CN102850047A - 基于掺杂的镥铝石榴石(LuAG)或其他镥铝氧化物的透明陶瓷闪烁体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
在可见光谱内具有大于75％的透光度的光学品质的掺杂的多晶镥铝石榴石(LuAG)闪烁体材料；以及由氧化铝和掺杂的氧化镥粉末来生产该闪烁体材料的方法。
Description
披露领域
本披露总体上涉及光学品质的掺杂的多晶镥铝石榴石(LuAG)闪烁体材料以及由氧化铝和掺杂的氧化镥粉末来制造该闪烁体材料的方法。
背景
相关技术说明
镥铝石榴石(化学式为Lu3Al5O12，也称为“LuAG”)在掺杂有不同的镧系元素时显示出了用于各种各样应用中的潜力，这些应用包括用于核医学成像应用的闪烁体，如正电子发射断层摄影术(PET)以及计算机层析成像(CT)扫描器、以及伽马射线光谱学和射线照相术、激光和微中子物理学应用。
由于某些与单晶掺杂的LuAG材料有关的限制，在开发适合用作闪烁体材料的多晶掺杂的LuAG材料粉末中已经显示出浓厚兴趣。此类多晶掺杂的LuAG材料的希望的特性包括在可见光谱内的高的光透光度、快速的无线电发光衰减时间(快)、辐射俘获效率(密度)、光强度(明亮)。然而，在追求此类有前景的材料的商业化上仍旧存在挑战。
过去已经通过形成单晶和多晶材料的不同方法来生产掺杂的材料，然而，此类方法和所生产的材料都具有某些缺点并且工业上继续要求高品质的闪烁体材料及其形成方法。
附图简要说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。
图1是一种形成多晶掺杂的镥铝石榴石的方法的一个实施方案的工艺流程图。
图2是一种形成掺杂的氧化镥粉末的方法的工艺流程图。
图3是一种形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的方法的另一个实施方案的工艺流程图。
图4是一种形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的方法的又一个实施方案的工艺流程图。
图5是适合用于形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的实施方案的一种掺杂的氧化镥粉末的一张透射电镜照片(TEM)。
图6是适合用于形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的实施方案的一种掺杂的氧化镥粉末的一张扫描电镜照片(SEM)。
图7是适合用于形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的实施方案的一种氧化铝粉末的一张TEM。
图8是适合用于形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的实施方案的一种氧化铝粉末的另一张TEM。
图9是一种多晶掺杂的镥铝石榴石材料的一个实施方案的一张照片，该材料处于直径15.5mm且厚度约为4mm的透明盘的形式。
图10是根据一种多晶掺杂的镥铝石榴石材料的一个实施方案的波长的电磁辐射的百分比透光度的图。
图11是根据一种多晶掺杂的镥铝石榴石材料的一个实施方案所用的波长的电磁辐射的百分比透光度的图。
在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
详细说明
多晶掺杂的镥铝石榴石(LuAG)材料当它以一种在电磁辐射光谱的特定部分(包括近紫外(UV)、可见光、近红外(IR)及其组合)具有高透光度的方式生产时作为闪烁体材料是有用的。在近UV、蓝光和绿光范围内的高透光度可以帮助改进光子到光传感器的传输并且因此改进辐射探测器的信噪比。
提供与这些附图相结合的以下说明用来帮助理解在此披露的传授内容。以下讨论将集中在这些传授内容的具体实现方式和实施方案上。提供这种集中用来帮助描述这些传授内容并且不应该解释为对这些传授内容的范围或适用性的一种限制。
当提及一个数值时，术语“平均化的”旨在表示一个平均值、一个几何平均数、或一个中间值。
如在此所用的，术语“包括(comprises)”、“包括了(comprising)”、““包含(includes)”、“包含了(including)”、“具有(has)”、“具有了(having)”或它们的任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的涵盖意义。例如，包括一系列特征的一种工艺、方法、物品或装置并非必须仅限于那些特征，而是可以包括对于该工艺、方法、物品或装置的未明确列出或固有的其他特征。另外，除非有相反意义的明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，条件A或B是通过以下的任一项而得到满足：A是真(或者存在)且B是假(或者不存在)，A是假(或者不存在)且B是真(或者存在)，并且A和B均为真(或者存在)。
使用“一种/一个(a/an)”来描述在此所述的要素和组成部分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。这种说法应该被阅读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。
如在此使用的，一种材料在它包括浓度为至少1ppm的掺杂剂时是“掺杂的”。例如，当存在量值大于1ppm的掺杂剂时一种氧化镥是一种掺杂的氧化镥。
除非另有定义，在此使用的所有技术和科学术语具有如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。这些材料、方法和实例仅是解说性的并且无意加以限制。就在此未经说明之范围而言，关于具体材料和加工行为的许多细节是常规的并且可以在教科书以及闪烁和辐射探测领域之内的其他原始资料中找到。
图1示出了形成多晶掺杂的镥铝石榴石的一种方法100的一个具体实施方案。该方法在活动101处通过将一种掺杂的氧化镥粉末、一种含铝化合物、一种含硅化合物、以及一种溶剂进行混合以得到一种混合物而开始。在活动103处发生的是将该混合物成型以形成一个生坯物品。在活动105处，发生的是烧结该生坯以形成该多晶掺杂的镥铝石榴石材料。
转向掺杂的氧化镥粉末，该氧化镥粉末中掺杂剂的类型和量值对应于所形成的多晶掺杂的镥铝石榴石材料中掺杂剂的类型和量值。在一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末可以掺杂有一种镧系元素。在另一个实施方案中，该掺杂剂是下组中的至少一种，该组由以下各项组成：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Ga)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Eb)、铥(Tm)、镱(Yb)、以及它们的组合。在另一个实施方案中，该掺杂剂是下组中的至少一种，该组由以下各项组成：铈(Ce)、镨(Pr)、铽(Tb)、以及它们的组合。在具体的实施方案种，该掺杂剂是铈(Ce)、镨(Pr)、或铽(Tb)。
该氧化镥粉末中的掺杂剂量值可以根据所希望的应用(如闪烁)而改变。在一个实施方案中，该氧化镥粉末中的掺杂剂量值为至少0.0002摩尔％、至少约0.002摩尔％、至少约0.02摩尔％、至少约0.1摩尔％、至少约0.5摩尔％、或至少约1.0摩尔％。在另一个实施方案中，该氧化镥粉末中的掺杂 剂量值为不大于约20mole％、不大于约15mole％、不大于约10mole％、不大于约5mole％、不大于约3mole％、或不大于约1.0mole％。该氧化镥粉末中的掺杂剂量值可以是在约0.1mole％至约10mole％的范围内。该氧化镥粉末中的掺杂剂量值可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该氧化镥粉末中的掺杂剂量值是在约0.1mole％至约5.0mole％的范围内。
在一个实施方案中，该含铝化合物是一种氧化铝粉末。
关于该掺杂的氧化镥粉末以及氧化铝粉末，诸位发明人已确定适当掺杂的氧化镥粉末以及氧化铝粉末具有多种特别希望的物理特性的组合，这些特性被认为辅助了烧结步骤105而提高了该多晶掺杂的LuAG材料在可见光谱中的透明性。在一个实施方案中，这些粉末颗粒的形状是近球形至球形的(即，是基本上各向相等的)、具有低的附聚作用、具有特别的比表面积范围、具有特别的平均粒度范围、并且具有特别的密度范围。
比表面积可使用Brunauer Emmett Teller(BET)方法由气体吸附来获得。在一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的比表面积可以是不小于约5m2/g、不小于约10m2/g、不小于约11m2/g、不小于约12m2/g、不小于约13m2/g、或不小于约14m2/g。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的密度是不大于约25m2/g，如不大于约20m2/g、不大于约19m2/g、不大于约18m2/g、不大于约17m2/g、不大于约16m2/g、或不大于约15m2/g。该氧化镥粉末的比表面积可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的比表面积可以是在不小于约12m2/g至不大于约17m2/g的范围内。
在一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的密度可以是在不小于约9.0g/cm3、不小于约9.1g/cm3、不小于约9.2g/cm3、不小于约9.3g/cm3、或不小于约9.4g/cm3的范围内。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的密度是不大于约10.0g/cm3、不大于约9.9g/cm3、不大于约9.8g/cm3、不大于约9.7g/cm3、不大于约9.6g/cm3、不大于约9.5g/cm3。该氧化 镥粉末的密度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的密度可以是在不小于约9.2g/cm3至不大于约9.6g/cm3的范围内。
如此使用的，粒度用来表示颗粒的平均最长或长度尺寸。例如，当颗粒呈现球形或接近球形的形状时，可使用粒度来表示平均颗粒直径。在一个实施方案中，可基于BET比表面积和密度来计算粒度。在另一个实施方案中，可以使用x射线衍射分析(XRD)或激光衍射分析来测量平均粒度。在另一个实施方案中，平均粒径可通过选取多个代表性样品并测量在代表性样品图像中所发现的粒径来确定，这些图像是由不同的表征技术拍摄的，例如是提高扫描电镜(SEM)或透射电镜(TEM)。粒径与单独可识别的颗粒有关。另外，可以将基于XRD、激光衍射、或BET所测得的平均化粒度与通过SEM和TEM所测得的平均粒度进行比较以确定颗粒的附聚作用是不是低。
在一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于BET比表面积的平均化粒度可以是至少约40nm，如至少约42nm或至少约44nm。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于BET比表面积的平均化粒度可以是不大于约50nm，如不大于约48nm、不大于约46nm或不大于约45nm。该掺杂的氧化镥粉末具有的基于BET比表面积的平均化粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于BET比表面积的平均化粒度可以是不小于约40nm至不大于约46nm。
在一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是不小于35nm，如不小于约37nm、不小于39nm、不小于41nm、不小于43nm、或不小于45nm。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于SEM测量法的平均粒度可以是不大于55nm，如不大于约53nm、不大于约51nm、不大于约49nm、不大于约47nm、或不大于约45nm。该掺杂的氧化镥粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的 氧化镥粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是不小于约40nm至不大于约50nm。
在一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是不小于约20nm，如不小于约22nm、不小于约24nm、不小于约26nm、不小于约28nm、或不小于30nm。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于XRD测量法的平均化粒度可以是不大于40nm，如不大于约38nm、不大于约36nm、不大于约34nm、不大于约32nm、或不大于约30nm。该掺杂的氧化镥粉末具有的基于XRD测量法的平均化粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于XRD测量法的平均化粒度可以是不小于约25nm至不大于约35nm。
在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是不小于约85nm，如不小于约90nm、不小于约95nm、不小于约100nm。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是不大于约125nm，如不大于约120nm、不大于约115nm、不大于约110nm。该掺杂的氧化镥粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是不小于约100nm至不大于约110nm。
在以上和以下粒度的任何一种中，该平均化的粒度可以是一个平均粒度或中值粒度。
在一个实施方案中，该掺杂的镥粉末具有：范围从约30nm至约65nm的基于BET比表面积的平均化粒度；范围从约10m2/g至约20m2/g的比表面积；以及范围从约9.0g/cm3至约10.0g/cm3的密度。在一个具体实施方案中，该掺杂的镥粉末具有：范围从约40nm至约46nm的基于BET比表面积的平均化粒度；范围从约12m2/g至约18m2/g的比表面积；以及范围从约9.3g/cm3至约9.5g/cm3的密度。
图5和6示出了一种掺杂的氧化镥粉末的一个实施方案，该粉末确切地是LuAG：0.5mole％Pr，具有：接近球形形状的颗粒；约15.3m2/g的比表面积；约9.4g/cm3的密度；约42nm的基于BET比表面积的平均粒度；约30nm的通过XRD方法测得的平均粒度；在约40nm至约50nm范围内的通过SEM方法测得的平均粒度；以及约106nm的基于激光衍射测量法的D50粒度。
转向该氧化铝粉末的物理特性，在一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的比表面积为不小于约18m2/g，如不小于约20m2/g、或不小于约22m2/g。在另一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的比表面积是不大于约40m2/g，如不大于约35m2/g、不大于约30m2/g、或不大于约25m2/g。该氧化铝粉末的比表面积可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的比表面积可以是在不小于约18m2/g至不大于约30m2/g的范围内。
在一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的密度是不小于约3.0g/cm3，如不小于约3.3g/cm3、不小于约3.5g/cm3、不小于约3.7g/cm3、或不小于约3.9g/cm3。在另一个实施方案中，该掺杂的氧化铝粉末具有的密度是不大于约4.75g/cm3，如不大于约4.5g/cm3、不大于约4.25g/cm3、或不大于约4.0g/cm3。该氧化铝粉末的密度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化镥粉末具有的密度可以是在不小于约3.5g/cm3至不大于约4.3g/cm3的范围内。
在一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于BET比表面积的平均化粒度可以是至少约55nm，如至少约60nm或至少约65nm。在另一个实施方案中，该氧化镥粉末具有的基于BET比表面积的平均粒度可以是不大于约85nm，如不大于约80nm、或不大于约75nm。该氧化铝粉末具有的基于BET比表面积的平均化粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该掺杂的氧化铝粉末具有的基于BET比表面积的平均粒度可以是至少约65nm至不大于约75nm。
在另一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是不小于约55nm，如不小于约60nm、不小于约65nm。在另一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是不大于约85nm，如不大于约80nm、不大于约75nm。该氧化铝粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于SEM测量法的平均化粒度可以是不小于约65nm至不大于约75nm。
在另一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于激光衍射测量法的平均化D50粒度可以是不小于约40nm，如不小于约50nm、不小于约60nm、不小于约70nm。在另一个实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是不大于约100nm，如不大于约90nm、不大于约80nm、不大于约75nm。该氧化铝粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该氧化铝粉末具有的基于激光衍射测量法的D50粒度可以是不小于约40nm至不大于约100nm。
在以上和以下粒度的任何一种中，该平均化的粒度可以是一个平均粒度或一个中值粒度。
在一个实施方案中，该氧化铝粉末具有：范围从至少约65nm至约75nm的基于BET比表面积计算出的平均化粒度；范围从至少约18m2/g至约25m2/g的比表面积；以及范围从至少约3.5g/cm3至约4.3g/cm3的密度。
图7和图8示出了一种氧化铝粉末的一个实施方案，该粉末具有：接近球形形状的颗粒；约22.7m2/g的比表面积；约3.9g/cm3的密度；约70nm的基于BET比表面积的平均粒度；约70nm的通过SEM方法测得的平均粒度、以及在约40nm至小于100nm范围内的基于激光衍射测量法的D50粒度。
任何展现出以上描述的具体特性组合的、掺杂的氧化镥粉末或氧化铝粉末都将适合用于生产多晶掺杂的镥铝石榴石材料的实施方法中。合适的 掺杂氧化镥粉末可商购自Saint-Gobain Research(Shanghai)Co.Ltd.(中国，上海)。合适的氧化铝粉末可商购自Saint-Gobain Ceramics and Plastics，Inc(Worcester，Massachusetts，USA)。
如图2中所示，在一个具体实施方案中，用于形成一种合适的掺杂的氧化镥粉末的方法200包括：将将氧化镥以及一种镧系元素的氧化物溶解在过量硝酸中以形成一个母体盐溶液(活动201)；将氢氧化铵与碳酸氢铵混合以形成一种沉淀剂溶液(活动203)；将该沉淀剂溶液加入该母体盐溶液中以形成一种掺杂的镥前体(活动205)；收集该掺杂的镥前体(活动207)；并且煅烧该掺杂的镥前体以形成一种掺杂的氧化镥粉末(活动209)。
在以上方法中，所加入的掺杂剂量值由氧化镥量值的等量降低所抵偿。例如，在一个实施方案中，如果掺杂剂浓度设定在0.5mole％，则这由该氧化镥的等量降低来抵偿。同样，若希望的话可以在收集该掺杂的镥前体之前使活动205过程中形成的所得悬浮体老化，例如长达24小时，或者相反地可立即进行收集。在活动207的过程中收集该掺杂的镥前体沉淀物可以通过不同技术(包括：过滤、倾析、或离心作用)中的任何一种来完成、并且可以包括对该掺杂的镥前体的洗涤和干燥。可以在活动209中的煅烧之前将该掺杂的镥前体粉碎。
回到图1，在活动101，使用了化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和含铝化合物，如氧化铝粉末。在一个实施方案中，将化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和含铝化合物与一种含硅化合物和一种溶剂混合在一起以形成一种混合物。任选地，该混合物还可以包括一种分散剂。在一个实施方案中，该混合物包括化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和含铝化合物、一种含硅化合物、一种溶剂、以及一种分散剂。
在活动101过程中，该含硅化合物作为一种烧结助剂起作用。在一个实施方案中，该含硅化合物是一种氧化硅。在另一个实施方案中，该含硅化合物是一种硅酸酯化合物。在一个具体的实施方案中，该硅酸盐化合物是四乙基原硅酸酯。在一个实施方案中，该混合物中的含硅化合物量值是不小 于该氧化镥粉末及含铝化合物的组合总重的约0.01wt％，如不小于约0.03wt％、或不小于约0.05wt％。在另一个实施方案中，该混合物中的含硅化合物量值是不大于该氧化镥粉末及含铝化合物的组合总重的约1.0wt％，如不大于约0.09wt％、或不大于约0.08wt％。该混合物中的含硅化合物量值可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，原硅酸四乙基酯在该混合物中存在的量值范围是从该氧化镥粉末及含铝化合物的组合总重的至少约0.05wt％至不大于约0.8wt％。
在一个实施方案中，该溶剂具有一个羟基。在另一个实施方案中，该溶剂是一种甲硅烷基物或一种醇。在另一个实施方案中，该溶剂是一种具有一至六个构成碳的醇。在一个具体的实施方案中，该溶剂是乙醇。在一个实施方案中，该混合物中的溶剂量值是该混合物体积的至少约1％，如该混合物体积的至少约5％、或该混合物体积的至少约8％。在另一个实施方案中，该混合物中的溶剂量值是不大于该混合物体积的约20％，如不大于该混合物体积的约15％、或不大于该混合物体积的约12％。该混合物中的溶剂量值可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体的实施方案中，该混合物中的溶剂量值是在按该混合物体积计约8％至约12％的范围内。
尽管是任选的，该混合物可以包括一种分散剂。在一个实施方案中，该分散剂可以是一种聚醚多元醇(PEG)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)、或它们的组合。在一个实施方案中，该混合物中的分散剂量值是大于该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的约0.5wt％，如大于约0.75wt％、或大于约1.0wt％。在另一个实施方案中，该混合物中的分散剂量值是小于该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的约3.0wt％，如小于约2.0wt％、或小于约1.5wt％。该混合物中的分散剂量值可以是在包含以上任何一对上下限值的范围内。在一个具体实施方案中，该混合物中的分散剂量值是在该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的约0.8wt％至约1.5wt％的范围内。
在活动101过程中，混合该混合物可以通过用于混合纳米尺寸的粉末的任何适当的方法或装置来完成，包括：转鼓混合器、对流混合器、流化 床混合器、高剪切混合器、超声混合器、介质研磨机、锤磨机、或球磨机。混合涉及到为了实现混合物的足够均一性所消耗的并且输入给混合物的能量的量。取决于混合方法或装置，某些混合参数可以改变，但为了实现混合物的足够均一性而输入给混合物的能量的量仍将是相当的。在一个实施方案中，该混合方法是球磨。本领域普通技术人员将认识到对于不同的事实方案，可以调整多个混合参数。这样的调整是本领域技术人员已知的。
转向活动103，将该混合物成型为一个生坯。成型可以通过陶瓷领域已知的不同方法中的任意一种来完成，这些方法包括浇注；如滑移浇铸、壳模浇铸(shell casting)、网式浇注、液压浇注、凝胶灌制、以及带式流延；模制，包括注塑模制；以及粉末压制操作，包括干式压制、等静压压制、以及湿袋法压制。等静压压制可以是热等静压压制或冷等静压压制。在一个具体实施方案中，这种成型可以包括将该混合物粒化以形成一种成粒的混合物并且压制该成粒的混合物以形成一个生坯。
在活动103的过程中，可以进行成型以便生产一种具有规则或不规则形状(包括几何形状)的生坯。在一个实施方案，该生坯、并且因此所得的闪烁体材料可以处于下组中任何一种的形式，该组由以下各项组成：厚片、薄片、盘、杆、立方体、矩形棱柱、四面体、角锥体、锥形体、和球体。在一个特别的实施方案中，该生坯被成型为一个盘。
在活动105过程中，将生坯烧结以形成一种多晶掺杂的镥铝石榴石材料。烧结可以通过本领域已知的不同方法和装置来完成。在一个实施方案中，该生坯的烧结在真空下发生。在另一个实施方案中，该生坯的烧结在氢气气氛中发生。在一个实施方案中，这种烧结发生在至少约1650℃到至少约1850℃范围内的烧结温度下。这种烧结可以进行范围从至少约4小时至不大于约12小时的一段时间。在一个具体实施方案中，将该生坯在一个真空炉中在至少约1700℃至不大于约1800℃范围内的一个烧结温度下烧结范围从至少约4小时至不大于约12小时的一段时间。
所得的多晶掺杂的镥铝石榴石材料具有许多有用的特性，特别是就用作闪烁体材料而言。在更详细说明这些有用特性之前，我们转向一种生产多晶掺杂的镥铝石榴石材料的方法的一个替代实施方案。
图3示出了形成多晶掺杂的镥铝石榴石材料的一个实施方案，包括：获得一种掺杂的氧化镥粉末(活动301)；获得一种氧化铝粉末(活动303)；任选地，调节该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末之一或二者(活动305)；提供化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末(活动307)；将化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末与一种硅酸酯化合物及一种溶剂进行混合以形成一种混合物(活动309)；任选地，通过添加一种粘结剂使该混合物粒化以形成一种成粒的混合物(活动311)；将该粒化的混合物压制以形成一个生坯(活动313)；加热该生坯以去除一种有机材料(活动315)；并且烧结该生坯以形成该多晶掺杂的镥铝石榴石材料(活动317)。
如以上所述，任何展现出以上描述的具体特性组合的、掺杂的氧化镥粉末或氧化铝粉末都将适合用于生产多晶掺杂的镥铝石榴石材料的实施方法300中。合适的掺杂氧化镥粉末可获自Saint-Gobain Research(Shanghai)Co.Ltd.(中国，上海)或根据图2所展示的并且在以上进行描述的方法来生产。合适的氧化铝粉末可获自Saint-Gobain Ceramics and Plastics，Inc(Worcester，Massachusetts，USA)。
在活动305过程中，调节该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末之一或二者是任选的，但是可以进行以便实质性地消除污染物如来自这些粉末的残余湿气或有机材料。粉末调节可以帮助提高所得的多晶掺杂的镥铝石榴石材料的透明度。粉末调节涵盖了对来自该掺杂的氧化镥粉末及氧化铝粉末的残余有机材料、或残余湿气、或二者的实质性消除。如果对于该掺杂的氧化镥粉末或氧化铝粉末可能包含残余有机材料或残余湿气这点并不是主要关心的，那么在混合这些粉末之前不需要进行粉末调节。粉末调节可以包括煅烧、干燥、或二者。
如果不知道这些粉末之一或二者是否被认为包含了有机材料，则可以通过煅烧来调节这些粉末之一或二者。在一个实施方案中，煅烧可以在至少约650℃至不大于约1100℃的温度下进行。煅烧可以进行约一至八个小时的时间。煅烧可以在任何适当的加热炉或烘箱如马弗炉中进行。在一个实施方案中，煅烧在约1000℃的温度下在一个马弗炉中进行约四小时。
如果仅仅关心湿气的存在，则可以通过干燥来调节这些粉末之一或二者。在一个实施方案中，干燥可以在至少约120℃至约200℃的温度下进行。干燥可以进行约一至八个小时的时间。干燥可以在任何适当的加热炉或烘箱如干燥烘箱中进行。在一个具体实施方案中，干燥在约180℃的温度下在一个马弗炉中进行约8小时。
在活动307的过程中，在整个生产工艺的过程中提供并且维持化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末及氧化铝粉末将有助于提高所得多晶掺杂的镥铝石榴石闪烁体材料的透明度。
在活动309过程中，将化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末及氧化铝粉末与一种硅酸酯化合物及一种溶剂进行混合以形成一种混合物是如以上关于图1所描述的进行。
在活动311的过程中，粒化该混合物是任选的，但是可以进行，以改进该混合物的可处理性，比如当该混合物的颗粒的尺寸超细时(约50nm或更小)。粒化也可以促进生坯的形成。在一个实施方案中，该混合物经受了粒化而形成一种成粒的混合物。粒化可以通过不同的方法来完成，这些方法包括向该混合物中加入一种粘结剂并且喷雾干燥、筛网造粒、冷冻干燥、或真空造粒。该粘结剂可以是一种有机化合物，如一种聚乙烯醇(PVA)。在一个实施方案中，将粘结剂加入该混合物中，然后将该混合物筛分以形成一种成粒的混合物。在一个具体实施方案中，加入混合物中的PVA的量是处于混合物中的每20g组合的掺杂氧化镥粉末及氧化铝粉末为约1g PVA的一个比率。
在活动313的过程中，压制该成粒的混合物以形成生坯可以在一个或多个顺序的步骤中通过相同或不同的压制技术来完成。压制包括干法压制、等静压压制、湿袋法压制、或它们的组合。等静压压制可以是热等静压压制或冷等静压压制。
在活动315的过程中，加热该生坯以去除一种或多种残余有机材料可能有助于促进烧结并且提高所得的多晶掺杂的镥铝石榴石材料的透明性。在一个实施方案中，该生坯经受了热处理以去除任何残余的有机化合物。在一个实施方案中，该生坯在范围从至少约600℃到不大于约1000℃的温度下被加热。这种加热可以进行范围从至少约0.5小时至不大于约4小时的一段时间。在一个具体实施方案中，在压制之后将该生坯在范围从至少约750℃至不大于约850℃的一个温度下加热范围从至少约1小时至不大于约3小时的一段时间。
在活动317的过程中，烧结该生坯可以使用以上关于图1所描述的任意一个实施方案来进行。
图4示出了形成多晶掺杂镥铝石榴石材料的一种方法的另一个实施方案，包括：获得一种掺杂的氧化镥粉末(活动401)；获得一种氧化铝粉末(活动403)；任选地，调节该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末之一或二者(活动405)；提供化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末(活动407)；将化学当量量值的该掺杂的氧化镥粉末和氧化铝粉末与一种硅酸酯化合物及一种溶剂进行混合以形成一种混合物(活动409)；任选地，通过添加一种粘结剂而使该混合物粒化以形成一种成粒的混合物(活动411)；干法压制该成粒的混合物以形成一个生坯(活动413)；进行该生坯的冷等静压压制(活动415)；加热该生坯以去除一种有机材料(活动417)；并且烧结该生坯以形成该多晶掺杂的镥铝石榴石材料(活动419)。
活动401至411可以使用以上关于图3所描述的任意一个实施方案来进行。
在活动413的过程中，干法压制该成粒的混合物以形成生坯可以通过本领域已知的不同方法和装置来完成。在一个实施方案中，干法压制可以在至少约10MPa至不大于50Mpa的压力范围内进行。在一个实施方案中，将该成粒的混合物在至少约20MPa至不大于40MPa的范围内的一个压力下干法压制范围从约1分钟至约15分钟的一段时间以形成一个生坯。
在活动415的过程中，可以对该生坯进行等静压压制。在一个实施方案中，这种等静压压制是冷等静压压制。这种冷等静压压制可以在范围从至少约120MPa至不大于约500Mpa的压力下进行。这种冷等静压压制进行了范围从至少约10分钟至不大于约60分钟的一段时间。在一个具体实施方案中，在干式压制之后将该生坯经受在范围从至少约180MPa至不大于约210MPa的压力下的冷等静压压制，持续范围从至少约10小时至不大于约60小时的一段时间。
活动417至419可以使用以上关于图3所描述的任意一个实施方案来进行，使得生产出一种多晶掺杂镥铝石榴石材料。
所得的多晶掺杂镥铝石榴石材料在活动412过程中的抛光之前不需要经受任何进一步的加热操作，但是希望的话可以进行退火。在一个实施方案中，该多晶掺杂镥铝石榴石材料在烧结之后不经受任何的退火或其他热处理。在另一个实施方案中，可以将该多晶掺杂镥铝石榴石在烧结之后在范围从约1400℃至约1800℃的温度下于环境气氛或还原性气氛中退火大于1小时但小于20小时的一段时间。
在活动421的过程中，可以进行该多晶掺杂镥铝石榴石材料的抛光。在一个实施方案中，将该多晶掺杂镥铝石榴石材料在两面上均抛光。图9示出了一种多晶掺杂的镥铝石榴石材料的一个实施方案，该材料在两面上均被抛光、并且具有约15.5mm的直径和约为4mm的厚度。
所得的多晶掺杂镥铝石榴石材料具有许多有用的特性，特别是就用作闪烁体材料而言，例如与其他具有相同厚度的多晶掺杂镥铝石榴石材料相比更高的电磁辐射透光度。在一个实施方案中，该多晶掺杂镥铝石榴石材料 具有在电磁波谱的一个或多个波长处可测得的最大电磁辐射透光度。在另一个实施方案中，该多晶掺杂镥铝石榴石在可见光谱内是透明的。在另一个实施方案中，该多晶掺杂镥铝石榴石材料具有在可见光谱内的至少约75％的一个(第一)最大透光度；对于350nm至420nm范围内的波长为至少约65％的一个(第二)最大透光度；或它们的任何组合；其中该可见光谱内的(第一)最大透光度以及350nm至420nm范围内的(第二)最大透光度是基于4mm的样品厚度而测得的。
高水平的透光度与样品的厚度有重要关系，因为透光度随着材料厚度的增大而降低。烧结的多晶陶瓷可具有一种复杂的微结构，包括晶粒、晶粒边界、第二相以及孔。微结构的这些特征中的任何一个单独地或组合地可以显著损害该多晶材料的光学特性。
根据文献，镥铝石榴石的一种理想的单晶体在可见光谱内的理论透光度是83.3％。出于对比，图10和图11是使用UV-Vis-NIR光谱仪所准备的根据对于一种多晶掺杂的LuAG材料(即具有15.5mm直径和约4mm厚度的一个LuAG：0.5％Pr盘)的实施方案的波长的电磁辐射的百分比透光度图。图10示出了在可见光谱内大于75％的最大透光度、对于350nm至420nm范围内的波长为约70％的最大透光度、还以及在光谱的近红外部分内接近80％的透光度。图11示出了在可见光谱内大于75％的最大透光度、以及对于350nm至420nm范围内的波长为约70％的最大透光度。图9是该15.5mm直径、约4mm厚的LuAG：0.5％Pr圆盘的一张照片，它示出了穿过该圆盘清晰可见并且容易读出的字母。
转向该多晶掺杂镥铝石榴石材料的物理特征，正如该生坯的形状和尺寸可以改变，所以所得多晶掺杂镥铝石榴石材料的形状和尺寸可以改变。在一个实施方案中，闪烁体材料的长度范围可以从至少约0.5mm至不大于约1000mm.在另一个实施方案中，该闪烁体材料的长度是在约5mm至约50mm的范围内。图9示出了一个具体实施方案，具有约15.5的长度(直径)。
在一个实施方案中，该多晶掺杂镥铝石榴石材料的宽度可以是至少约0.5mm到不大于约1000mm。在另一个实施方案中，该闪烁体材料的宽度是在约5mm至约50mm的范围内。图9示出了一个具体实施方案，具有约15.5mm的宽度(直径)。
在一个实施方案中，该多晶掺杂镥铝石榴石材料的厚度是至少约0.1mm到不大于约100mm。在一个具体实施方案中，该闪烁体材料的厚度是在约0.5mm至约10mm的范围内。图9示出了一个具体实施方案，具有约4.0的厚度。
在一个具体实施方案中，一种闪烁体材料包括一种掺杂的多晶镥铝石榴石材料，它具有在可见光谱内的至少约75％的一个第一最大透光度；对于350nm至420nm范围内的波长为至少约65％的一个第二最大透光度；或它们的任何组合；其中该第一最大透光度以及第二最大透光度是基于4mm的样品厚度而测得的。
在一个具体实施方案中，一种闪烁体材料包括一种掺杂的多晶镥铝石榴石，它在厚度大于2.0mm时包括：在可见光谱内为至少约75％的最大透光度；对于350nm至420nm范围内的波长为至少65％的最大透光度；或它们的任何组合。
在另一个实施方案中，一种闪烁体材料包括一种多晶的镥铝石榴石，它掺杂有约0.1mole％至约10mole％的Ce、Pr、Tb或它们的组合；并且其中该闪烁体材料具有：在至少2.5mm的厚度时在可见光谱内为至少约75％的最大透光度；在至少2.5mm的厚度时对于350nm至420nm范围内的波长为至少65％的最大透光度；或它们的任何组合。
在另一个实施方案中，用于形成一种多晶掺杂镥铝石榴石材料的方法包括：将一种掺杂的氧化镥粉末、一种含铝化合物、一种含硅化合物、以及一种溶剂进行混合以形成一种混合物；将该混合物成型以形成一个生坯；并且烧结该生坯以形成该多晶的闪烁体材料。
在另一个实施方案中，用于制造一种多晶掺杂镥铝石榴石材料的方法包括：将一种掺杂的氧化镥粉末、一种含铝化合物、一种含硅化合物、以及一种溶剂进行混合以形成一种混合物；通过添加一种粘结剂而粒化该混合物以形成一种成粒的混合物；压制该成粒的混合物以形成一个生坯；加热该生坯以除去一种有机材料；并且烧结该生坯以形成该多晶的闪烁体材料。
在另一个实施方案中，用于制造一种透明的多晶掺杂镥铝石榴石材料的方法包括：将一种掺杂的氧化镥粉末、一种氧化铝粉末、一种硅酸酯化合物、以及一种溶剂进行混合以形成一种混合物；通过添加一种粘结剂而粒化该混合物以形成一种成粒的混合物；干法压制该成粒的混合物以形成一个生坯；进行该生坯的冷等静压压制；加热该生坯以去除一种有机化合物；烧结该生坯以形成该多晶掺杂镥铝石榴石材料；并且抛光该多晶掺杂镥铝石榴石材料。
实例1-合成Lu3Al5O12：0.5％Pr
称量起始粉末以获得Lu2.985Pr0.015Al5O12。
获得高纯度(99.99％)的Lu2O3：0.5at％Pr粉末(约0.4wt％of Pr)23.856g(Saint-Gobain Research(Shanghai)Co.Ltd.)。获得高纯度(99.99％)的Al2O3粉末10.196g(Saint-Gobain Ceramics and Plastics，Inc.，Worcester，Massachusetts，USA)。获得高纯度(99.99％)的Al2O3珠粒200g(Saint-Gobain Ceramics and Plastics，Inc.，Worcester，Massachusetts，USA)。
该Lu2O3：0.5at％Pr粉末具有9.42g/cm3的密度以及15.3m2/g的比表面积。该Lu2O3：0.5at％Pr的平均粒度基于BET比表面积是约46nm、基于XRD是约30nm、并且基于SEM是在约40至50nm的范围内。该Lu2O3：0.5at％Pr粉末具有约106nm的D50。
该Al2O3粉末具有3.93g/cm3的密度以及22.7m2/g的比表面积。该Al2O3粉末的平均粒度是基于BET比表面积为约70nm并且具有小于10nm的D50。
将这些粉末和珠粒与0.2g的原硅酸四乙基酯(作为烧结助剂)以及50ml的无水乙醇进行组合，并且在一台Fritsch P5行星式球磨机器(Fritsch GmbH，Idar-Oberstein，Germany)中以约180RPM球磨11小时。这些球是氧化铝并且具有与粉末及珠粒的重量5∶1的重量比。
为了改善可处理性，通过添加10.5g的8.0wt％PVA水溶液接着干燥并筛分来进行造粒。
在一个双重作用的模具中于约30Mpa的压力下将该成粒的混合物干法压制约十分钟，以形成一个20mm直径的圆盘。
移除该圆盘然后在约200MPa的压力下通过湿袋法进行约30分钟的冷等静压压制。
移除该圆盘并在800℃下加热两小时以去除有机材料。
然后将该圆盘在一个真空炉中于约1780℃的烧结温度下烧结约12小时。得到一个透明的多晶的LuAG：0.5％Pr圆盘。
不进行圆盘的退火。
将该圆盘的双面均抛光至镜面光洁度，从而产生了如图9所示的圆盘，它具有15.5mm的直径和约4mm的厚度。
使用一台Cary 5000UV-Vis-NIR光谱仪(Varian，USA)在从200nm至约2500nm的波长下测试电磁辐射透光度。可见光谱内的最大％透光度是大于约75％，如图10和图11中所示。使用一台FLSP920光谱仪-荧光计(Edinburgh Instruments，United Kingdom)测试UV光源所激发出的荧光光谱。这些波谱指示了约283nm的激发波长和约308nm的发射波长。荧光衰减光谱指示了约20.02纳秒的初级衰减时间(primary decay time)。
应注意，并不要求以上在一般性说明或这些实施方式中说明的所有这些活动，可以不要求一项特定活动的一个部分，并且除了所描述的那些之外可以进行一种或多种另外的活动。仍进一步地，将这些活动列出的顺序并不必须是进行它们的顺序。
以上对于多个具体的实施方案说明了多种益处、其他的优点、以及对问题的解决方案。然而，这些益处、优点、对问题的解决方案、以及任何一项或多项特征(它们可以致使任何益处、优点、对问题的解决方案发生或变得更突出)不得被解释为是任何或所有权利要求的一个关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。
在此描述的这些实施方案的说明和展示旨在提供不同的实施方案的结构的一般理解。这些说明和展示不旨在用作使用在此描述的这些结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的一个全面的和综合的描述。分开的实施方案也可以以一个单一的实施方案的组合被提供，并且与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括在该范围之内的每一个值。对于熟练的技术人员，仅在阅读本说明书之后可以清楚许多其他实施方案。其他实施方案可以被使用并且从本披露衍生，这样无需背离本披露的范围即可进行一个结构代换、逻辑代换、或另一种变更。因此，本披露内容应被认为是说明性的而不是限制性的。
Claims (76)
1.一种闪烁体材料，包括：
一种掺杂的多晶镥铝石榴石，它在厚度大于2.0mm时具有：
一个在可见光谱内为至少约75％的最大透光度；
一个对于350nm至420nm的范围内的波长为至少约65％的最大透光度；或者
它们的任何组合。
2.如权利要求1所述的闪烁体材料，进一步具有一个对于500nm至600nm的范围内的波长为至少约75％的最大透光度。
3.如权利要求2所述的闪烁体材料，进一步具有一个对于2000nm至2500nm的范围内的波长为至少约75％的最大透光度。
4.如权利要求1所述的闪烁体材料，其中，该闪烁体材料掺杂有一种掺杂剂，该掺杂剂是一种镧系元素。
5.如权利要求1所述的闪烁体材料，其中该闪烁体材料掺杂有一种掺杂剂，该掺杂剂是下组中的至少一种，该组由以下各项组成：La、Ce、Pr、Nd、Pr、Sm、Eu、Ga、Tb、Dy、Ho、Eb、Tm、Yb、以及它们的组合。
6.如权利要求1所述的闪烁体材料，其中该闪烁体材料掺杂有一种掺杂剂，该掺杂剂是下组中的至少一种，该组由以下各项组成：Ce、Pr、Tb、以及它们的组合。
7.如权利要求1所述的闪烁体材料，其中，该闪烁体材料掺杂有一种掺杂剂，该掺杂剂是Ce、Pr、或Tb。
8.如权利要求1所述的闪烁体材料，其中，该闪烁体材料掺杂有一种掺杂剂，该掺杂剂是Pr。
9.如权利要求4所述的闪烁体材料，其中，掺杂剂的量值是至少约0.1mole％、约0.5mole％、或约1.0mole％。
10.如权利要求4所述的闪烁体材料，其中，掺杂剂的量值是不大于约1mole％、约3mole％、约5mole％、或约10mole％。
11.如权利要求4所述的闪烁体材料，其中，掺杂剂的量值是在约0.1mole％至约3mole％的范围内。
12.如权利要求1所述的闪烁体材料，具有的厚度是至少约0.5mm、至少约1.0mm、至少约2.0mm、至少约3.0mm、至少约4.0mm。
13.如权利要求1所述的闪烁体材料，具有的厚度是不大于约100mm、不大于约50mm、不大于约10mm。
14.如权利要求1所述的闪烁体材料，具有的厚度是在约0.5mm至10mm厚度的范围内。
15.如权利要求1所述的闪烁体材料，其中该闪烁体材料是处于下组中任何一种的形式，该组由以下各项组成：厚片、薄片、盘、杆、立方体、矩形棱柱、四面体、角锥体、锥形体、和球体。
16.一种闪烁体材料，包括：
一种掺杂的多晶镥铝石榴石，它具有
一个在可见光谱内为至少约75％的第一最大透光度；
一个对于350nm至420nm的范围内的波长为至少约65％的第二最大透光度；或者
它们的任何组合，
其中该第一最大透光度和该第二最大透光度是基于4mm的样品厚度而测得的。
17.一种闪烁体材料，包括：
一种多晶的镥铝石榴石，它掺杂有约0.1mole％至约10mole％的Ce、Pr、Tb或它们的组合；并且其中该闪烁体材料具有：
一个基于至少2.5mm的样品厚度在可见光谱内为至少约75％的最大透光度；
一个基于至少2.5mm的样品厚度对于350nm至420nm的范围内波长为至少约65％的最大透光度；或者
它们的任何组合。
18.用于制造一种多晶掺杂镥铝石榴石材料的方法，包括：
将一种掺杂的氧化镥粉末、一种含铝化合物、一种含硅化合物、以及一种溶剂进行混合以形成一种混合物；
将该混合物成型以形成一个生坯；并且
烧结该生坯以形成该多晶掺杂的镥铝石榴石材料。
19.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的比表面积为不小于约10m2/g、不小于约11m2/g、不小于约12m2/g。
20.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的比表面积为不大于约20m2/g、不大于约18m2/g、或者不大于约17m2/g。
21.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的比表面积是范围从不小于约12m2/g至不大于约17m2/g。
22.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的密度为不小于约9.0g/cm3、不小于约9.1g/cm3、或者不小于约9.2g/cm3。
23.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的密度为不大于约9.8g/cm3、不大于约9.7g/cm3、或者不大于约9.6g/cm3。
24.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的密度是范围从不小于约9.3g/cm3至不大于约9.5g/cm3。
25.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的平均化粒度为至少约40nm、至少约42nm、或至少约44nm。
26.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的平均化粒度为不大于约50nm、不大于约48nm、或不大于约46nm。
27.如权利要求18所述的方法，其中，该掺杂的镥粉末具有的平均化粒度为至少约40nm到不大于约46nm。
28.如权利要求18所述的方法，其中该掺杂的镥粉末具有：
范围从约12m2/g至约18m2/g的比表面积；
范围从约9.3g/cm3至约9.5g/cm3的密度；以及
范围从约40nm至约46nm的平均化粒度。
29.如权利要求18所述的方法，其中该掺杂的氧化镥粉末掺杂有下组中的至少一种掺杂剂，该组由以下各项组成：La、Ce、Pr、Nd、Pr、Sm、Eu、Ga、Tb、Dy、Ho、Eb、Tm、Yb、以及它们的组合。
30.如权利要求18所述的方法，其中该掺杂的镥粉末中包含的掺杂剂为至少约0.1mole％、约0.5mole％、或者约10mole％。
31.如权利要求18所述的方法，其中，掺杂剂的量值是不大于约1mole％、约3mole％、约5mole％、或约10mole％。
32.如权利要求18所述的方法，其中，掺杂剂的量值是在约0.1mole％至约3mole％的范围内。
33.如权利要求18所述的方法，其中，该含铝化合物是一种氧化铝粉末。
34.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的比表面积为不小于约18m2/g、不小于约20m2/g、不小于约22m2/g。
35.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的比表面积为不大于约40m2/g、不大于约35m2/g、或者不大于约30m2/g。
36.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的比表面积是范围从不小于约18m2/g至不大于约25m2/g。
37.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的密度为不小于约3.5g/cm3、不小于约3.7g/cm3、或者不小于约3.9g/cm3。
38.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的密度为不大于约4.5g/cm3、不大于约4.25g/cm3、或者不大于约4.0g/cm3。
39.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的密度是范围从不小于约3.5g/cm3至不大于约4.3g/cm3。
40.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的平均化粒度为至少约55nm、至少约60nm、或至少约65nm。
41.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的平均化粒度为不大于约85nm、不大于约80nm、或不大于约75nm。
42.如权利要求33所述的方法，其中，该氧化铝粉末具有的平均化粒度为不小于约65nm到不大于约75nm。
43.如权利要求33所述的方法，其中该氧化铝粉末具有：
范围从约18m2/g至约25m2/g的比表面积；
范围从约3.5g/cm3至约4.3g/cm3的密度；以及
范围从约65nm至约75nm的平均化粒度。
44.如权利要求18所述的方法，其中，该含硅化合物是一种氧化硅。
45.如权利要求18所述的方法，其中，该含硅化合物是一种硅酸酯化合物。
46.如权利要求45所述的方法，其中该硅酸盐化合物是原硅酸四乙基酯。
47.如权利要求46所述的方法，其中，该原硅酸四乙基酯是该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的至少约0.1wt％、至少约0.3wt％、或至少约0.5wt％。
48.如权利要求46所述的方法，其中，该原硅酸四乙基酯是该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的不大于约1.0wt％、不大于0.9wt％、或不大于约0.8wt％。
49.如权利要求46所述的方法，其中，该原硅酸四乙基酯的量值范围是该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的至少约0.5wt％到不大于0.8wt％。
50.如权利要求18所述的方法，其中，该溶剂具有一个羟基基团。
51.如权利要求50所述的方法，其中，该化合物是一种甲硅烷基物或一种醇。
52.如权利要求51所述的方法，其中，该化合物是一种具有一至六个构成碳的醇。
53.如权利要求52所述的方法，其中该醇是乙醇。
54.如权利要求18所述的方法，其中，溶剂的量值是该混合物的体积的至少约1％、该混合物的体积的至少约5％、或该混合物的体积的至少约8％。
55.如权利要求18所述的方法，其中，溶剂的量值是按该混合物的体积计不大于约20％、按该混合物的体积计不大于约15％、或按该混合物的体积计不大于约12％。
56.如权利要求18所述的方法，其中，溶剂的量值是在按该混合物的体积计约8％至约12％的范围内。
57.如权利要求18所述的方法，其中，该混合物包含一种分散剂。
58.如权利要求57所述的方法，其中，该分散剂是一种聚醚多元醇、一种聚乙烯亚胺、一种聚丙烯酸、或它们的组合。
59.如权利要求58所述的方法，其中，该混合物中的分散剂量值是在该氧化镥粉末及含铝化合物的总重的约0.8wt％至约1.5wt％的范围内。
60.如权利要求18所述的方法，其中，该混合方法是球磨。
61.如权利要求18所述的方法，其中，该烧结是在真空下或在一种氢气气氛中发生。
62.如权利要求61所述的方法，其中，该烧结是在至少约1650℃到不大于约1850℃的范围内的烧结温度下发生。
63.如权利要求62所述的方法，其中，该烧结进行了范围从至少约4小时至不大于约12小时的一段时间。
64.用于制造一种多晶掺杂镥铝石榴石材料的方法，包括：
将一种掺杂的氧化镥粉末、一种含铝化合物、一种含硅化合物、以及一种溶剂进行混合以形成一种混合物；
通过添加一种粘结剂来粒化该混合物以形成一种成粒的混合物；
压制该成粒的混合物以形成一个生坯；
加热该生坯以去除一种有机材料；并且
烧结该生坯以形成该多晶的闪烁体材料。
65.如权利要求64所述的方法，其中，该粘结剂是一种有机化合物。
66.如权利要求65所述的方法，其中该粘结剂是一种聚乙烯醇。
67.如权利要求64所述的方法，其中该压制包括：首先对该成粒的混合物进行干法压制以形成该生坯、接着是该生坯的等静压压制。
68.如权利要求67所述的方法，其中该干法压制是在范围从至少约10MPa至不大于约50Mpa的压力下发生。
69.如权利要求67所述的方法，其中该等静压压制是冷等静压压制。
70.如权利要求69所述的方法，其中该冷等静压压制是在范围从至少约120MPa至不大于约500Mpa的压力下发生。
71.如权利要求70所述的方法，其中，该冷等静压压制进行了范围从至少约10分钟至不大于约60分钟的一段时间。
72.如权利要求64所述的方法，其中，该加热是在范围从至少约600℃到不大于约1000℃的范围内的温度下发生。
73.如权利要求72所述的方法，其中，该加热进行了范围从至少约0.5小时至不大于约4小时的一段时间。
74.用于制造一种透明的多晶掺杂镥铝石榴石材料的方法，包括：
将一种掺杂的氧化镥粉末、一种氧化铝化合物、一种硅酸酯化合物、以及一种溶剂进行混合以形成一种混合物；
通过添加一种粘结剂来粒化该混合物以形成一种成粒的混合物；
干法压制该成粒的混合物以形成一个生坯；
进行该生坯的冷等静压压制；
加热该生坯以去除一种有机化合物；
烧结该生坯以形成该多晶掺杂的镥铝石榴石材料；
将该多晶掺杂镥铝石榴石材料抛光。
75.如权利要求74所述的方法，进一步包括在混合之前调节该掺杂的氧化镥粉末和该氧化铝粉末之一或二者。
76.如权利要求74所述的方法，进一步包括在烧结之后将该透明的多晶掺杂镥铝石榴石材料退火大于1小时但小于20小时的一段时间。
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