Development of innovative thermoluminescence materials using dielectric phase transition

利用介电相变开发创新热释光材料

• 批准号: 21H01853
• 负责人: 浅井 圭介
• 金额: $ 10.48万
• 依托单位: Tohoku University
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01853/
• 关键词: 熱蛍光; 誘電性相転移; 中性子; 線量測定; 誘電体; 誘電性; 線量計

本研究では、強誘電状態から常誘電状態などへの誘電性相転移に伴う熱蛍光を実現し、放射線の線量測定における感度を劇的に上昇させることを目的とした。従来の熱蛍光体においては、放射線の照射により生じた電子正孔対の一部が、不純物（ドーパント）や欠陥などの局在中心に捕獲され、その後の加熱による再結合により蛍光（熱蛍光）を生じる。一方で、本研究で採用する誘電性相転移においては、電子や正孔の捕獲サイトのポテンシャルの顕著な変化により、捕獲されている全ての電子や正孔が捕獲サイトから離脱し、それらの再結合による蛍光が生じるため、従来の手法と比較し、熱蛍光強度が著しく増大すると期待した。この機構の導入により、従来の100倍以上の熱蛍光強度の増大を予想している。このような過程による高強度の熱蛍光の実現を通じて、蓄積型蛍光体を用いた線量測定における超高感度化を実現することを目的とした。今年度の研究では、主に酸化物系の誘電体材料に基づく熱蛍光体を開発した。特に、強誘電体光学材料として著名なLiTaO3において、実用化されているフッ化物系熱蛍光体を顕著に凌駕する熱蛍光強度を実現した。このことは、本研究のゴールである誘電体相転移を利用した高感度化における必要条件として、電子正孔対を多数捕獲可能な系を見出した点において重要である。さらに、添加した希土類イオンにより異なる熱蛍光挙動が得られたため、電子の捕獲サイトとして、酸素空孔以外のサイトも提供可能であることが示された。

这项研究的目的是实现与从铁电态到顺电态的介电相变相关的热荧光，并显着提高辐射剂量测量的灵敏度。在传统的热磷光体中，辐射照射产生的一些电子-空穴对被捕获在杂质（掺杂剂）和缺陷等局部中心，然后通过加热重新组合以产生荧光（热荧光）。另一方面，在本研究采用的介电相变中，由于电子和空穴的捕获位点电位发生显着变化，所有捕获的电子和空穴都从捕获位点释放，并且它们的重新出现是由于荧光是通过结合产生的，因此我们预计热荧光强度与传统方法相比会显着增加。通过引入这一机制，预计热荧光强度将比传统方法提高100倍以上。通过这一过程实现高强度热荧光，我们的目标是使用存储型荧光粉实现剂量测量的超高灵敏度。在今年的研究中，我们开发了主要基于氧化物介电材料的热磷光体。特别是，在众所周知的铁电光学材料LiTaO3中，我们实现了显着超过市售氟化物热磷光体的热荧光强度。这很重要，因为我们找到了一种可以捕获大量电子空穴对的系统，这是利用介电相变实现高灵敏度的必要条件，这也是本研究的目标。此外，根据添加的稀土离子获得了不同的热荧光行为，这表明除了氧空位之外的位点也可以作为电子捕获位点。

项目成果

LiTaO3:Pr3+, Gd3+およびLiTaO3:Tb3+, Gd3+熱蛍光体の評価

LiTaO3:Pr3+、Gd3+ 和 LiTaO3:Tb3+、Gd3+ 热磷光体的评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 平松祐汰; 藤本裕; 浅井圭介; 越水正典
• 通讯作者: 越水正典

中性子検出用 Dy3+添加 Li2O-Al2O3-B2O3ガラスの熱蛍光特性

Dy3+掺杂Li2O-Al2O3-B2O3中子检测玻璃的热荧光特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口寛人; 川本弘樹; 藤本裕; 越水正典; 若林源一郎; 浅井圭介
• 通讯作者: 浅井圭介

X線照射によるEuおよびSm添加Ca2B2O5焼結体の熱蛍光特性評価

X射线辐照评价Eu和Sm掺杂Ca2B2O5烧结体的热荧光性能

• 发表时间: 2021
• 作者: 小宮 基;川本 弘樹;藤本 裕;越水 正典;浅井 圭介
• 通讯作者: 浅井 圭介

Neutron-induced thermoluminescence properties of Tb3+-doped Ca2B2O5 ceramics

Tb3 掺杂 Ca2B2O5 陶瓷的中子致热释光性能

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac1c90
• 发表时间: 2021
• 作者: Hajime Komiya; Ichiro Kawamura; Hiroki Kawamoto; Yutaka Fujimoto; Masanori Koshimizu; Hiromi Kimura; Go Okada; Yusuke Koba; Takayuki Yanagida; Genichiro Wakabayashi; Keisuke Asai
• 通讯作者: Keisuke Asai

中性子線照射によるDy3+添加Li2O-CaO-P2O5ガラスの熱蛍光

Dy3+ 掺杂 Li2O-CaO-P2O5 玻璃的中子束辐照热荧光

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口寛人; 藤本裕; 浅井圭介; 越水正典; 若林源一郎
• 通讯作者: 若林源一郎