Scintillation properties of Yb-doped YAlO in the temperature range from 4.2 to 175 K
4.2Kから175Kの温度領域におけるYbを添加したYAlOのシンチレーション特性
安宗 貴志 ; 栗原 正和*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 吉川 彰*
Yasumune, Takashi; Kurihara, Masakazu*; Maehata, Keisuke*; Ishibashi, Kenji*; Yoshikawa, Akira*
Ybを添加したイットリアアルミネートのペロブスカイト型結晶(YAP:Yb)は電荷移動遷移による発光(CT発光)機構を持ち、高いシンチレーション発光強度と短い減衰時定数を併せ持つ、高性能なシンチレータ材料の候補として期待されている。しかしながら、CT発光は熱の影響を強く受け消光してしまうため、YAP:Ybをシンチレータとして使用するためには、低温でシンチレーション発光特性を測定しなければならない。しかしながら、低温ではシンチレーション発光を観測する手段に乏しいため、100K以下の温度領域でYAP:Ybに放射線を照射して測定したシンチレーション発光特性は報告されていない。そこで、4.2から175Kの温度領域において、Sr/Y線源からの線を利用して、YAP:Ybのシンチレーション発光波長分布を測定した。いずれの温度においても、340から350nm付近と500から520nm付近にYbの電荷移動遷移発光による発光ピークが観測された。また、アバランシェフォトダイオードとCs線源からの662keV 線を利用して、YAP:Ybのシンチレーション発光強度を測定した。発光強度は温度の低下とともに増加し、50Kでは10,000photons/MeVに達した。発光波長分布から算出した積分発光強度と温度の関係を用いると、4.2KではYAP:Ybの発光強度は11,000photons/MeVと計算された。
Yb-doped yttrium-aluminum perovskites (YAP:Yb) are expected to be scintillator materials with high light yield and short scintillation decay time because of their charge transfer (CT) luminescence. Since the CT luminescence of Yb is strongly affected by thermal quenching, to use YAP:Yb as a scintillator material, it is necessary to measure the scintillation properties of YAP:Yb at low temperatures. Since it is difficult to detect scintillation light at low temperatures, scintillation properties of YAP:Yb characterized by irradiating with -rays or other radiation below 100 K have not been reported. We conducted measurements of the temperature dependence of emission wavelength spectrum of YAP:Yb by irradiating with -rays from a Sr/Y source in the temperature range from 4.2 K to 175 K. The emission peak at around 340-350 nm and 500-520 nm were observed in the emission wavelength spectra. The light yield of YAP:Yb was characterized by using an avalanche photodiode in detection of 662 keV -rays from a Cs source in the temperature range from 50 K to 175 K. The light yield increased with decreasing temperature and reached 11,000 photons/MeV at a temperature of 4.2 K.