ナノ構造を有するシンチレータ材料の開発

越水 正典 | |   特別号

我々は,ナノメートルスケールの構造を有する材料を用い,新規のシンチレータ材料開発に成功してきた。ナノメートルスケールの構造を有する材料を,シンチレータとして用いることに成功した要因は,下記の2点である。

1. 半導体からの励起子発光に基づく,高速シンチレータ開発に成功した。これは,半導体ナノ構造での量子閉じ込め効果を利用することにより,室温において,高効率の励起子発光が利用可能となるためである.
2. プラスチックシンチレータの検出効率を劇的に向上することに成功した。放射線との相互作用機能を担う酸化物ドメインと,発光機能を担うプラスチックシンチレータドメインから構成される,ナノハイブリッド材料開発により,プラスチックシンチレータの高速応答性と,高エネルギーX線や中性子に対して高い感度を持つ材料開発に成功した。

上記のアプローチによるシンチレータ材料開発は,希土類イオンの発光中心を用いる従来のアプローチとは一線を画すものであり,当該分野における新機軸を打ち出すものである。


We have developed novel scintillation materials having a nanoscale structure.Such materials afford two main advantages:

(1) Free exciton luminescence of semiconductor nanostructures can be usedowing to quantum confinement effects.
(2) The detection efficiency of plastic scintillators can be enhanced by fabricating plastic-oxide nanocomposite materials, which can be separated into two parts: a plastic scintillator domain and an oxide domain with which high-energy photons or neutrons interact. Based on the above approach, we have successfully fabricated scintillation materials having self-organized quantum well or quantum dot structure, and we have also fabricated plastic-oxide nanocomposite scintillation materials.

This approach is in direct contrast to the conventional method in which rare-earth ions are used as luminescence centers, and paves the way to synthesize novel high-quality scintillation materials by controlling the higher-order structure of the materials.