Cs₂LaLiBr₆∶Ce（CLLB∶Ce）結晶は優れたエネルギー分解能と高い光出力を持つが、中性子/ガンマ（n/γ）識別などのシンチレーション性能についてはさらなる向上が必要である。本研究ではブリッジマン法を用いて、Φ10 mm×50 mmサイズで異なるZn²⁺濃度で共添加したCLLB∶Ce結晶を成功裏に作製した。Zn²⁺共添加がCLLB∶Ce結晶の結晶構造、シンチレーション性能および欠陥特性に与える影響を系統的に研究した。熱ルミネセンス（TL）法を用いてZn²⁺共添加後の結晶中の欠陥エネルギーレベルの位置および数量の変化を分析し、温度依存X線励起発光スペクトル（温度可変XEL）と組み合わせて欠陥がシンチレーション機構に及ぼす影響メカニズムを明らかにした。結果はZn²⁺共添加後、基質の欠陥エネルギーレベル構造が再構築され、欠陥の種類と数量を調整することでシンチレーション過程を制御でき、それによってシンチレーション寿命の速／遅成分の比率に影響を与えることを示した。0.1％Zn²⁺共添加後、結晶の¹³⁷Cs@662 keV線におけるエネルギー分解能は3.8％から3.2％に向上し、市販のLaBr₃∶Ce結晶より優れている。したがってZn²⁺共添加はCLLB∶Ce結晶のシンチレーション性能を改善する有効な方法であり、結晶の減衰時間の制御によりn/γ識別性能にも影響を及ぼす可能性がある。CLLB∶Ce、Zn結晶は核放射線検出分野で良好な応用展望を持つ。

シンチレーション結晶;CLLB∶Ce;中性子/ガンマ識別;シンチレーション性能;熱ルミネセンス;機構論