高速発光を有するハフニウム含有ハロゲン化物シンチレータの創製とその発光機構の解明

高速发光含铪卤化物闪烁体的研制及其发光机理的阐明

• 批准号: 18J21316
• 负责人: 小玉 翔平
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21316/
• 关键词: シンチレータ; 単結晶; ハロゲン化物; 赤色発光; リモート放射線量モニタ

本研究は発光量・エネルギー分解能に優れるが蛍光寿命が遅く用途が限られている新規ハロゲン化物シンチレータCs2HfCl6の特性向上、特に蛍光寿命の高速化を目指している。2018年度までで、蛍光寿命がCs2HfCl6の約半分となるヨウ化物シンチレータCs2HfI6（CHI）の開発に成功しており、かつ、CHIはこれまで実現されてこなかった赤色領域で高発光量を示すシンチレータとなった。そこで2019年度は、目標の特性を有する新規シンチレータの開発のため、ハロゲン置換による蛍光寿命の高速化を目指して研究を行った。加えて、開発したCHIの実用化に向けて、赤色発光の利点を強く活かした画期的なリモート放射線量モニタの試作・実働試験を行った。Cs2HfX6（XはCl, Br, I）の組成からなる種々のハロゲン混合単結晶を育成し、発光・放射線応答特性を評価した。構成ハロゲンをClからBr、Iへと変えてゆくと発光波長が長波長へとシフトしてゆき、Iが含まれる結晶の発光波長はCs2HfI6同様に700 nm付近となった。青～黄色領域で発光する塩臭化物の蛍光寿命は測定可能であり、Cs2HfCl3Br3は2.18 ± 0.27 μsとなり、塩臭化物もCs2HfCl6よりも早い蛍光寿命を有することが分かった。一方、既存の光電子増倍管は700 nm付近の量子効率が著しく悪く、蛍光寿命を精度よく測定することができなかった。そのため、測定戒能にするための新しい測定環境を現在立ち上げ中である。また、Cs2HfCl3Br3単結晶を用いて単結晶X線回折による結晶構造解析を行ったところ、ClとBrはHfに対してランダムに配位した[HfCl3Br3]八面体を形成していることが分かった。

This study aims to optimize the light emission, decomposition energy, and application of Cs2HfCl6, especially to improve the characteristics of Cs2HfCl6 In 2018, the development of Cs2 HfI6 (CHI) was successfully completed with a light lifetime of about half a minute for Cs2 HfCl6. In 2019, the characteristics of the new regulations and the new regulations were developed, and the new regulations were replaced. The application of CHI in the field of chemical engineering, chemical The composition of Cs2HfX6 (X Cl, Br, I) was evaluated for the growth, luminescence and radiation properties of mixed crystals. The wavelength of light emitted from the crystal is 700 nm, which is similar to that of Cl and Br and I. It is possible to determine the optical lifetime of the fluorescent compounds in the cyan to yellow regions, Cs2 HfCl3 Br3 2.18 ± 0.27 μs, and Cs2 HfCl6 2.18 ± 0.27 μs. The quantum efficiency of an existing photoelectron multiplier tube near 700 nm is very high, and the optical lifetime is very accurate. To measure the environment, to measure the environment, to measure the environment. Cs2HfCl3Br3 crystals are used for X-ray diffraction and crystal structure analysis. Cl and Hf are coordinated to form octahedra.

项目成果

廃炉モニタへの搭載を目指した新規赤色発光シンチレータの開発と光ファイバー読み出しガンマ線検出試験

开发一种新型红光发射闪烁体，用于安装退役监视器和光纤读出伽马射线探测测试

• 发表时间: 2019
• 作者: 小玉 翔平;黒澤 俊介;森下 祐樹;宇佐美 博士;鳥居 建男;林 真照;東 哲史;笹野 理;田中 浩基;山路 晃広;吉野 将生;豊田 智史;佐藤 浩樹;大橋 雄二;鎌田 圭;横田 有為;Robert Kral;Jan Pejchal;Martin Nikl;吉川 彰
• 通讯作者: 吉川 彰

金属材料研究所吉川研究室 研究業績

金属材料研究所吉川研究所研究成果

Optimization of Cs2HfCl6 synthesis, its crystal growth by vertical Bridgman method, and measurements of luminescence and scintillation properties

Cs2HfCl6 合成的优化、垂直布里奇曼法晶体生长以及发光和闪烁特性的测量

• 发表时间: 2018
• 作者: R. Kral;P. Zemenova;A. Bystricky;V. Vanecek;V. Jary;M. Kohoutkova;S. Kodama;Y. Yokota;A. Yoshikawa;M. Nikl
• 通讯作者: M. Nikl

チェコ科学アカデミー 物理学研究所(チェコ)

捷克科学院物理研究所（捷克共和国）

ハフニウム含有ハロゲン化物Cs2HfX6(X = Cl, Br, I)シンチレータの開発と特性評価

含铪卤化物 Cs2HfX6 (X = Cl, Br, I) 闪烁体的开发和表征

• 发表时间: 2018
• 作者: 小玉翔平;黒澤俊介;吉野将生;山路晃広;大橋雄二;鎌田圭;横田有為;Martin Nikl;吉川彰
• 通讯作者: 吉川彰