高品質単結晶育成で目指す超高発光量・赤色発光ヨウ化物シンチレータの開発

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赤色発光を示すヨウ化物のCs2HfI6は、シングルフォトンカウンティング可能な赤色発光シンチレータで最大の発光量（約64,000 photons/MeV）を有する材料である。2017年に申請者が世界に先駆けて発表して以降、高輝度な赤色発光を活かし、光ファイバーを用いた遠隔ガンマ線検出器への応用が検討されている。Cs2HfI6は高い発光量を有するだけでなく、良好なエネルギー分解能（662 keVガンマ線に対し半値幅にて約4%程度）も持ち合わせている。すでに良好な放射線応答特性を有しているものの、これまでの研究ではCs2HfI6単結晶の品質を向上させられず、直線透過率が5%程度の濁った結晶しか得られなかった。単結晶育成条件の改良により単結晶の品質を向上させ、透明度が高いCs2HfI6結晶を得られれば、発光量・エネルギー分解能の向上が見込まれる。そこで本課題では、原料純化・感想技術を組み合わせて結晶育成の前処理を最適化し、高品質なCs2HfI6単結晶の育成を目的として研究を行う。2022年度では、まず従来の結晶育成環境を再構築し、既存結晶と同等のCs2HfI6結晶の合成を行った。その後、石英ルツボの設計、原料を真空加熱・感想させるための小型縦型ポット炉・真空ポンプを接続した乾燥セットアップの立ち上げを行い、研究環境を整備した。