Journal Article Analysis of excitation density effects on the scintillation properties of Ce:Gd2SiO5 (GSO) crystals

Yanagida, Takayuki  ,  Koshimizu, Masanori  ,  Fujimoto, Yutaka  ,  Kurashima, Satoshi  ,  Iwamatsu, Kazuhiro  ,  Kimura, Atsushi  ,  Taguchi, Mitsumasa  ,  Okada, Go  ,  Kawaguchi, Noriaki

Description
シンチレーションにおける励起密度効果(あるいは線エネルギー付与(LET)効果)は,(n,α)反応に基づく中性子検出イベントとγ線検出イベントとの波形に基づく弁別技術,あるいは重粒子線の検出に関する技術の基礎として重要である.本研究では,より光物性に立ち入った議論を行うため,光物性研究に関する既報が多く,なおかつ発光の立ち上がりが遅いことで知られる,Ce:Gd2SiO5(GSO)について,TIARA施設AVFサイクロトロンからのシングルパルスを照射し、その立ち上がりおよび減衰挙動のLET依存性を解析した.20 MeV H, 50 MeV He, 220 MeV CとイオンビームのLETの増大とともに,シンチレーションの立ち上がり(~30 ns)が顕著に速くなることがわかった.さらに、100~250 nsにおいてLETの低い20 MeV H照射の場合のみ、減衰が遅くなることがわかった.この挙動は発光中心へのエネルギー移動と,励起状態間相互作用による消光過程との速度論的な競合によるものと考えられる.

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