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量子物理工学研究室の木村大海さん(博士後期課程3年)、白鳥大毅さん(博士後期課程2年)、岡崎魁さん(博士前期課程1年)、國方俊彰さん(博士前期課程1年)が応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ第2回研究会(第18回次世代先端光科学研究会)において若手奨励賞および講演奨励賞を受賞

受賞概要

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2021年7月16-17日に仙台にてハイブリット開催された応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ第2回研究会(第18回次世代先端光科学研究会)において、量子物理工学研究室の木村大海さん(博士後期課程3年)、白鳥大毅さん(博士後期課程2年)が若手奨励賞、岡崎魁さん(博士前期課程1年)、國方俊彰さん(博士前期課程1年)が講演奨励賞を受賞しました。同賞は30件の発表の中から各3名の優秀者に授与されました。

【写真左から岡崎魁さん、國方俊彰さん、河口範明准教授、白鳥大毅さん、木村大海さん】

研究題目・論文タイトル

・(木村)EuBr3-CsBr-BaBr2-ZnBr2ガラスの放射線応答特性

・(白鳥)Lu2O3-Al2O3-SiO2系ガラスのシンチレーション特性における組成依存性

・(岡崎)Nd添加Bi4Ge3O12単結晶の放射線応答特性評価

・(國方)ZnO透光性セラミックスの光学及びシンチレーション特性

研究者・著者

・木村大海 (D3), 加藤匠 (助教), 中内大介 (特任助教), 河口範明 (准教授), 柳田健之 (教授)

・白鳥大毅 (D2), 中内大介 (特任助教), 加藤匠 (助教), 河口範明 (准教授), 柳田健之 (教授)

・岡崎魁 (M1),小野田大地 (M2),福嶋宏之 (D2), 中内大介 (特任助教), 加藤匠 (助教), 河口範明 (准教授), 柳田健之 (教授)

・國方俊彰 (M1),加藤匠 (助教), 白鳥大毅 (D2), 中内大介 (特任助教), 河口範明 (准教授), 柳田健之 (教授)

受賞者コメント

(木村)このような素晴らしい賞を賜り大変嬉しく感じております。本研究を遂行するにあたりご支援いただいた共著者の皆様に深く御礼申し上げます。この度の受賞を励みとし、一層の精進を重ねてまいる所存です。

(白鳥)このような栄えある賞に選出していただき、大変光栄に存じます。これは偏に柳田教授をはじめとした先生方、ご協力くださった皆様方のご指導の賜物であると深く感謝しております。

(岡崎)この度はこのような名誉ある賞を賜り、大変光栄に存じます。日頃よりご指導いただいております柳田教授をはじめとする先生方、先輩方に深く御礼申し上げます。より一層、研究活動に精進してまいる所存です。

(國方)この度はこのような栄誉ある賞を頂き大変光栄に存じます。今回の受賞は、ご協力をいただいた共著者の皆様あってこその成果だと身に染みて感じております。まだまだ研究を始めたばかりで至らない点が多いと思いますが、これからも初心を忘れず、真摯に研究活動に取り組んで参りたいと思います。

受賞対象となった研究の内容

(木村)シンチレータは放射線のエネルギーを吸収し即時に光子へ変換する機能性材料であり、医療診断装置やセキュリティをはじめとする様々な分野で利用されています。シンチレータの材料形態は主に単結晶が用いられていますが、近年は生産コストが低く成型性が高いなどの利点を有するガラスシンチレータの開発が期待されています。本研究ではEuBr3-CsBr-BaBr2-ZnBr2ガラスのシンチレーション特性を調査したところ、初めて臭化物ガラスを用いたα線の検出に成功しました。

(白鳥)ガラスは様々な工業的利点を有する一方で、放射線(X・γ線)検出用途においては未だ実応用例がない。これは、X・γ線検出においては高効率検出のために重元素材料が求められるが、ガラスがその性質上重元素化しづらく、重元素ガラス系において発光効率の高い材料を見出せていないことに他ならない。特に、作製プロセスにおける障壁が高く、重元素ガラスの作製は通常の溶融法では困難を極める。我々は集光型加熱炉を用いることでLu2O3を含む高融点酸化物ガラスの作製に成功し、同ガラスがγ線照射時に高い発光量を示すことなどから高融点酸化物ガラスがX・γ線用シンチレータへ適用可能な材料となり得ることを見出した。

(岡崎)シンチレータは電離放射線を即発的に低エネルギーの光子に変換する蛍光体です。光検出器と組み合わせて放射線計測に用いられることから紫外可視領域で発光するシンチレータの開発が主流ですが、近赤外領域で発光するシンチレータはバイオイメージングや高線量場のモニタリングとして有用であり注目を集めております。本研究では、多岐にわたる分野で応用されているBi4Ge3O12単結晶にNdを添加し、Nd濃度変化に伴う近赤外シンチレーション特性への影響を明らかにしました。

(國方)従来のα線検出器には主にZnS:Agが用いられていますが、不透明材料であることからエネルギー弁別が困難であるため代替材料の開発が求められています。近年、ZnSと同程度の実効原子番号を持つZnOが代替材料として期待されており、ZnO単結晶がα線照射下で良好なシンチレーション特性を示すことが報告されています。本研究では放電プラズマ焼結法によりZnO透光性セラミックスを作製し、アニール処理により欠陥量の最適化を行うことで、従来の単結晶を凌駕する発光量を得ることに成功しました。


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