X선 이미징 기술은 핵의학 진단, 산업 비파괴 검사 및 안전 검사 등 분야에서 중요한 응용을 가지고 있으며, 고성능 섬광체는 X선 검출 및 이미징을 실현하는 핵심 재료입니다. 높은 흡수 효율, 높은 광 산출, 빠른 소광 및 낮은 검출 한계를 동시에 갖춘 신형 섬광 결정의 개발은 영상 품질 향상과 방사선 피폭 저감의 핵심 과제입니다. 본 논문에서는 브리지맨 용융 하강법을 이용하여 서로 다른 농도의 Ce³⁺가 도핑된 Cs₃Lu₂Cl₉ 결정을 성공적으로 합성하였으며, 그 광발광 및 섬광 특성을 체계적으로 연구하였습니다. 비도핑 결정은 자가 포획 엑시톤(STE)에서 기인한 내인성 광대역 발광을 보였으며, Ce³⁺ 도핑 후 결정의 X선 여기 발광 강도가 현저히 증가하였습니다. 그중 Cs₃Lu₂Cl₉∶5%Ce 결정은 최적의 섬광 특성을 나타내었는데, X선 여기 발광 피크는 425 nm에 위치하며, 정상 상태 X선 광 산출은 20,700 photons·MeV^-1로 비도핑 결정에 비해 약 7배 향상되었고, 섬광 소광 시간은 36.5 ns이며, 152 nGy_air·s^-1의 낮은 검출 한계와 14.5 lp·mm^-1의 높은 공간 해상도를 달성하였습니다. 본 연구는 Ce³⁺가 Cs₃Lu₂Cl₉에서 비복사 재결합과 에너지 전달을 억제하여 STE 발광 효율을 협동적으로 향상시키는 메커니즘을 규명하였으며, Cs₃Lu₂Cl₉∶5%Ce가 저선량, 고해상도 이미징에 적용 가능한 고성능, 고속 응답 X선 섬광체임을 입증하였습니다.

섬광 결정;브리지맨법;Cs₃Lu₂Cl₉;Ce³⁺ 도핑;X선 이미징