フラットな最外内殻準位と反転分布状態を利用したシンチレーション光の高速・高強度化

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06785
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 大西 彰正 山形大学, 理学部, 教授 (90261677)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: シンチレーション光強度の改善

Outline of Annual Research Achievements

高速シンチレータ材のA2BX4(A＝Cs,Rb,K、B＝Zn、X＝C,F) のオージェ・フリー発光（AFL）は、発光寿命は比較的短いが、p価電子帯への僅かなd成分の混合やd内殻正孔の格子緩和に起因する発光強度低下の問題がある。本研究では、フラットなd軌道最外内殻準位の構築によるこれらの改善を目指している。
研究初年度は、AX:B結晶の作製、分光実験による結晶の質評価、およびAX:B結晶の電子帯構造考察のための、BX2結晶での分光実験を行った。結晶作製については、ブリッジマン法による作製では出発試薬の融点の違いによる試薬の分解が観測され、今のところ分光実験に十分な試料が得られていない。一方、水溶液法による作製では比較的大きな結晶が得られた。ブリッジマン法による作成は今後錠剤形成の手法を用いてBX2試薬をAX試薬内に閉じ込め、融点の違いによる試薬の分解の抑制を試みる予定である。水溶液法により作成した結晶の質評価のため、分子科学研究所UVSORにおいて放射光を用いた分光実験を行った。特に基礎吸収端近傍に注意して光吸収スペクトルを測定した。吸収端より低エネルギー側に吸収帯は観測されなかったが、念のため基礎吸収端励起による発光スペクトルを測定したところ何らかの不純物または格子欠陥によると考えられる発光が観測された。現在発光中心の特定を進めている。A2BX4結晶の電子帯構造から考察される不純物Znの浅い内殻準位を励起した際に発生するAFLの観測を行ったが、まだ観測には至っていない。結晶作成時に不純物としてのZnが導入できていないなどが考えられ、今後は結晶の成分分析を行い試料作製に反省させる。ZnF2において行った分光実験では、非常に強い青色発光が観測された。A2ZnF4でのAFLを考察するための重要の結果と考えられ、今後、青色発光の起源を追究する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、計画していた実験はほぼ予定通りに進行したが、まだ光学実験に十分な結晶は作成できていない。次年度は試料作成法の確立を目指しながら、予定通りの光学測定を行いたい。

Strategy for Future Research Activity

不純物内殻準位を介したオージェ・フリー発光が発現すると推定される結晶の作成法の確立に取り組み、UVSORでの実験によりオージェ・フリー発光の観測と発現原理の考察を進める。