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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究旨在提高新型卤化闪烁体CS2HFCL6的特性，该镜头具有出色的发光量和能量分辨率，但具有缓慢的荧光寿命和有限的使用，尤其是增加荧光寿命。到2018财年，我们已经成功地开发了碘化物闪烁体CS2HFI6（CHI），该荧光寿命约为CS2HFCL6的一半，CHI已成为一个闪烁体，在红色区域中表现出高排放量，在红色地区尚未实现。因此，在2019年，我们进行了旨在通过卤素取代来增加荧光寿命的研究，以开发具有目标特征的新闪烁体。此外，为了将开发的CHI用于实际使用，我们对开创性的远程辐射剂量监视器进行了原型和实际测试，该测试强烈利用了红光发射的优势。种植了由CS2HFX6组成（X是Cl，Br，I）组成的各种卤素混合晶体，以评估发光和辐射反应的特征。随着成分卤素从CL更改为BR，发射波长转移到更长的波长，并且含有I的晶体的发射波长约为700 nm，类似于CS2HFI6。在蓝色至黄色区域排放的叶绿素的荧光寿命是可测量的，CS2HFCL3BR3为2.18±0.27μs，而叶绿素的荧光寿命也比CS2HFCL6早。另一方面，现有的光电倍增管在700 nm左右的量子效率明显较差，并且无法准确测量荧光寿命。因此，目前正在推出一个新的测量环境，以使其成为一种测量预防措施。此外，当使用CS2HFCL3BR3单晶使用单晶X射线衍射进行晶体结构分析时，发现CL和BR形成了与HF随机协调的八面体[HFCL3BR3]。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
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

暗黒物質方向感度検出器開発のための中性子散乱実験によるZnWO4シンチレータの異方性の測定

中子散射实验测量ZnWO4闪烁体各向异性用于研制暗物质方向敏感探测器

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
浅田貴志，中竜大;桂川貴義;吉本雅浩;梅本篤宏;木村充弘;桑原謙一;久下謙一;黒澤俊介;ピーダーセン珠杏
通讯作者：
ピーダーセン珠杏

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通讯作者：
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