Development of sensitive dosimetry on the basis of organic-inorganic hybrid materials

基于有机-无机杂化材料的灵敏剂量测定技术的发展

基本信息

批准号：
22H00308
负责人：
越水正典
金额：
$ 26.46万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

有機無機ハイブリッド線量計における線量計測手法として、三つの現象を想定している。一つはシンチレーションであり、その場合にはプラスチックシンチレータベースの有機無機シンチレータ開発が主となる。二つめは蓄積型蛍光であり、熱蛍光や輝尽蛍光となる。最後は、ラジオクロミズムやラジオフォトルミネッセンス材料であり、色調および蛍光特性の照射後の変化を利用した線量計測を可能とする。それぞれに一長一短があるため、これら全ての現象を研究対象としながら、それぞれの検出信号の相補性を利用した開発を進める。今年度には、主にラジオクロミック材料とラジオフォトルミネッセンス材料を開発した。双方とも、有機色素の化学反応に基づくタイプの検出材料を開発した。ラジオクロミック材料では、塩素系の添加分子に対して増感が生じることや、酸・塩基発生材の添加による増感が効果的であることを見出した。一方で、ラジオフォトルミネッセンス材料では、色素と、放射線照射により生じるラジカルとの化学反応に基づく検出を可能とした。これらのアプローチにおいては、エレクトロクロミズムやエレクトロフルオロクロミズムといった電気化学的反応による色調や蛍光特性変化の実現されている系を主な対象としながら研究を進めた。さらに、有機無機ハイブリッドシンチレータでは、中性子計測を可能とするものを開発した。LiAlO2やLiGaO2ナノ粒子を添加したプラスチックシンチレータにおいて、熱中性子の検出に成功し、さらに、既存のプラスチックシンチレータを上回るシンチレーション収率を達成した。

作为使用有机-无机混合剂量计的剂量测量方法，假设三种现象。一是闪烁体，其中基于塑料闪烁体的有机和无机闪烁体的开发是主要焦点。第二种是储存型荧光，即热荧光或受激荧光。最后，还有放射致色材料和放射光致发光材料，可以利用照射后色调和荧光特性的变化来测量剂量。每种都有其优点和缺点，因此我们将研究所有这些现象，并利用各自检测信号的互补性进行开发。今年我们主要开发放射致色材料和放射发光材料。两者都开发了一种基于有机染料化学反应的检测材料。在放射致变色材料中，我们发现氯基添加剂分子会发生敏化，并且通过添加酸/碱产生剂的敏化是有效的。另一方面，放射光致发光材料能够基于染料与放射线照射产生的自由基之间的化学反应进行检测。在这些方法中，我们的研究重点是通过电化学反应（例如电致变色和电荧光致变色）改变色调和荧光特性的系统。此外，我们还开发了一种有机-无机混合闪烁体，可以进行中子测量。我们成功地利用掺杂LiAlO2或LiGaO2纳米颗粒的塑料闪烁体探测热中子，并且还实现了超过现有塑料闪烁体的闪烁产率。