered and absorbed substances is saturated, the movement is difficult A square, several μSv environment is extremely good for detecting characteristics. Last year, the synthesis of large-scale single crystals and the preparation of sintered particles were carried out. Weight of 150g of GPS crystal is relatively easy to obtain and successful in obtaining such conditions. The basic characteristics are obtained in a loop, and the temperature dependence of the light emission is obtained. 0℃ ~ 110℃ ~ 0

项目成果

Crystal growth and scintillation properties of La0.2 Ce0.05Gd1.75Si2O7 (La-GPS) single crystal with triclinic structure

三斜结构La0.2 Ce0.05Gd1.75Si2O7 (La-GPS)单晶的晶体生长和闪烁特性

• DOI: 10.1016/j.optmat.2013.11.007
• 发表时间: 2014
• 期刊: Optical Materials
• 影响因子: 3.9
• 作者: Youichi Tsubota;Junichi Kaneko;Mikio Higuchi;Moyuru Minagawa;Hiroyuki Ishibashi
• 通讯作者: Hiroyuki Ishibashi