X線自由電子レーザー用シンチレータ開発

X射线自由电子激光器闪烁体的研制

• 批准号: 11J03658
• 负责人: 山ノ井 航平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03658/
• 关键词: シンチレーター; 結晶工学; X線自由電子レーザー

本年度はZnO結晶の空間分解能の評価を行った。実験は原子力研究開発機構の関西光科学研究所で行われた。軟X線レーザーをフレネルゾーンプレートを用いてZnO結晶に集光しその発光の計測を試みた。軟X線レーザーの最小スポットは1㎛程度であることが過去の研究でわかっているため、照射されたZnO結晶の発光スポット径を計測することにより、発光による径の広がり(にじみ)がわかる。結果として、最小のスポット径は約5㎛であった。計測に用いた拡大光学系の分解能は3㎛と見積もられるため、これはZnO結晶の発光にじみにより、5pmに広がったと考えられる。つまり、ZnO結晶の空間分解能は5㎛という結論に至った。これは、既存のX線カメラと比べても遜色ない結果と言える。一方で、この広がりの原因はZnO結晶中の自由励起子の拡散が原因の一因であると考えられる。近年では量子閉じ込め状態の半導体などの特殊な環境でのみ、このような励起子拡散が観測されているが、バルクの半導体結晶から観測された例はなく、物性としても興味深い。

今年，我们评估了 ZnO 晶体的空间分辨率。该实验是在日本原子能机构关西光子科学研究所进行的。我们使用菲涅尔波带板将软 X 射线激光聚焦在 ZnO 晶体上，并尝试测量其发射。过去的研究表明，软X射线激光的最小光斑尺寸约为1㎛，因此通过测量被照射的ZnO晶体的发光点的直径，可以看到由于发光。结果，最小光斑直径约为5μm。由于用于测量的放大光学系统的分辨率估计为 3 ㎛，因此认为由于 ZnO 晶体的发射模糊，分辨率已扩大到 5 pm。换句话说，他们得出的结论是，ZnO晶体的空间分辨率为5㎛。这个结果可以说可以与现有的X射线相机相媲美。另一方面，认为这种扩散的原因之一是ZnO晶体中自由激子的扩散。近年来，这种激子扩散仅在量子限制半导体等特殊环境中观察到，但从未在块状半导体晶体中观察到，这使其成为一个有趣的物理性质。

项目成果

Fabrication of In-Doped ZnO Scintillator Mounted on a Vacuum Flange

• DOI: 10.1109/tns.2012.2190145
• 发表时间: 2012-10-01
• 期刊: IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE
• 影响因子: 1.8
• 作者: Kano, Masataka;Wakamiya, Akira;Fukuda, Tsuguo
• 通讯作者: Fukuda, Tsuguo