輝尽発光現象を利用した電子やイオンの二次元センサの開発とそのトンネル物性への応用

利用受激发光现象开发电子和离子二维传感器及其在隧道特性中的应用

基本信息

批准号：
06236101
负责人：
南戸秀仁
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kanazawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06236101/
关键词：
トンネル物性輝尽発光トンネル電子 FEM FIM 二次元センサ KCl:Eu SrS:Eu,Sm

项目摘要

個々の表面原子の電子状態を直接調べる手段としてSTM,FIMおよびFEM等が開発され、物質のおける個々の原子のトンネル物性の解明を目的とした研究が活発化してきている。とくにFEMやFIMでは、探針を制御しながらトンネル電子やイオンにより電子状態を写しだすことが可能であり、トンネル確率の評価に威力を発揮するが、イオン化したガスの検知に従来使われていたチャネルプレート/蛍光スクリーンの不十分な感度と狭いダイナミックレンジのため、トンネル物性に必要な十分な情報がえられない。本研究は、この点に着目して、FEMやFIMにおけるトンネル電子やイオンの二次元像を感度よくかつ高い分解能で直接的に得ることのできる輝尽発光(PSL)現象を利用した全く新しい原理に基づいた二次元イメージセンサの開発とトンネル物性への応用を目的に行われた。本年度は以下の成果が得られた。(1)FEMおよびFIM像の二次元イメージセンサとして現在X線用として市販されているBaFBr:Euを用いたイメージングプレートを応用する際の問題点を明らかにするとともに、本研究で着目しているKCl:Eu蛍光体が、イメージセンサ材料として有望であることを明らかにした。(2)BaFBr:EuやKC1:Eu蛍光体を用いた場合は、イメージの書き込みが、蛍光体中の陰イオン空孔に電子がトラップされることで実現されているが、本年度の研究により、ドープしたSm不純物が電子トラップの役割を果すSrS:Eu,Sm蛍光体を見いだし、この蛍光体がX線や電子線あるいはイオン線の照射に対して強いPSLを示すこと、ならびに、放射線量に対しするPSL強度の関係が良い直線性を示すことを明らかにできた。また、このSrS:Eu,Sm蛍光体は薄膜化も可能であり、FEMおよびFIM像検知用イメージセンサとして有望である。

STM、FIM和FEM已被开发为直接研究单个表面原子的电子状态的方法，旨在阐明材料中单个原子的隧道特性的研究也变得更加活跃。特别是，利用FEM和FIM，可以在控制探针的同时利用隧道电子和离子对电子态进行成像，这对于评估隧道概率是有效的，但由于灵敏度不足，一直使用传统方法来检测电离气体。而且通道板/荧光屏的动态范围窄，无法获得隧道特性所需的足够信息。针对这一点，本研究重点研究了一种全新的原理，即利用受激发光（PSL）现象，可以在FEM和FIM中直接获得高灵敏度和高分辨率的隧道电子和离子的二维图像的目的。本研究是在2D图像传感器的基础上开发一种二维图像传感器并将其应用于隧道物理特性。今年取得了以下成果。 (1) 我们将阐明目前商用的 X 射线 BaFBr:Eu 成像板作为 FEM 和 FIM 图像的二维图像传感器的问题，并重点研究 KCl： Eu荧光粉是一种很有前景的图像传感器材料。 (2)当使用BaFBr:Eu或KC1:Eu荧光粉时，图像写入是通过将电子俘获在荧光粉内的阴离子空位中来实现的，但今年的研究表明，掺杂的Sm杂质起到了电子陷阱的作用。我们找到了起到这种作用的SrS:Eu,Sm荧光粉，并发现这种荧光粉在受到X射线、电子束或离子束照射时表现出很强的PSL，并且直线显示PSL强度之间存在良好的关系以及辐射剂量。此外，这种SrS:Eu,Sm荧光粉可以制成薄膜，使其有望作为FEM和FIM图像检测的图像传感器。