蛍光型線量計の基礎過程解明を通じた新規線量計材料の創製

通过阐明荧光剂量计的基本过程来创建新的剂量计材料

基本信息

批准号：
20J20221
负责人：
川本弘樹
金额：
$ 1.79万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ラジオフォトルミネッセンス (RPL) 現象を動作原理とする積算型線量計は様々な用途・分野で利用されており、当該線量計の素子である銀添加リン酸塩ガラス (PG:Ag) におけるRPL特性や、RPLの発光(RPL中心) 形成機構の探究がなされてきた。しかしながら、PG:AgにおけるRPLに係る未解明事象が数多く残存しており、RPL線量計材料の改良・新規開発の障壁となっている。本研究は、PG:AgにおけるRPLに係る未解明事象の解明を通じたRPL線量計材料設計指針の確立を目的としている。本年度は、未解明事象の一つである、PG:AgにおけるRPL中心である2価の銀イオン (Ag2+) 及び銀クラスター (Ag-cl) 形成量の組成依存性に着目し、解析を行った。まず、PG:Agを構成するアルカリ金属と、RPL中心形成量との相関を調査した。Ag2+及びAg-cl形成量はそれぞれ含有カチオンがNa > Li > K > Rb > Cs及びNa > K > Rb > Csの順に多くなることが示された。この大小関係は概ねアルカリ金属とAg+とのイオン半径差順であり、1価の金属であるAg+をアルカリ金属と見做して、2種アルカリ金属のイオン半径差順に依って金属イオンの移動度が変化する現象である混合アルカリ効果に着目した。Ag+とのイオン半径差が小さい、即ち銀イオンの移動度が高いガラスにおいてRPL中心が形成されやすいことが示唆された。次に、市販品と同じアルカリ金属であるNaを含有したPG:Agについて、RPL中心形成量の銀濃度依存性を調査した。その結果、銀濃度が高い試料においてRPL中心が形成されやすいことが示された。アルカリ金属依存性と同様に、銀イオンの移動度に着目すると、銀濃度が高いほど銀イオンの移動度も高くなることが予想されるため、銀イオンの移動度とRPL中心形成量との相関が示唆された。

基于放射光致发光（RPL）现象的积分剂量计被用于多种应用和领域，作为剂量计元件的银掺杂磷酸盐玻璃（PG:Ag）的RPL特性是，RPL发光的形成机制（RPL中心）已被调查。然而，PG:Ag中仍然存在许多与RPL相关的无法解释的现象，这成为改进和开发新型RPL剂量计材料的障碍。本研究旨在通过阐明 PG:Ag 中与 RPL 相关的无法解释的现象来建立 RPL 剂量计材料设计指南。今年，我们重点分析了PG:Ag中RPL中心二价银离子（Ag2+）和银簇（Ag-cl）的形成量的组成依赖性，这是无法解释的现象之一。首先，我们研究了构成PG:Ag的碱金属与形成的RPL中心的数量之间的相关性。结果表明，Ag2+和Ag-cl的形成量按照所含阳离子的顺序依次增加：Na>Li>K>Rb>Cs和Na>K>Rb>Cs。该尺寸关系大致为碱金属与Ag+之间的离子半径差的量级，考虑到Ag+是一价金属，作为碱金属，金属离子的迁移率由离子半径差的量级决定。我们关注的是两种碱金属之间的混合碱效应，这是一种现象。有人认为，在离子半径与Ag+相差较小的玻璃中，即银离子迁移率较高的玻璃中，更容易形成RPL中心。接下来，我们研究了含有与市售产品相同的碱金属Na的PG:Ag的RPL中心形成量的银浓度依赖性。结果表明，银浓度高的样品更有可能形成 RPL 中心。与碱金属依赖性类似，当关注银离子的迁移率时，预计银浓度越高，银离子的迁移率越高，因此银离子的迁移率与RPL中心形成量之间的相关性为被建议。

项目成果

期刊论文数量（40）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電子スピン共鳴分光法及びSmakulaの式に基づく銀添加リン酸塩ガラス中の銀クラスター及び2価の銀の定量

基于电子自旋共振光谱和Smakula方程测定银掺杂磷酸盐玻璃中的银簇和二价银

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tonami Takayoshi;Sugimori Ryota;Sakai Ryota;Tokuyama Kazuaki;Miyamoto Hajime;Nakano Masayoshi;川本弘樹，越水正典，正井博和，藤本裕，浅井圭介
通讯作者：
川本弘樹，越水正典，正井博和，藤本裕，浅井圭介

銀添加リン酸塩ガラスにおけるビルドアップの銀濃度依存性

银掺杂磷酸盐玻璃中累积的银浓度依赖性