希土類を含む超高エネルギー放射線検出材料CeF_3系の製作とその基礎物性

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08458120
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 河野 勝泰 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (90017418)
• キーワード: 希土類 / 放射線 / CeF_3 / シンチレーター / ESR

研究概要

この研究では、最近、素粒子物理や原子力工学、宇宙関連において、高感度でありながら特にエネルギーの高い放射線に耐えられる無機材料として注目を浴びているCeF_3を中心に他のシンチレーション用結晶との混晶、不純物の添加などを試み、CeF_3を越える高耐久性、高効率の放射線検出器を開発するための基礎物性データを得ることを目的としている。初年度で誘導加熱型SITインバータの電源変換ユニット部分、及び精密温度制御のためのアナログコントローラーを科研費で導入し、新たに高電力電源系の整備、冷却水循環ポンプシステムをつくりあげ完全稼働状態に入れた。この結晶成長システムを使い超高エネルギーシンチレーターの一つであるCsIについては、以前に比べ非常に短時間で良質の単結晶の引き上げに成功した。自前で単結晶を供給できるということは、素性のわからない試料を他から購入せねばならない環境と異なり、試料製作の細かい仕様、条件を自由に設定できる利点がある。製作された単結晶の高エネルギー放射線(10^5〜10^8rad)に対する耐久性のテストは、地理的に近い距離で、研究用の強い線源(コバルト60)を保有している都立産業技術研の協力を得て、CeF_3、希土類を含むCeF_3及びCsI、希土類を含むSrF_2及びBaF_2と、これらの混晶に対して行い、生成された着色中心の同定の実験データを得た。これまでの磁気共鳴、蛍光測定システムを結合して光検出を目的とした磁気共鳴の手段を完成させる目的で、変調コイル付きESRキャビティー、及び光学窓付きESRキャビティーの2点を購入した。論文については、"SrF_2-BaF_2混晶系中のEu^<2+>イオンのルミネセンスに関する輻射から無輻射遷移過程"の表題で発表し、"アルカリ土類蛍石型混晶中のEu^<2+>イオンで安定化されたVkappaセンターのX線励起発光スペクトル"については投稿中である。

研究成果

• [文献書誌] K.Tanaka, Q.Zhuang. K.Tanaka, K.Kawano and R.Nakata:""Studies on High Temperature Ionic Thermocurrents Observed in CaF_2 and CaF_2:Eu"" J.Phys. & Chem.Solides. 57. 307-314 (1996)
• [文献書誌] K.Kawano and R.Nakata:""X-ray Excitation Luminescence of the Eu Ion Doped into Fluorite-type CaF_2-SrF_2 and SrF_2-BaF_2 Mixed Crystal Systems"" Materials Science Forum. 239-241. 761-764 (1997)
• [文献書誌] K.Kawano, N.Hashimoto and R.Nakata:""Effects on Solar Cell Efficiency of Fluorescence of Rare-Earth Ions"" Materials Science Forum. 239-241. 311-314 (1997)
• [文献書誌] K.Kawano, K.Arai, H.Yamada, N.Hashimoto and R.Nakata:""Application of Rare Earth Complexes for Photovoltaic Precursors"" Solar Energy Materials & Soler Cells. 48. 35-41 (1997)
• [文献書誌] K.Kawano and R.Nakata:""Lattice Mismatchings in SrF_2-Ba_2 Mixed Crystal Systems Monitored by Eu^<2+> Dopants"" Proceedings of 1st Asia-Pacific EPR/ESR Symposium. 609-612 (1997)
• [文献書誌] K.Kawano, K.Katoh and R.Nakata:""Radiative to Non-radiative Processes for Luminescence of Eu^<2+> ion in SrF_2-BaF_2 Mixed Crysyals"" J.Phys.Soc.Japan. 66. 1803-1809 (1997)
• [文献書誌] F.Uciyama, E.Ishikawa, K.Tanaka, K.Kawano and R.Nakata:""Space Charge Relaxation and Clustering in Yttrium Doped BaF_2"" J.Phys. & Chem.Solids. 58. 2007-2015 (1997)