Development of He-3 alternative novel oxide neutron scintillator

He-3替代新型氧化物中子闪烁体的研制

基本信息

批准号：
21H03736
负责人：
河口範明
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年、中性子計測において標準的な計測器媒体である3Heガス資源の枯渇が問題となっている。そもそも天然Heガスも需給が逼迫しているが、中性子計測に利用される3Heは天然He中に100万分の1しか含まれない希少資源のため、3Heガスを用いない中性子計測技術の重要性が高まってきている。3Heガス検出器の代替の本命は固体シンチレータ式検出器である。中性子シンチレータは中性子が物質中の6Liと6Li(n,α)3Hの核反応を起こして生じる励起エネルギーにより発光する材料で、光検出器と組み合わせることで中性子計測に利用できる。従来は3Heガス検出器が主に用いられてきたため、レントゲン・核医学や手荷物検査などで広く用いられるX線、ガンマ線用シンチレータに比べると中性子シンチレータの研究は十分ではなかった。我々はこれまでに3He代替シンチレータとして、LiCaAlF6（LiCAF）単結晶シンチレータを開発した。LiCAFは潮解性がない材料の中で高い発光量を有しているが、製造において高度な雰囲気制御が必要なフッ化物であり、製造コストが高いなどの問題があった。そこで本研究ではより製造が容易で化学的安定性の高い酸化物結晶中性子シンチレータの探索研究を実施している。本年度はLi6Y(BO3)3系、LiCaPO4系、Li2SnO3系、YBO3系、CsLiB6O10系、LiAl5O8系の酸化物結晶を中心に調査を進めた。Li6Y(BO3)3系の研究成果で1件の論文発表、LiCaPO4系の研究成果で2件の論文発表、Li2SnO3系の研究成果で2件の国内学会発表、YBO3系の研究成果で1件の国内学会発表、CsLiB6O10系の研究成果で1件の国内学会発表、LiAl5O8系の研究成果で3件の国内学会発表を行った。ここに挙げた以外にもいくつかの興味深い結果が得られており、次年度も引き続き検討を進める。

近年来，标准仪器介质的3HE气体资源的耗尽已成为中子测量中的一个问题。首先，对天然HE气体的供应和需求也很紧，但是由于3HE用于中子测量，它是一种罕见的资源，仅包含HE的一百万分之一，因此不使用3HE气体的中子测量技术的重要性正在增加。 3HE气体探测器的另一种最爱是坚固的闪烁仪检测器。中子闪烁体是一种从材料中6Li和6Li（N，α）3H的核反应产生的激发能中发出的材料，当与光电探测器结合时可用于中子测量。由于过去主要使用了3HE气体探测器，因此与X射线和伽玛射线闪烁体相比，对中子闪烁体的研究还不够，在X射线，核医学和行李检查中广泛使用。我们以前已经开发了一个LICAALF6（LICAF）单晶闪烁体作为3HE替代闪烁体。 LICAF在未熟食的材料中具有高光的量，但是一种需要制造高级气氛控制的氟化物，导致诸如高生产成本等问题。因此，这项研究是对氧化物晶体中子闪烁体进行的搜索研究，该闪烁体易于制造并且具有更高的化学稳定性。今年，我们专注于LI6Y（BO3）3，LICAPO4，LI2SNO3，YBO3，CSLIB6O10和LIAL5O8的氧化物晶体。提交了一篇有关LI6Y（BO3）3研究结果的论文，其中两篇论文为LICAPO4研究结果提供了两篇论文，对LI2SNO3研究结果进行了两次国内会议演讲，YBO3研究结果的一项国内会议介绍，一项有关CSLIB6O10研究结果的国内会议介绍，以及lial5O8研究结果的三项国内会议介绍。除此之外，还获得了其他一些有趣的结果，我们将在下一个财政年度继续讨论这一点。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of fluoride materials for neutron detection

中子探测用氟化物材料的开发

DOI：
10.35848/1347-4065/ac99c3
发表时间：
2022
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Kawaguchi Noriaki;Kato Takumi;Nakauchi Daisuke;Yanagida Takayuki
通讯作者：
Yanagida Takayuki

Li2B4O7単結晶及び焼結体のシンチレーション及びドシメーター特性

Li2B4O7单晶和烧结体的闪烁和剂量计特性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
河口範明;岡田豪;中内大介;加藤匠;柳田健之
通讯作者：
柳田健之

中性子計測応用に向けたLi2SnO3結晶のシンチレーション特性評価

用于中子测量应用的 Li2SnO3 晶体闪烁特性评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
河口範明;中内大介;加藤匠;柳田健之
通讯作者：
柳田健之

CsLiB6O10のγ線応答特性評価

CsLiB6O10 γ射线响应特性评价

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
柳田健之;中内大介;加藤匠;河口範明
通讯作者：
河口範明

Characterization of Ce-doped Li2O–ZnO–P2O5 Glasses for Thermal Neutron Detection

用于热中子探测的 Ce 掺杂 Li2O–ZnO–P2O5 玻璃的表征

DOI：
10.18494/sam3705
发表时间：
2022
期刊：
Sensors and Materials
影响因子：
1.2
作者：
Kawaguchi Noriaki;Nakauchi Daisuke;Kato Takumi;Futami Yoshisuke;Yanagida Takayuki
通讯作者：
Yanagida Takayuki