研究開発された技術紹介

本事業の実用化開発対象は、高融点酸化物シンチレータ単結晶のモリブデンルツボを用いたマルチEFG法による形状制御結晶育成技術を基にした低コスト量産技術開発であり、従来のIRルツボを用いた引き上げ法に代わる、高効率かつ低コストな製造プロセスを確立し、東北発のものづくり技術をもとに、東北初の新規シンチレータ材料を世界市場への普及に繋げることを最終目的とする

マルチEFG法によるサファイア結晶の製造
・安価なMo製ルツボとダイを用い、製品サイズとなる形状制御結晶の複数連続育成を行うことで、結晶製造コストの削減を達成
・ダイの形状を変更することで、板状、円柱状、角柱状、パイプ状など、要求される製品形状に合わせた、形状制御結晶製造が可能
・結晶成長速度がCz法に比べ高速化することができ、サファイアの場合10～20mm/hでの高速育成が可能
・結晶歪は中程度

・Ce:YAG
‐1×10×280mmの板状結晶8本マルチ結晶育成技術
‐20×20×200mmの角柱状結晶5本マルチ結晶育成技術
‐Mo添加効果による特性向上
・Ce:LuAG
‐1×10×250mmの板状結晶8本マルチ結晶育成技術
・Ce:YAP
‐2×50×100～150mmの板状結晶9本マルチ結晶育成技術

・GAGGに関する特許
‐「シンチレータ用ガーネット型結晶、及びこれを用いる放射線検出器」(WO2012/105202、PCT/JP2012/000525、US8969812B2)
‐「発光体及び放射線検出器」(特願2014-094377)
・Pr:LuAGに関する特許
‐「Prを含むシンチレータ単結晶及びその製造方法並びに放射線検出器及び検査装置」(国際公開番号WO2006/049284、特許証第4993284号、ロシア特許RU2389835C2)
・La-GPSに関する特許
‐「発光体及び放射線検出器」(特願2015-212311)
‐「結晶材料、結晶製造法、放射線検出器、非破壊検査装置、および映像装置」(特願2015-107986)
‐「結晶材料、結晶製造法、放射線検出器、非破壊検査装置、および映像装置」(特願2015-156510)

・CERNの検出器用シンチレータファイバーとしての実用化
・YAPのα線、β線弁別イメージング装置、エネルギー識別マイクロCT、コンプトンカメラ、エネルビー分解型組成分析装置等への搭載

ガンマカメラを製造販売する浜松ホトニクス社からの販売価格に関する要求として、2,000円/ccを求められている

・安価なMo製ツルボとダイ(Irに対し同体積で1/100程度の低価格)
・10～20mm/hでの高速育成が可能
・カーフロスを削減することができ、低コスト化、低資源消費化が可能

・高エネルギー物理分野(LuAG、YAG)
‐300mLまでの長尺化が可能となる場合、高エネルギー物理用途の市場においても一定のシェア獲得が期待できる
‐令和2年度までにCERN・Inteliumプロジェクトへの試作検出器10個程度向けの販売が1,000万円程度見込め、正式採用された場合には当該検出器が1,000～10,000個程度必要となることから令和3年度以降に3～5年程度かけて分納することが予想され総計10～100憶円程度の売り上げが見込まれる
・環境放射線計測分野(YAP)
‐現在4,000円/ccの結晶コストをユーザー希望価格以下に低減できる見込みであり、低価格帯のNalシンチレータの市場を一定量奪うことが予想される
‐YAPは、EDX等の組成分析装置用の結晶として用いられており、一定の市場を有する
‐YAPでは令和4年度時点で1憶円程度の売り上げを想定している

・装置の製造コストの低減
・シンチレータ結晶の低価格化