CN102575160B - 闪烁体材料 - Google Patents
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Abstract
闪烁体材料含有通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In所示的化合物。通式中，x、y和z满足下述条件(1)、(2)和(3)的任一个。(1)0＜x+y＜1并且z＝0时，满足数学式1和数学式2的至少一个。(2)0＜x+y＜1并且0＜z＜1时，满足数学式3和0＜y＜1的至少一个。(3)x＝y＝0时，满足关系0＜z＜1。铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]。[数学式1]0＜x≤0.7[数学式2]0＜y≤0.8[数学式3]0＜x≤0.8。
Description
技术领域
本发明涉及闪烁体材料。具体地，本发明涉及将放射线转化为可见光的闪烁体材料。
背景技术
已知的放射线诊断用图像检测器是检测照射的X射线以获得X射线图像作为数字信号的放射线检测器。这样的放射线检测器一般分为直接X射线检测器和间接X射线检测器。间接X射线检测器是用荧光体将X射线变为可见光，并且用光电转换元件例如无定形硅(a-Si)光电二极管或电荷耦合器件(CCD)将可见光转换为电荷信号以获得图像的检测器。
将无定形硅(a-Si)用作这样的间接X射线检测器的光电转换元件的情形下，由于a-Si在450-650nm的波长带中具有灵敏度(即感光度，sensitivity)，需要在约450-650nm的波长带中显示发光的荧光体。
目前为止，如PTL 1中所述，已使用通过将铊(Tl)添加到碘化铯(CsI)中而形成的碘化铯:铊(CsI:Tl)。取决于添加的铊(Tl)的浓度，CsI:Tl的发射峰波长在约540-565nm的波长带中变化。例如，图5A表示改变添加的铊(Tl)的浓度时CsI:Tl闪烁体材料的发射光谱的变化。以低浓度(0.010摩尔％)将Tl添加到CsI中时，该闪烁体材料在约540nm显示发射峰。另一方面，以高浓度(1.0摩尔％)将Tl添加到CsI中时，该闪烁体材料在约565nm显示发射峰(参照图5A)。以这种方式，通过以高浓度添加作为发光中心发挥功能的Tl能够使CsI:Tl的发射波长向长波长侧迁移，由此能够使发射波长与a-Si的感光度一致。
[引用列表]
[专利文献]
[PTL 1]日本专利公开No.2008-215951
发明内容
[技术问题]
通过将作为发光中心的铟(In)添加到碘化铯(CsI)中而形成的闪烁体材料(CsI:In)也与CsI:Tl同样地作为闪烁体发挥功能。但是，作为由本发明的发明人对CsI:In-基材料进行研究的结果，以下内容变得清楚：以低浓度(0.010摩尔％)和高浓度(1.0摩尔％)将铟(In)添加到碘化铯(CsI)中的情况下，发射光谱没有变化，并且这些材料在约544nm的波长显示一定的发光(参照图5B)。图5B表示改变添加的铟(In)的浓度时CsI:In闪烁体材料之间的发射光谱的变化。
即，本发明的发明人发现了以下的新问题：不同于CsI:Tl的情形，通过增加添加的发光中心的浓度的技术不能使CsI:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，不能将发光调节到a-Si的检测灵敏度高的波长范围。
本发明提供闪烁体材料，其含有在a-Si的感光度高的波长范围中显示发光的CsI:In-基材料。
[问题的解决方案]
通过下述的本发明的构成能够解决上述问题。根据本发明的闪烁体材料含有由通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In表示的化合物。通式中，x、y和z满足下述条件(1)、(2)和(3)的任一个。
(1)0＜x+y＜1并且z＝0时，满足数学式1和数学式2的至少一个。
[数学式1]
0＜x≤0.7
[数学式2]
0＜y≤0.8
(2)0＜x+y＜1并且0＜z＜1时，满足数学式3和0＜y＜1的至少一个。
[数学式3]
0＜x≤0.8
(3)x＝y＝0时，满足关系0＜z＜1。
铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]。
[本发明的有利效果]
根据本发明，能够提供闪烁体材料，其含有在a-Si的感光度高的波长范围中显示发光的CsI:In-基闪烁体材料。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1和2的闪烁体材料中添加的Cl或Br的量与发射峰波长之间关系的坐标图。
图2是表示本发明的实施例1的闪烁体材料的发射光谱与传感器检测灵敏度之间关系的坐标图。
图3是表示本发明的实施例2的闪烁体材料的发射光谱与传感器检测灵敏度之间关系的坐标图。
图4是表示本发明的实施例3的闪烁体材料的发射光谱与传感器检测灵敏度之间关系的坐标图。
图5A是表示现有的CsI:Tl的闪烁体材料之间发射光谱的变化的坐标图。
图5B是表示现有的CsI:In的闪烁体材料之间发射光谱的变化的坐标图。
图6是表示本发明的实施例4、5和6的闪烁体材料中添加的Rb、RbBr或RbCl的量与发射峰波长之间关系的坐标图。
图7是表示本发明的实施例4的闪烁体材料的发射光谱与传感器检测灵敏度之间关系的坐标图。
图8是表示本发明的实施例5的闪烁体材料的发射光谱与传感器检测灵敏度之间关系的坐标图。
图9是表示本发明的实施例6的闪烁体材料的发射光谱与传感器检测灵敏度之间关系的坐标图。
具体实施方式
本发明的特征在于，CsI:In中，通过用作为不同的卤素元素的溴(Br)或氯(Cl)置换作为母材的CsI的I位点，通过用作为不同的碱金属元素的铷(Rb)置换CsI的Cs位点，或者通过用不同的卤素元素和不同的碱金属元素分别置换I位点和Cs位点，从而使发射波长向长波长侧迁移，以得到显示与a-Si的检测灵敏度高的波长范围对应的发光的闪烁体材料。
现在分别对第一实施方案和第二实施方案进行说明，第一实施方案中，用不同的卤素元素只将CsI的I位点置换，第二实施方案还包括用不同的碱金属元素置换CsI的Cs位点。下述的波长不是绝对值，波长的值可取决于测定设备或校正方法而变化。因此，本发明中，组成之间的相对的波长的差异重要，本发明没有规定波长的绝对值。
[第一实施方案]
第一实施方案的特征在于，CsI:In中，通过用作为不同的卤素元素的Br或Cl置换作为母材的CsI的I位点来使发射波长向长波长侧迁移，以得到显示与a-Si的检测灵敏度高的波长范围对应的发光的闪烁体材料。
以下对本实施方案的闪烁体材料详细说明。本实施方案的闪烁体材料含有通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In所示的化合物，其中没有进行用Rb的置换，即z＝0。具体地，本实施方案的闪烁体材料含有通式Cs[I1-x-yBrxCly]:In所示的化合物。其中，满足关系0＜x+y＜1，并且满足数学式4和数学式5的至少一个。
[数学式4]
0＜x≤0.7
[数学式5]
0＜y≤0.8
此外，铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于Cs[I1-x-yBrxCly]。
此外，本实施方案的闪烁体材料含有通式Cs[I1-x-yBrxCly]:In表示的化合物，其中满足关系0＜x+y＜1，满足数学式6和数学式7的至少一个，并且铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于Cs[I1-x-yBrxCly]。
[数学式6]
0.15≤x≤0.4
[数学式7]
0.03≤y≤0.2
本实施方案中，由于使闪烁体材料的母材的组成除了CsI以外还含有一定量的CsCl或CsBr，因此该闪烁体材料相对于CsI:In的发光在长波长侧显示发光。以下对其详细内容进行说明。
为了简便，现在对母材具有由CsI1-xBrx:In(其中y为0)或者CsI1-yCly:In(其中x为0)所示的三元组成的情形进行说明。图1是表示CsI1-xBrx:In或CsI1-yCly:In所示的闪烁体材料中Cl或Br的添加量与发射峰波长之间关系的坐标图。CsI1-xBrx:In中，x＝1时，由CsBr:In表示组成，并且该材料发出在507nm具有发射峰的蓝光。CsI1-yCly:In中，y＝1时，用CsCl:In表示组成，并且该材料发出在493nm具有发射峰的蓝光。在x＝0的情形和y＝0的情形的每一个中，用CsI:In表示端组成，并且该材料发出在544nm具有发射峰的绿光。因此，在x＝0或y＝0的端组成中，该材料显示绿色发光，在x＝1或y＝1的端组成中，该材料显示蓝色发光。
但是，作为由本发明的发明人进行的研究的结果，如图1中所示，端组成之间的组成范围(0＜x＜1或0＜y＜1)中的发光没有在两端的发射峰之间单调地变化变得清楚。更具体地，存在如下组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧具有发射峰的黄光的发射发生。在此，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧观察到发射峰的组成范围在数学式8和数学式9的范围内。
[数学式8]
0＜x≤0.7
[数学式9]
0＜y≤0.8
此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式10和数学式11的范围内。
[数学式10]
0.15≤x≤0.4
[数学式11]
0.03≤y≤0.2
以上对其中x或y为0的三元组成进行了说明。但是，在其中x和y都不为0的CsI1-x-yBrxCly所示的四元组成中发生相似的波长迁移。以这种方式，使母材的组成除了CsI以外还含有至少一种不同的铯卤化物(例如CsBr和/或CsCl)时，能够使发射波长相对于CsI:In的发射波长向较长波长侧迁移以调节为a-Si的检测灵敏度高的波长范围。
此外，通过使发光向长波长侧迁移，能够防止构成器件的部件产生的光学吸收，以致能够使大量的光到达无定形硅(a-Si)传感器。具体地，将聚合物材料用作，例如，构成器件的基材和密封部件，这些部件吸收具有约450nm以下的短波长的光成分的一些。因此，在来自闪烁体的发光中，约450nm的光成分的一些被吸收并且没有到达a-Si传感器。为了解决该问题，如本发明中那样，通过使发光向长波长侧迁移来避免发生光学吸收的波长，因此与CsI:In的情形相比能够使大量的光到达a-Si传感器。
如上所述，通过使用通式CsI1-x-yBrxCly:In、CsI1-xBrx:In或CsI1-yCly:In所示的本发明的闪烁体材料，其中x和y满足关系0＜x+y＜1，并且x和y满足数学式12和数学式13的至少一个，与CsI:In的情形相比能够改善输出。
[数学式12]
0＜x≤0.7
[数学式13]
0＜y≤0.8
本发明的闪烁体材料，即含有通式CsI1-x-yBrxCly:In所示的化合物的闪烁体材料中含有的铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于CsI1-x-yBrxCly。
本发明的闪烁体材料，即含有通式CsI1-xBrx:In所示的化合物的闪烁体材料中含有的铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于CsI1-xBrx。
此外，本发明的闪烁体材料，即含有通式CsI1-yCly:In所示的化合物的闪烁体材料中含有的铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于CsI1-yCly。
本实施方案的闪烁体材料，能够通过将一定量的CsCl和/或CsBr添加到CsI中，进一步添加一定量碘化铟(InI)，将这些化合物混合，并且在620℃以上加热得到的样品来制备。
[第二实施方案]
第二实施方案的特征在于，CsI:In中，通过用作为不同的碱金属元素的Rb置换作为母材的CsI的Cs位点，使发射波长向长波长侧迁移，以得到显示与a-Si的检测灵敏度高的波长范围对应的发光的闪烁体材料。
即，第二实施方案不同于第一实施方案在于，在第二实施方案中用作为不同的碱金属元素的Rb置换CsI的Cs位点，而在第一实施方案中用作为不同的卤素元素的Br或Cl只将CsI的I位点置换。此外，第二实施方案不同于第一实施方案在于，分别用不同的卤素元素和碱金属元素置换I位点和Cs位点。
以下对本实施方案的闪烁体材料详细说明。本实施方案的闪烁体材料含有通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In表示的化合物。通式中，x、y和z满足以下条件(1)、(2)和(3)的任一个。
(1)0＜x+y＜1并且z＝0时，满足数学式14和数学式15的至少一个。
[数学式14]
0＜x≤0.7
[数学式15]
0＜y≤0.8
(2)0＜x+y＜1并且0＜z＜1时，满足数学式16和0＜y＜1的至少一个。
[数学式16]
0＜x≤0.8
(3)x＝y＝0时，满足关系0＜z＜1。
铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]。
根据含有上述通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In所示的化合物的闪烁体材料的优选实施方案的闪烁体材料中，x、y和z满足以下条件(1)、(2)和(3)的任一个。
(1)0＜x+y＜1并且z＝0时，满足数学式17和数学式18的至少一个。
[数学式17]
0.15≤x≤0.4
[数学式18]
0.03≤y≤0.2
(2)0＜x+y＜1并且0＜z＜1时，满足数学式19和数学式20的至少一个。
[数学式19]
0.05＜x≤0.6
[数学式20]
0.25≤y≤0.33
(3)x＝y＝0时，满足数学式21。
[数学式21]
0.07≤z≤0.5
其中，铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]。
本实施方案中，由于使闪烁体材料的母材的组成除了CsI以外还含有一定量的RbI、RbBr或RbCl，闪烁体材料相对于CsI:In的发光在长波长侧显示发光。以下对其详细内容进行说明。
图6是表示由Cs1-zRbzI:In、(CsI)1-a(RbBr)a:In或(CsI)1-b(RbCl)b:In所示的闪烁体材料中Rb、RbBr或RbCl的添加量与发射峰波长之间关系的坐标图。以下对只置换碱金属元素的情形和将卤素元素和碱金属元素均置换的情形分别进行说明。
首先，对以下闪烁体材料进行说明，其中只置换碱金属元素，即由其中x＝y＝0的Cs1-zRbzI:In表示。Cs1-zRbzI:In中，z＝1时，用RbI:In表示组成，并且该材料发出在567nm具有发射峰的黄光。Cs1-zRbzI:In中，z＝0时，用CsI:In表示组成，并且该材料发出在544nm具有发射峰的绿光。因此，在z＝0的端组成中，发生绿色发光，并且在z＝1的端组成中，发生黄色发光。但是，作为由本发明的发明人进行的研究的结果，如图6中所示，端组成之间的组成范围(0＜z＜1)中的发光没有在两端的发射峰之间单调地变化变得清楚。更具体地，存在如下组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧具有发射峰的橙色光的发射发生。在此，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧观察到发射峰的组成范围在0＜z＜1的范围内。此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式22的范围内。
[数学式22]
0.07≤z＜1
实现最大的发射波长迁移的组成为Cs0.7Rb0.3I，并且其发射波长为584nm。在此，用Rb(原子序数37)置换Cs(原子序数55)使对于X射线的阻止能力(stopping power)降低，因此用Rb置换的量优选为Cs的量的一半以下。因此，考虑到在数学式23的范围内能够抑制对于X射线的阻止能力的降低，优选在数学式24的范围内确定实现10nm以上的波长迁移的组成范围。
[数学式23]
z≤0.5
[数学式24]
0.07≤z≤0.5
如上所述，本发明的通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In中x＝y＝0时，通过使用由通式Cs1-zRbzI:In所示的闪烁体材料，其中满足关系0＜z＜1，与CsI:In的情形相比能够改善输出。铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于Cs1-zRbzI。
接下来，对将碱金属元素和卤素元素均置换的情形进行说明。在此，为了简单，对碱金属元素的置换量与卤素元素的置换量相同的闪烁体材料，即，由(CsI)1-a(RbBr)a:In和(CsI)1-b(RbCl)b:In表示的闪烁体材料进行讨论。
首先，对以下闪烁体材料进行说明，其含有由通式(CsI)1-a(RbBr)a:In表示的化合物，其中a满足数学式25，并且铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于(CsI)1-a(RbBr)a。
[数学式25]
0＜a≤0.8
上述(CsI)1-a(RbBr)a:In中，其中用Rb置换Cs并且用Br置换I，a＝1时，用RbBr:In表示组成，并且该材料发出在465nm具有发射峰的天蓝色光。a＝0时，用CsI:In表示组成，并且该材料发出在544nm具有发射峰的绿光。因此，在a＝0的端组成中，发生绿色发光，并且在a＝1的端组成中，发生天蓝色发光。但是，作为由本发明的发明人进行的研究的结果，如图6中所示，端组成之间的组成范围(0＜a＜1)中的发光没有在两端的发射峰之间单调地变化变得清楚。更具体地，存在如下组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧具有发射峰的黄光的发射发生。在此，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧观察到发射峰的组成范围在数学式26的范围内。
[数学式26]
0＜a≤0.8
此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式27的范围内。
[数学式27]
0.05≤a≤0.6
实现最大的发射波长迁移的组成为(CsI)0.9(RbBr)0.1，并且其发射波长为559nm。
接下来，对含有通式(CsI)1-b(RbCl)b:In所示的化合物的闪烁体材料进行说明，其中b满足0＜b＜1，并且铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于(CsI)1-b(RbCl)b。
上述(CsI)1-b(RbCl)b:In中，其中用Rb置换Cs并且用Cl置换I，b＝1时，用RbCl:In表示组成，并且该材料发出在450nm具有发射峰的蓝光。b＝0时，用CsI:In表示组成，并且该材料发出在544nm具有发射峰的绿光。因此，在b＝0的端组成中，发生绿色发光，并且在b＝1的端组成中，发生蓝色发光。但是，作为由本发明的发明人进行的研究的结果，如图6中所示，端组成之间的组成范围(0＜b＜1)中的发光没有在两端的发射峰之间单调地变化变得清楚。更具体地，存在如下组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧具有发射峰的黄光的发射发生。在端组成之间的该组成范围中，原先的CsI:In的发射峰和RbCl:In的发射峰连续地迁移。但是，这些峰没有在0＜b＜1的中间组成范围中相交并且作为分开的发射峰存在。因此，在大致由数学式28表示的组成范围中，将发射峰分离为两个峰。
[数学式28]
0.7≤b≤0.95
其中，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长波长侧观察到发射峰的组成范围在0＜b＜1的范围内。此外，在b＜0.7的范围中，其中没有观察到由发射峰的分离引起的具有短波长的发光，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式29的范围内。
[数学式29]
0.25≤b≤0.33
实现最大的发射波长迁移的组成为(CsI)0.7(RbCl)0.3，并且其发射波长为556nm。
如上所述，通过使用由通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In表示的本发明的闪烁体材料，其中0＜x+y＜1且0＜z＜1时，满足数学式30和0＜y＜1中的至少一个，与CsI:In的情形相比能够改善输出。
[数学式30]
0＜x≤0.8
铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]。
本实施方案的闪烁体材料，能够通过将一定量的RbI和/或RbBr和/或RbCl添加到CsI中，进一步添加一定量的InI，将这些化合物混合，并且在620℃以上加热得到的样品而制备。
[实施例]
现在通过实施例对本发明进行说明，但本发明并不限于下述实施例。
[实施例1]
本实施例对应于第一实施方案。本实施例中，制备作为通式CsI1-x-yBrxCly:In中y＝0的组成的通式CsI1-xBrx:In所示的闪烁体材料。首先，称量碘化铯(CsI)和溴化铯(CsBr)以致得到在通式CsI1-xBrx中满足x＝1、0.99、0.95、0.90、0.80、0.70、0.60、0.50、0.40、0.30、0.20、0.10、0.050、0.020、0.010和0的组成。接下来，将InI添加到每个样品中以致铟(In)浓度为0.01摩尔％，相对于CsI1-xBrx，并且混合。在650℃下将得到的样品熔融5分钟以制备16个样品，其组成彼此连续地变化。
测定各制备的样品的发射光谱。将发射峰波长的结果汇总于图1中。x＝0时，用CsI:In表示端组成，并且该材料在544nm显示发射峰。x＝1时，用CsBr:In表示端组成，并且该材料在507nm显示发射峰。这些端组成之间的该组成范围中的发射峰在CsI:In与CsBr:In之间没有单调地变化，但存在如下的组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰。在此，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰的组成范围在数学式31的范围内。
[数学式31]
0＜x≤0.7
此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式32的范围内。
[数学式32]
0.15≤x≤0.4
其中发射峰的迁移量变为最大的组成为x＝0.2的情形，并且该组成用CsI0.8Br0.2:In表示。将x＝0.2的该组成的发射光谱示于图2中。为了比较，将CsI:In的发射光谱也示于图2中。将无定形硅(a-Si)的灵敏度曲线也示于图2中。a-Si传感器在450nm以下的波长范围内也具有灵敏度，但是，实际的器件中，约450nm以下的光成分的一些被聚合物部件吸收。因此，即使闪烁体在约450nm显示发光时，光既没有到达a-Si传感器也不有助于输出。其中x＝0.2的组成在557nm具有发射峰，相对于CsI:In的发射峰其向较长波长侧迁移了约13nm。以这种方式，通过使用CsI0.8Br0.2:In，其为x＝0.2的组成，在a-Si的感光度峰附近的波长范围内的发光成分增加，因此，与CsI:In的情形相比，使来自a-Si的输出改善约12％。将上述结果汇总于表1中。
如上所述，使母材的组成除了CsI以外还含有CsBr时，使CsI:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，能够制备在a-Si的检测灵敏度高的波长范围内显示发光的闪烁体材料。
[实施例2]
本实施例对应于第一实施方案。本实施例中，制备作为通式CsI1-x-yBrxCly:In中x＝0的组成的通式CsI1-yCly:In所示的闪烁体材料。首先，称量碘化铯(CsI)和氯化铯(CsCl)以致得到在通式CsI1-yCly中满足y＝1、0.999、0.99、0.95、0.90、0.80、0.65、0.52、0.20、0.10、0.050、0.010和0的组成。接下来，将InI添加到每个样品中以致铟(In)浓度为0.01摩尔％，相对于CsI1-yCly，并且混合。在650℃下将得到的样品熔融5分钟以制备13个样品，其组成彼此连续地变化。
测定各制备的样品的发射光谱。将发射峰波长的结果汇总于图1中。y＝0时，用CsI:In表示端组成，并且该材料在544nm显示发射峰。y＝1时，用CsCl:In表示端组成，并且该材料在493nm显示发射峰。这些端组成之间的该组成范围中的发射峰在CsI:In与CsCl:In之间没有单调地变化，但存在如下的组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰。在端组成之间的该组成范围中，原先的CsI:In的发射峰和CsCl:In的发射峰连续地迁移。但是，这些峰没有在0＜y＜1的中间组成范围中相交并且作为分开的发射峰存在。因此，在大致由数学式33表示的组成范围中，将发射峰分离为两个峰。
[数学式33]
0.9≤y＜1
其中，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰的组成范围在数学式34的范围内。
[数学式34]
0＜y≤0.8
此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式35的范围内。
[数学式35]
0.03≤y≤0.2
其中发射峰的迁移量变为最大的组成为y＝0.1的情形，并且该组成用CsI0.9Cl0.1:In表示。将y＝0.1的该组成的发射光谱示于图3中。为了比较，将CsI:In的发射光谱也示于图3中。将a-Si的灵敏度曲线也示于图3中。a-Si传感器在450nm以下的波长范围内也具有灵敏度，但是，实际的器件中，约450nm以下的光成分的一些被聚合物部件吸收。因此，即使闪烁体在约450nm显示发光时，光既没有到达a-Si传感器也不有助于输出。其中y＝0.1的组成在564nm具有发射峰，相对于CsI:In的发射峰其向较长波长侧迁移了约20nm。以这种方式，通过使用CsI0.9Cl0.1:In，其为y＝0.1的组成，在a-Si的感光度峰附近的波长范围内的发光成分增加，因此，与CsI:In的情形相比，使来自a-Si的输出改善约15％。将上述结果汇总于表1中。
如上所述，使母材的组成除了CsI以外还含有CsCl时，使CsI:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，能够制备在a-Si的检测灵敏度高的波长范围内显示发光的闪烁体材料。
[实施例3]
本实施例对应于第一实施方案。本实施例中，制备作为本发明的通式CsI1-x-yBrxCly:In中x＝0.2且y＝0.1的组成的通式CsI0.7Br0.2Cl0.1:In所示的闪烁体材料。
首先，称量碘化铯(CsI)、溴化铯(CsBr)和氯化铯(CsCl)以致得到CsI0.7Br0.2Cl0.1的组成。接下来，将InI添加到其中以致铟(In)浓度为0.01摩尔％，相对于CsI0.7Br0.2Cl0.1，并且混合。在650℃下将得到的样品熔融5分钟以制备样品，其具有由CsI0.7Br0.2Cl0.1:In表示的组成。
测定制备的样品的发射光谱。将结果示于图4中。为了比较，将CsI:In的发射光谱也示于图4中。将a-Si的灵敏度曲线也示于图4中。样品的发射峰为560nm，相对于CsI:In的发射峰其向较长波长侧迁移了约15nm。以这种方式，通过使用CsI0.7Br0.2Cl0.1:In，其为x＝0.2且y＝0.1的组成，在a-Si的感光度峰附近的波长范围内的发光成分增加，因此，与CsI:In的情形相比，使来自a-Si的输出改善约13％。
如上所述，使母材的组成除了CsI以外还含有CsBr和CsCl时，使Cs I:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，能够制备在a-Si的检测灵敏度高的波长范围内显示发光的闪烁体材料。
[实施例4]
本实施例对应于第二实施方案。本实施例中，制备作为通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In中x＝y＝0的组成(即，用Rb置换Cs，于是只将碱金属元素置换)的通式CsI1-ZRbzI:In所示的闪烁体材料。首先，称量碘化铯(CsI)和碘化铷(RbI)以致得到在通式CsI1-zRbzI:In中满足z＝1、0.95、0.90、0.80、0.70、0.60、0.50、0.40、0.30、0.20、0.10、0.050和0的组成。接下来，将InI添加到每个样品中以致铟(In)浓度为0.01摩尔％，相对于CsI1-ZRbzI，并且混合。在650℃下将得到的样品熔融5分钟以制备13个样品，其组成彼此连续地变化。
测定各制备的样品的发射光谱。将发射峰波长的结果汇总于图6中。z＝0时，用CsI:In表示端组成，并且该材料在544nm显示发射峰。z＝1时，用RbI:In表示端组成，并且该材料在567nm显示发射峰。这些端组成之间的该组成范围中的发射峰在CsI:In与RbI:In之间没有单调地变化，但存在如下的组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰。此外，存在如下的组成范围，其中相对于作为RbI:In的发射峰的567nm，在较长的波长侧观察到了发射峰。在此，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰的组成范围在0＜z＜1的范围内。此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式36的范围内。
[数学式36]
0.07≤z＜1
其中，用Rb(原子序数37)置换Cs(原子序数55)使对于X射线的阻止能力降低，因此用Rb置换的量优选为Cs的量的一半以下。因此，考虑到在数学式37的范围内能够抑制对于X射线的阻止能力的降低，优选在数学式38的范围内确定实现10nm以上的波长迁移的组成范围。
[数学式37]
z≤0.5
[数学式38]
0.07≤z≤0.5
其中发射峰的迁移量变为最大的组成为z＝0.3的情形，并且该组成用Cs0.7Rb0.3:In表示。将z＝0.3的该组成的发射光谱示于图7中。为了比较，将CsI:In的发射光谱也示于图7中。将a-Si的灵敏度曲线也示于图7中。其中z＝0.3的组成在584nm具有发射峰，相对于CsI:In的发射峰其向较长波长侧迁移了约40nm。以这种方式，通过使用Cs0.7Rb0.3:In，其为z＝0.3的组成，在a-Si的感光度峰附近的波长范围内的发光成分增加，因此，与CsI:In的情形相比，使来自a-Si的输出改善约26％。将上述结果汇总于表1中。
如上所述，通过用Rb置换Cs而使母材的组成除了CsI以外还含有RbI时，使CsI:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，能够制备在a-Si的检测灵敏度高的波长范围内显示发光的闪烁体材料。
[实施例5]
本实施例对应于第二实施方案。本实施例中，制备闪烁体材料，其中在通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In中用Rb置换Cs并且用Br置换I，于是将碱金属元素和卤素元素均置换。在此，为了简单，制备碱金属元素的置换量与卤素元素的置换量相同的闪烁体材料，即由(CsI)1-a(RbBr)a:In表示的闪烁体材料。
首先，称量碘化铯(CsI)和溴化铷(RbBr)以致得到在通式(CsI)1-a(RbBr)a:In中满足a＝1、0.95、0.90、0.80、0.70、0.60、0.50、0.40、0.30、0.20、0.10、0.050和0的组成。接下来，将InI添加到每个样品中以致铟(In)浓度为0.01摩尔％，相对于(CsI)1-a(RbBr)a，并且混合。在650℃下将得到的样品熔融5分钟以制备13个样品，其组成彼此连续地变化。
测定各制备的样品的发射光谱。将发射峰波长的结果汇总于图6中。a＝0时，用CsI:In表示端组成，并且该材料在544nm显示发射峰。a＝1时，用RbBr:In表示端组成，并且该材料在465nm显示发射峰。这些端组成之间的该组成范围中的发射峰在CsI:In与RbBr:In之间没有单调地变化，但存在如下的组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰。在端组成之间的该组成范围中，原先的CsI:In的发射峰和RbBr:In的发射峰连续地迁移。但是，这些峰没有在0＜a＜1的中间组成范围中相交并且作为分开的发射峰存在。因此，在大致由数学式39表示的组成范围中，将发射峰分离为两个峰。
[数学式39]
0.7≤a≤0.9
其中，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰的组成范围在数学式40的范围内。
[数学式40]
0＜a≤0.8
此外，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式41的范围内。
[数学式41]
0.05≤a≤0.6
其中发射峰的迁移量变为最大的组成为a＝0.1的情形，并且该组成用(CsI)0.9(RbBr)0.1:In表示。将a＝0.1的该组成的发射光谱示于图8中。为了比较，将CsI:In的发射光谱也示于图8中。将a-Si的灵敏度曲线也示于图8中。其中a＝0.1的组成在559nm具有发射峰，相对于CsI:In的发射峰其向较长波长侧迁移了约15nm。以这种方式，通过使用(CsI)0.9(RbBr)0.1:In，其为a＝0.1的组成，在a-Si的感光度峰附近的波长范围内的发光成分增加，因此，与CsI:In的情形相比，使来自a-Si的输出改善约13％。将上述结果汇总于表1中。
如上所述，通过用Rb置换Cs并且用Br置换I而使母材的组成除了CsI以外还含有RbBr时，使CsI:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，能够制备在a-Si的检测灵敏度高的波长范围内显示发光的闪烁体材料。
[实施例6]
本实施例对应于第二实施方案。本实施例中，制备闪烁体材料，其中在通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In中用Rb置换Cs并且用Cl置换I，于是将碱金属元素和卤素元素均置换。在此，为了简单，制备碱金属元素的置换量与卤素元素的置换量相同的闪烁体材料，即由(CsI)1-b(RbCl)b:In表示的闪烁体材料。
首先，称量碘化铯(CsI)和氯化铷(RbCl)以致得到在通式(CsI)1-b(RbCl)b:In中满足b＝1、0.95、0.90、0.80、0.70、0.60、0.50、0.40、0.30、0.20、0.10、0.050和0的组成。接下来，将InI添加到每个样品中以致铟(In)浓度为0.01摩尔％，相对于(CsI)1-b(RbCl)b，并且混合。在650℃下将得到的样品熔融5分钟以制备13个样品，其组成彼此连续地变化。
测定各制备的样品的发射光谱。将发射峰波长的结果汇总于图6中。b＝0时，用CsI:In表示端组成，并且该材料在544nm显示发射峰。b＝1时，用RbCl:In表示端组成，并且该材料在450nm显示发射峰。这些端组成之间的该组成范围中的发射峰在CsI:In与RbCl:In之间没有单调地变化，但存在如下的组成范围，其中相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰。在端组成之间的该组成范围中，原先的CsI:In的发射峰和RbCl:In的发射峰连续地迁移。但是，这些峰没有在0＜b＜1的中间组成范围中相交并且作为分开的发射峰存在。因此，在大致由数学式42表示的组成范围中，将发射峰分离为两个峰。
[数学式42]
0.7≤b≤0.95
其中，其中至少相对于作为CsI:In的发射峰的544nm，在较长的波长侧观察到了发射峰的组成范围在0＜b＜1的范围内。此外，b＜0.7的范围中，其中没有观察到由发射峰的分离引起的具有短波长的发光，其中使发射峰波长相对于CsI:In的发射峰波长向较长波长侧迁移10nm以上的组成范围在数学式43的范围内。
[数学式43]
0.25≤b≤0.33
其中发射峰的迁移量变为最大的组成为b＝0.3的情形，并且该组成用(CsI)0.7(RbCl)0.3:In表示。将b＝0.3的该组成的发射光谱示于图9中。为了比较，将CsI:In的发射光谱也示于图9中。将a-Si的灵敏度曲线也示于图9中。其中b＝0.3的组成在556nm具有发射峰，相对于CsI:In的发射峰其向较长波长侧迁移了约12nm。以这种方式，通过使用(CsI)0.7(RbCl)0.3:In，其为b＝0.3的组成，在a-Si的感光度峰附近的波长范围内的发光成分增加，因此，与CsI:In的情形相比，使来自a-Si的输出改善约12％。将上述结果汇总于表1中。
如上所述，通过用Rb置换Cs并且用Cl置换I而使母材的组成除了CsI以外还含有RbCl时，使CsI:In的发射波长向长波长侧迁移。因此，能够制备在a-Si的检测灵敏度高的波长范围内显示发光的闪烁体材料。
[表1]
尽管已参照例示实施方案对本发明进行了说明，但应理解本发明并不限于所公开的例示实施方案。下述权利要求的范围应给予最宽泛的解释以包括所有这样的变形以及等同的结构和功能。
本申请要求2009年9月2日提交的日本专利申请No.2009-202935和2010年2月23日提交的日本专利申请No.2010-037923的权益，在此通过引用将它们全文并入本文。
Claims (10)
1.闪烁体材料，包括：
通式[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]:In所示的化合物，
其中x、y和z满足以下条件(1)、(2)和(3)的任一个：
(1)0＜x+y＜1并且z＝0时，满足数学式1和数学式2的至少一个；
[数学式1]
0＜x≤0.7
[数学式2]
0＜y≤0.8
(2)0＜x+y＜1并且0＜z＜1时，满足数学式3和0＜y＜1的至少一个；和
[数学式3]
0＜x≤0.8
(3)x＝y＝0时，满足关系0＜z＜1，并且
铟(In)的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于[Cs1-zRbz][I1-x-yBrxCly]。
2.根据权利要求1的闪烁体材料，其中x、y和z满足以下条件(1)、(2)和(3)的任一个：
(1)0＜x+y＜1并且z＝0时，满足数学式4和数学式5的至少一个；
[数学式4]
0.15≤x≤0.4
[数学式5]
0.03≤y≤0.2
(2)0＜x+y＜1并且0＜z＜1时，满足数学式6和数学式7的至少一个；和
[数学式6]
0.05＜x≤0.6
[数学式7]
0.25≤y≤0.33
(3)x＝y＝0时，满足数学式8，
[数学式8]
0.07≤z≤0.5。
3.闪烁体材料，包括：
通式CsI1-xBrx:In所示的化合物，
其中x满足数学式9，并且
[数学式9]
0＜x≤0.7
In的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于CsI1-xBrx。
4.根据权利要求3的闪烁体材料，其中x满足数学式10，
[数学式10]
0.15≤x≤0.4。
5.闪烁体材料，包括：
通式CsI1-yCly:In所示的化合物，
其中y满足数学式11，并且
[数学式11]
0＜y≤0.8
In的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于CsI1-yCly。
6.根据权利要求5的闪烁体材料，其中y满足数学式12，
[数学式12]
0.03≤y≤0.2。
7.闪烁体材料，包括：
通式(CsI)1-a(RbBr)a:In所示的化合物，
其中a满足数学式13，并且
[数学式13]
0＜a≤0.8
In的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于(CsI)1-a(RbBr)a。
8.根据权利要求7的闪烁体材料，其中a满足数学式14，
[数学式14]
0.05≤a≤0.6。
9.闪烁体材料，包括：
通式(CsI)1-b(RbC1)b:In所示的化合物，
其中b满足0＜b＜1，并且
In的含量为0.00010摩尔％-1.0摩尔％，相对于(CsI)1-b(RbCl)b。
10.根据权利要求9的闪烁体材料，其中b满足数学式15，
[数学式15]
0.25≤b≤0.33。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150401 Termination date: 20210831 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |