CsIシンチレータ発光特性の静水圧依存性

CsI 闪烁体发射特性的静水压力依赖性

基本信息

批准号：
07640451
负责人：
西村仁
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

純粋なCsI結晶の室温における4.1eV発光帯は、放射線検出用のシンチレータとして広く利用されている。しかし、その特性は必ずしも理想的とは言えない。即ち、エネルギー変換効率は4〜6%と極めて小さく、発光時間幅も16nsと広い。本研究の目的はCsIシンチレータの改良と新しいシンチレータ開発の指針を明らかにすることであり、そのために(1)静水圧下でCsIシンチレータの特性、(2)CsI/RbI混晶の光学特性を測定した。(1)静水圧実験の結果:CsIではCs^+の6s電子とI-の5p正孔から成るオンセンター型とオフセンター型の自己束縛励起子による2種類の発光帯が共存し、4.1eV発光帯はオンセンター型自己束縛励起子による。そこで、結晶に静水圧を加え、オンセンター型自己束縛励起子を安定化させることにより、4.1eV発光帯強度の増加を図った。しかし、静水圧下ではCs^+の5d電子状態が最低エネルギー状態になるため、4.1eV発光帯は消失し、Cs^+の5d電子とI-の5p正孔から成るオンセンター型自己束縛励起子による新しい発光帯が出現することが分かった。この新発光帯の発光時間幅は200nsと広く、シンチレータの特性改良にはいたらなかったが、この測定を通してCsIシンチレーション機構を理解する上で非常に重要な知見を得た。(2)CsI/RbI混晶の光学特性:CsIにCs^+よりも半径の小さいRb^+を混ぜると格子間距離が小さくなる結果、オンセンター型自己束縛励起子が安定化すると予想してCsI/RbI混晶の光学測定を行った。本研究では2元蒸着法を用いて混晶作製に成功した。混晶発光の減衰時間および時間分解スペクトルから、Cs_<0.66>Rb_<0.33>Iで4.1eV発光帯が非常に強くなり予想した通りの結果を得たが、発光時間幅が16nsよりも狭くならず、なお今後に課題を残した。

纯CSI晶体在室温下的4.1 EV发射带被广泛用作辐射检测的闪烁体。但是，它的特征不一定是理想的。换句话说，能量转换效率极小，为4-6％，发射时间范围也宽，为16NS。这项研究的目的是阐明改善CSI闪烁体和开发新闪烁体的指南，为此，我们测量了（1）（1）在静水压力下CSI闪烁体的特性以及（2）CSI/RBI混合晶体的光学特性。（1）液压压力实验的结果：在CSI中，由I-Co-Holes的6s电子组成的两种类型的发光谱带与中心和中心自我结合的激子共存，以及4.1EV发光频带由中心自我结合的兴奋节引起。因此，将静水压力施加到晶体上，以稳定中心的自结合激子，从而增加了4.1EV发射带的强度。但是，发现CS^+的5D电子状态成为静水压力下的最低能量状态，并且4.1EV发射带消失了，并且由CS^+ 5D电子和I-5P孔组成的中心自我结合的激子产生了新的发光带。这种新的发光带的发射时间宽度在200 ns上宽，尽管闪烁体的特征没有改善，但这种测量使我们在理解CSI闪烁机制方面为我们提供了极为重要的知识。（2）CSI/RBI混合晶体的光学性质：当CSI与RB^+混合时，RB^+的半径小于CS^+时，Interlattice距离变小，因此，中心自我结合的ICCITON会稳定，我们进行了CSI/RBI混合晶体的光学测量。在这项研究中，使用二元蒸气沉积法成功生产了混合晶体。从混合晶体发射的衰减时间和时间分辨光谱中，4.1EV发射带在CS_ <0.66> rb_ <0.33> i时非常强，并且根据预期获得了结果，但发射时间宽度并不狭窄，远不及16NS，将来留下了一个问题。