CN103380194A - 闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器 - Google Patents

闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器 Download PDF

Info

Publication number
CN103380194A
CN103380194A CN2012800072441A CN201280007244A CN103380194A CN 103380194 A CN103380194 A CN 103380194A CN 2012800072441 A CN2012800072441 A CN 2012800072441A CN 201280007244 A CN201280007244 A CN 201280007244A CN 103380194 A CN103380194 A CN 103380194A
Authority
CN
China
Prior art keywords
scintillator
type crystal
crystal
carbuncle type
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012800072441A
Other languages
English (en)
Inventor
吉川彰
柳田健之
镰田圭
佐藤浩树
堤浩辅
远藤贵范
伊藤繁记
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Co Ltd
Tohoku Techno Arch Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Co Ltd
Tohoku Techno Arch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Co Ltd, Tohoku Techno Arch Co Ltd filed Critical Furukawa Co Ltd
Publication of CN103380194A publication Critical patent/CN103380194A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7706—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7767—Chalcogenides
    • C09K11/7769—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G01T1/2023—Selection of materials
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/249—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors specially adapted for use in SPECT or PET

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明的闪烁体用石榴石型晶体，其通过下述的通式（1）、通式（2）或通式（3）表示。通式（1）：Gd3-x-yCexREyAl5-zGazO12（1）（式（1）中，0.0001≤x≤0.15，0≤y≤0.1，2＜z≤4.5，RE是选自Y、Yb以及Lu中的至少一种）；通式（2）：Gd3-a-bCeaLubAl5-cGacO12（2）（式（2）中，0.0001≤a≤0.15，0.1＜b≤3，2＜c≤4.5）；或通式（3）：Gd3-p-qCerRE’qAl5-rGarO12（3）（式（3）中，0.0001≤p≤0.15，0.1＜q≤3，1＜r≤4.5；RE’是Y或Yb）。

Description

闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器
技术领域
本发明涉及闪烁体用石榴石型晶体、以及使用该石榴石型晶体的放射线检测器。
背景技术
闪烁体单晶在检测γ射线、X射线、α射线、β射线、中子线等的放射线检测器中使用，这种放射线检测器在正电子放射断层摄影（PET）装置或X射线计算机断层装置（CT装置）等医疗影像装置、高能量物理领域中的各种放射线计测装置、资源勘探装置等中广泛应用。通常，放射线检测器由闪烁体和受光元件构成，所述闪烁体吸收γ射线、X射线、α射线、β射线、中子线等，并将其转换成低能量的多个光子（闪烁光），所述受光元件接收闪烁体光，并将其转换成电信号等。在采用正电子放射断层摄影法（PET）的癌症诊断中，将微量的放射性同位素混合在具有聚集在癌细胞周围的性质的葡萄糖中并事先对患者进行给药，从中发出的伽玛射线通过闪烁体转换成多个低能量光子，使用光电二极管（photodiode，PD）、硅光电倍增管（Si-PM）、或光电倍增管（PMT）、或其他的光检测器将该光子转换成电信号，再使用PC等对电信号进行数据处理，由此得到图像等信息，找到癌症的位置。伽玛射线是沿180度正相反的方向射出1对2条，在PET装置中，放射线检测器（由闪烁体和光检测器构成）排列在圆周形上，伽玛射线所照射的两个位置的闪烁体发出光，光检测器将该光转换成电信号。通过后段的电路收集所有的该电信号，再使用软件重新构建图像。在高能量物理学中的放射线检测器中，操作过程也是一样的：闪烁体将放射线转换成多个低能量光子，使用光电二极管（PD）、硅光电倍增管（Si-PM）、或光电倍增管（PMT）、或其他的受光元件将该光子转换成电信号，再使用PC等对电信号进行数据处理。
PD或Si-PM特别是在放射线检测器或成像设备中具有广泛的用途。已知有各种PD，由硅半导体构成的PD或Si-PM，其灵敏度高的波长为450～700nm，在600nm附近灵敏度最高。因此，其与在600nm附近具有发光峰波长的闪烁体组合使用。在放射线成像中，使用闪烁体阵列与光检测器阵列的组合。作为光检测器，除位置敏感型PMT以外，还可以列举：半导体光检测器的阵列即PD阵列、雪崩·光电二极管·阵列（APD阵列）、盖格模式APD阵列等。通过使用光检测器确定闪烁体阵列的哪个像素发光，可以查明放射线进入了闪烁体阵列的哪个位置。
因此，在上述的适用于放射线检测器的闪烁体中，从检测效率的角度考虑，希望其密度高且原子序数大（光电吸收比高）；从高速响应的必要性或高能量分解能的角度考虑，希望其发光量多、荧光寿命（荧光衰减时间）短。另外，闪烁体的发光波长与光检测器的检测灵敏度高的波长范围一致也很重要。
目前，作为在各种放射线检测器中应用的优选的闪烁体，有具有石榴石结构的闪烁体。具有石榴石结构的闪烁体，其具有化学性质稳定、无裂开性或潮解性、加工性优异的优点。例如，在专利文献1中记载的利用来自Pr3+的4f5d能级的发光的具有石榴石结构的闪烁体，其荧光寿命短至40ns左右以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2006/049284号小册子
发明内容
但是，在专利文献1的技术中，发光峰波长为350nm以下的短波长，与由硅半导体构成的PD或Si-PM的灵敏度高的波长不一致。
本发明是鉴于上述情况而提出的，提供一种可以适宜地适用于放射线检测器、且荧光寿命短、具有高密度、高发光量及高能量分解能的闪烁体用晶体。
根据本发明的第1个方面，提供一种以通式（1）表示的闪烁体用石榴石型晶体：
Gd3-x-yCexREyAl5-zGazO12       （1）
〔式（1）中，0.0001≤x≤0.15，0≤y≤0.1，2＜z≤4.5，RE是选自Y、Yb以及Lu中的至少一种〕。
根据以通式（1）表示的闪烁体用石榴石型晶体，通过在以Ce作为发光元素、以Ga、Al和O作为必须成分并且包含Y、Yb以及Lu中的任意一种的石榴石型晶体中，含有Ga，可以使通过γ射线激发和发出荧光时的荧光成分的荧光峰波长与由硅半导体构成的PD或Si-PM的灵敏度高的波长一致。另外，在上述式（1）所示的晶体构成中，通过使Ga含量满足2＜z，使得能量带结构最佳化，并且从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移得到促进，其结果，荧光寿命变短，长寿命发光成分减少，同时发光量变高。而且，该闪烁体晶体具有高密度以及高的能量分解能。因此，可以实现能够适宜地适用于放射线检测器、且荧光寿命短、具有高密度、高发光量及高能量分解能的闪烁体用石榴石型晶体。
根据本发明的第2个方面，提供一种以通式（2）表示的闪烁体用石榴石型晶体：
Gd3-a-bCeaLubAl5-cGacO12       （2）
〔式（2）中，0.0001≤a≤0.15，0.1＜b≤3，2＜c≤4.5〕。
根据以通式（2）表示的闪烁体用石榴石型晶体，通过在以Ce作为发光元素、以Al和O作为必须成分并且包含Lu的石榴石型晶体中，含有Ga，可以使通过γ射线激发及发出荧光时的荧光成分的荧光峰波长与由硅半导体构成的PD或Si-PM的灵敏度高的波长一致。另外，在上述式（2）所示的晶体构成中，通过使Ga含量满足2＜c，使得能量带结构最佳化，并且从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移得到促进，其结果，荧光寿命变短，长寿命发光成分减少，同时发光量变高。而且，该闪烁体晶体具有高密度、高发光量及高能量分解能，特别是通过以0.1＜b≤3的范围包含Lu，可以形成高密度的晶体。因此，可以实现能够适宜地适用于放射线检测器、且荧光寿命短、具有高密度、高发光量及高能量分解能的闪烁体用石榴石型晶体。
根据本发明的第3个方面，提供一种以通式（3）表示的闪烁体用石榴石型晶体：
Gd3-p-qCepRE’qAl5-rGarO12       （3）
〔式（3）中，0.0001≤p≤0.15，0.1＜q≤3，1＜r≤4.5；RE’是Y或Yb〕。
根据以通式（3）表示的闪烁体用石榴石型晶体，通过在以Ce作为发光元素、以Al和O作为必须成分并且包含Y或Yb的石榴石型晶体中，含有Ga，可以使通过γ射线激发和发出荧光时的荧光成分的荧光峰波长与由硅半导体构成的PD或Si-PM的灵敏度高的波长一致。另外，在上述式（3）所示的晶体构成中，通过使Ga含量满足2＜r，使得能量带结构最佳化，并且从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移得到促进，其结果，荧光寿命变短，长寿命发光成分减少，同时发光量变高。而且，该闪烁体晶体具有高密度、高发光量及高能量分解能。因此，可以实现能够适宜地适用于放射线检测器、且荧光寿命短、具有高密度、高发光量及高能量分解能的闪烁体用石榴石型晶体。
根据本发明，还提供一种放射线检测器，其具备：由上述的闪烁体用石榴石型晶体构成的闪烁体；和检测上述闪烁体的发光的受光器。
根据本发明，提供一种能够适宜地适用于放射线检测器且具有高密度、高的发光量、短的荧光寿命和高的能量分解能的闪烁体用石榴石型晶体。
附图的简单说明
通过下面所述的优选的实施方式以及其所附带的下述附图，进一步明确上述目的、及其他的目的、特征和优点。
图1是说明测定用γ射线激发本发明的闪烁体用石榴石型晶体时的发光量和荧光衰减时间的装置的一个实例的图。
图2是说明用γ射线激发本发明的闪烁体用石榴石晶体时发光的荧光寿命短、且长寿命成分减少的原理的图。
图3是显示利用微下拉法制作的Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12晶体的激发·发光光谱的图。
图4是显示利用微下拉法制作的Gd2.97Ce0.03Al5O12晶体的激发·发光光谱的图。
图5是显示利用微下拉法制作的Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12晶体中的照射来自137Cs的γ射线并使用PMT（光电倍增管）得到的能量图谱的图。
图6是显示将Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12粘接在光电倍增管上，并照射252Cf中子线而得到的能量图谱的图。确认了通过Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12中所含的Gd与中子的（n，γ）反应释放的中子线被Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12吸收而产生的中子峰。
图7是显示利用微下拉法制作的Gd0.97Lu2Ce0.03Ga3.1Al1.9O12晶体的激发·发光光谱的图。
图8是显示利用微下拉法制作的Gd0.97Lu2Ce0.03Al5O12晶体的激发·发光光谱的图。
图9是显示利用微下拉法制作的Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12晶体的激发·发光光谱的图。
图10是显示利用微下拉法制作的Gd1.97Y1Ce0.03Al5O12晶体的激发·发光光谱的图。
图11是显示利用微下拉法制作的Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12晶体中的照射来自137Cs的γ射线并使用PMT（光电倍增管）得到的能量图谱的图。
图12是显示将Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12粘接在光电倍增管上，并照射252Cf中子线而得到的能量图谱的图。确认了通过Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12中所含的Gd与中子的（n，γ）反应释放的中子线被Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12吸收而产生的中子峰。
具体实施方式
第一闪烁体用石榴石型晶体通过下述通式（1）表示。
Gd3-x-yCexREyAl5-zGazO12     （1）
式（1）中，0.0001≤x≤0.15，0≤y≤0.1，2＜z≤4.5。RE是选自Y、Yb及Lu中的至少一种，但优选Y。
另外，第二闪烁体用石榴石型单晶通过下述通式（2）表示。
Gd3-a-bCeaLubAl5-cGacO12     （2）
式（2）中，0.0001≤a≤0.15，0.1＜b≤3，2＜c≤4.5。
另外，第三闪烁体用石榴石型单晶通过下述通式（3）表示。
Gd3-p-qCepRE’qAl5-rGarO12      （3）
式（3）中，0.0001≤p≤0.15，0.1＜q≤3，1＜r≤4.5。RE’是Y或Yb，但优选Y。
通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体可以被γ射线激发，由此可以发出荧光。其发光峰波长可以是460nm以上且700nm以下，更优选可以是480nm以上且550nm以下。
通过通式（1）～（3）表示的石榴石型晶体，通过优化Ce组成量，使得从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移得到促进，其结果，荧光寿命变短，长寿命发光成分减少，同时发光量变高。
具体而言，在通过上述式（1）表示的石榴石型晶体中，Ce的浓度x是0.0001≤x≤0.15，优选0.001≤x≤0.15，更优选0.003≤x≤0.15。
在通过上述式（2）表示的闪烁体用石榴石型晶体中，Ce的浓度a是0.0001≤a≤0.15，优选0.001≤a≤0.10，更优选0.015≤a≤0.09。
在通过上述式（3）表示的闪烁体用石榴石型晶体中，Ce的浓度p是0.0001≤p≤0.15，优选0.001≤p≤0.10，更优选0.015≤p≤0.09。
通过通式（1）～（3）表示的石榴石型晶体，通过优化Ga组成量，使得从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移得到促进，其结果，荧光寿命变短，长寿命发光成分减少，同时发光量变高。
在通过上述式（1）表示的石榴石型晶体中，Ga的浓度z是2＜z≤4.5。z的下限优选是2.2以上，z的上限优选是4.0以下。
在通过上述式（2）表示的闪烁体用石榴石型晶体中，Ga的浓度c是2＜c≤4.5，优选3＜c≤4.5，更优选3＜c≤4.0。
在通过上述式（3）表示的闪烁体用石榴石型晶体中，Ga的浓度r是1＜r≤4.5，优选2＜r≤4.5，更优选是3＜r≤4.5。
通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体通过γ射线激发而发出荧光的发光量可以达到20000光子/MeV以上。
另外，通过通式（1）表示的石榴石型晶体，根据式（1）中满足0.003≤x≤0.15、2.5≤z≤3.5的单晶，通过γ射线激发而发出荧光的发光量可以达到40000光子/MeV以上。对其下限没有特别限定，但在50000光子/MeV以下时是实用的。
另外，关于通过上述式（2）表示的石榴石型晶体的发光量，根据式（2）中满足0.1＜b≤2.5、2.5≤c≤3.5的单晶，通过γ射线激发而发出荧光的发光量可以达到35000光子/MeV以上。
另外，关于通过上述式（3）表示的石榴石型晶体的发光量，根据满足0.5≤q≤3、2≤r≤4的晶体，通过γ射线激发而发出荧光的发光量可以达到25000光子/MeV以上；根据式（3）中满足0.5≤q≤1.5、2.5≤r≤3.5的晶体，通过γ射线激发而发出荧光的发光量可以达到35000光子/MeV以上。
本发明的石榴石型晶体的发光量是指，在25℃测定尺寸为φ3×2mm的晶体而得到的发光量，例如，可以使用图1那样的测定装置进行测定。在该测定装置中，在暗箱10内具备：Cs137γ射线源11、作为测定样品的闪烁体12和光电倍增管14。用特氟龙胶带13将闪烁体12以物理方式固定在光电倍增管14上，并且利用光学粘合剂等进行光学粘接。然后，从Cs137γ射线源11向闪烁体12照射622keV的γ射线，将从光电倍增管14输出的脉冲信号输入到前置增幅器15、波形整形增幅器16中，进行增幅·波形整形，再输入到多道分析器17中，使用个人计算机18获得Cs137γ射线激发的能量图谱。将所得的能量图谱中的光电吸收峰的位置与已知的闪烁体即Ce：LYSO（发光量：33000光子/MeV）进行比较，考虑各自的光电倍增管14的波长灵敏度，最终算出发光量。
在该测定方法中，可测定利用闪烁计数法得到的发光量，求出相对于放射线的光电转换效率。因此，可以测定闪烁体所持有的固有的发光量。
通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体，由于其按规定范围含有Ga，因此可以使通过γ射线激发发出的荧光的荧光寿命（荧光衰减时间）达到100纳秒以下，优选80纳秒以下，更优选75纳秒以下。另外，通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体，由于其按规定范围含有Ga，因此也可以显著减少长寿命成分，例如，可以使荧光寿命超过100纳秒的长寿命成分的强度相对于荧光成分总体的强度是20%以下。
关于通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体可以缩短荧光寿命、并且可以显著减少长寿命成分的理由，可以如下推测。
通常，石榴石型晶体具有以化学式C3A2D3O12表示的立方晶的晶体结构，如图2的示意图所示。这里，C为十二面体（Dodechahedral）位，A为八面体（Octahedral）位，D为四面体（Tetrahedral）位，各位置被O2-离子包围。例如，在由Gd、Al、O构成的钆铝石榴石中，如Gd3Al2Al3O12进行表记。更通常的是，简易地表记为Gd3Al5O12，已知Gd配置在十二面体位，而Al配置在八面体位和四面体位。这里，例如将Ga置换到Gd3Al5O12中的Al的位置时，已知Ga被随机置换到八面体位和四面体位。另外，将Y、Lu、Yb等稀土类元素置换到Gd的位置时，已知其被置换到十二面体位。例如，将Ga置换到Gd3Al5O12中的Al的位置时，晶格发生变化，在Gd3Al5O12中晶格常数变为
Figure BDA00003601308600081
而在Gd3Ga5O12中晶格常数变为这样，若通过将Ga置换到Al的位置而使晶格发生变化，则晶体场发生变化，能量带结构也发生变化。
在通过上述通式（1）～（3）表示的石榴石型晶体中，通过达到最佳的Ga置換量，使得能量带结构最佳化，从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移现象得到促进，而且Ce3+的4fd5发光也得到促进。因此，认为荧光寿命缩短，而且长寿命成分减少。
在本发明中，关于通过γ射线激发发出荧光的荧光衰减时间，例如可以使用上述的图1所示的测定装置进行测定。具体而言，从Cs137γ射线源11向闪烁体12照射γ射线，使用数字示波器19获得从光电倍增管14输出的脉冲信号，分析荧光衰减成分，从而可以算出各荧光衰减成分的荧光衰减时间、以及各荧光衰减成分的强度相对于荧光寿命成分总体的强度的比例。
通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体还可以形成高密度的晶体。
具体而言，通过上述式（1）表示的石榴石型晶体的密度可以达到6.5～7.1g/cm3的范围。
通过上述式（2）表示的石榴石型晶体的密度可以达到6.7～7.8g/cm3的范围。
通过上述式（3）表示的石榴石型晶体的密度可以达到5.3～6.6g/cm3的范围。
接着，下面对本发明的石榴石型晶体的制造方法进行说明。在任意一种组成的晶体的制造方法中，作为起始原料，均可使用通常的氧化物原料，但在作为闪烁体用晶体使用时，特别优选使用99.99%以上（4N以上）的高纯度原料，使用将这些起始原料以形成熔液时成为目标组成的方式进行称取、混合而得到的物质。而且，在这些原料中，特别优选：特别是目标组成以外的杂质尽量少（例如1ppm以下）的物质。特别是，优选使用尽量不含在发光波长附近具有发光的元素（例如Tb等）的原料。
晶体的培育优选在非活性气体（例如Ar、N2、He等）环境下进行。或者，可以使用非活性气体（例如Ar、N2、He等）与氧气的混合气体。但是，在该混合气体环境下进行晶体的培育时，为了防止坩埚的氧化，氧气分压优选为2%以下。需要说明的是，在晶体生长后的退火等后工序中，可以使用氧气、非活性气体（例如Ar、N2、He等）、以及非活性气体（例如Ar、N2、He等）与氧气的混合气体。使用混合气体时，氧气分压不受2%以下的限制，可以使用氧气分压为0%～100%的任一混合比的混合气体。
作为本发明的石榴石型晶体的制造方法，除微下拉法以外，还可以列举：丘克拉斯基法（提拉法）、布里奇曼（Bridgman）法、区域熔融法（zonemelting method）、边缘限定薄膜供料晶体生长法(EFG法)、以及热静水压加压烧结法，但并不限于这些方法。
另外，作为可以使用的坩埚以及后加热器的材料，可以列举：铂、铱、铑、铼、或它们的合金。
在闪烁体用晶体的制造中，可以进一步使用高频振荡器、聚光加热器、以及电阻加热器。
下面，在本发明的石榴石型晶体的制造方法中，关于闪烁体用单晶的制造方法，作为一个实例，给出采用微下拉法的晶体制造方法，但并不限于此。
微下拉法可以使用通过高频感应加热的环境控制型微下拉装置来进行。微下拉装置是具备坩锅、保持晶种使其与从设置在坩锅底部的细孔流出的熔液接触的晶种保持器、将晶种保持器移动至下方的移动装置、该移动装置的移动速度控制装置、用于加热坩锅的感应加热装置的单晶制造装置。根据这样的单晶制造装置，可以在坩锅的正下方形成固液界面，并使晶种移动至下方，从而制作出晶体。
在上述的微下拉法装置中，坩锅是由石墨、铂、铱、铑、铼、或者它们的合金制成的。另外，坩锅底部外周配置有后加热器，所述后加热器是由石墨、铂、铱、铑、铼、或者它们的合金构成的发热体。坩锅及后加热器，可通过调整感应加热装置的输出来调整发热量，由此能够控制从设置在坩锅底部的细孔引出的熔液的固液界面区域的温度及其分布。
上述的环境控制型微下拉装置中，室的材质采用不锈钢（SUS），窗户材料采用石英，为了可以控制环境而具备旋转泵，并在气体置换前，能够将真空度调整为0.13Pa（1×10-3Torr）以下。另外，可按照通过随带的气体流量计精密调节的流量将Ar、N2、H2、O2气等导入到室中。
使用该装置，将按照上述方法准备的原料投入到坩锅中，对炉内进行排气使达到高真空，之后通过将Ar气或Ar气与O2气的混合气体导入到炉内，将炉内调整为非活性气体环境或低氧气分压环境，通过向高频感应加热线圈缓慢施加高频电力来加热坩锅，由此将坩锅内的原料完全熔解。
接着，将晶种按规定的速度慢慢上升，使其前端与坩锅下端的细孔接触并充分适应后，调整熔液温度同时使下拉轴下降，由此使晶体生长。
作为晶种，优选使用与晶体生长的对象物同等或者结构·组成均近似的物质，但并不限于此。另外，作为晶种，优选使用方位明确的物质。
待所准备的材料全部达到结晶化且熔液消失时，晶体生长结束。另一方面，为了保持组成的均匀以及长尺寸化的目的，也可以采用原料连续填料用装置。
通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体，还具有熔点低、单晶量产容易的优点。具体而言，通过上述式（1）～（3）表示的石榴石型晶体的熔点可以达到1700～1900℃的范围。例如，Lu3Al5O12的熔点高达1980℃、Y3Al5O12的熔点高达1930℃，但本发明的晶体熔点低，因此可以减小绝热材料的损伤，另外，在制作晶体而使用坩埚时，还可以减小坩埚的损伤。此外，还可以获得降低作为构成元素的氧化镓的蒸发的効果。而且，当式（1）中z为3以上、式（2）中c为3以上、式（3）中r为3以上时，可以进一步实现工业上的大量生产，因此优选。
另外，作为本发明的石榴石型晶体的制造方法的另一个实例，列举使用热静水压加压烧结装置制作透明陶瓷的方法。在该方法中，首先，将各粉末原料装入氧化铝坩埚中，盖上氧化铝的盖子，之后在1500℃下煅烧2小时。冷却后，用纯水清洗、干燥，将所得的闪烁体粉末进行24小时的球形磨粉碎，得到粒径为1～2μm的闪烁体粉碎粉末。接着，向该粉碎粉末中添加5重量%的纯水，以500kg/cm2的压力进行单螺杆挤压成形，之后，以3吨/cm2的加压力进行冷静水压加压，得到相对于理论密度为64%左右的成形体。之后，将所得的成形体放入匣钵中，盖上盖子，在1750℃下进行3小时的一次烧结，得到相对于理论密度为98.5%以上的烧结体。
这里，在氢、氮或氩气环境中进行烧结时，作为匣钵，优选使用氧化铝匣钵，但在真空中进行烧结时，优选使用氮化硼。通过如此操作，可以有效率地得到所期望的石榴石型晶体。
另外，1350℃以上的升温速度优选为50℃/小时。通过如此操作，可以得到密度高的均匀的烧结体。
然后，最后在1550℃、3小时、1000atm的条件下进行热静水压加压烧结。由此，可以得到具有与理论密度相同的密度的烧结体。
本发明中的石榴石型晶体为闪烁体用晶体，通过与受光器组合，可以作为放射线检测器使用。而且，还可以作为放射线检查装置使用，该放射线检查装置的特征在于，作为放射线检测器具备这些放射线检测器。作为放射线检查装置，例如例示PET、单一光子放射断层摄影（SPECT）、以及CT。
本发明的石榴石型晶体，若通过放射线激发，则可以在460nm以上、700nm以下的荧光峰波长处发光。因此，可以与由硅半导体构成的PD或Si-PM的灵敏度高的波长一致。另外，由于此时的发光量高，因此可以实现具有高的位置分解能及高的S/N的放射线检测器。
另外，本发明的石榴石型晶体，发出荧光寿命（荧光衰减时间）为100纳秒以下的荧光成分，可以使荧光寿命超过100纳秒的长寿命成分的强度相对于荧光成分总体的强度为20%以下。因此，具备本发明的石榴石型晶体的放射线检测器，其缩短了用于荧光测定的采样时间，可以降低高时间分解能即采样间隔。
另外，本发明的石榴石型晶体，可以使662keV的能量分解能达到10%以下。因此，具备了本发明的石榴石型晶体的放射线检测器可以实现高精度的放射线检测。
另外，本发明的石榴石型晶体的密度高，因此，可以构成灵敏度高的检测器，还可以实现装置的小型化。
而且，在通过式（1）表示的石榴石型晶体中，在式（1）中取0≤y≤0.1的范围，在式（3）中不含Lu，因此可以降低Lu的自然放射能。因此，通过使用以式（1）、式（3）表示的石榴石型晶体，还具有可以降低本底、得到精度更高的放射线检测器的优点。
如上所述，本发明的石榴石型晶体具有高发光量、高的能量分解能、高密度且短寿命的发光，因此具备本发明的石榴石型晶体的放射线检测器可以实现高速响应的放射线检测。
以上，对本发明的实施方式进行了阐述，但这些实施方式只是本发明的例示，还可以采用上述以外的各种构成。
实施例
下面，参照附图对本发明的具体例进行详细的说明，但本发明并不限于此。需要说明的是，在下面的实施例中，Ce浓度记载为特定的晶体中的浓度或熔液（填料）中的浓度中的任一种，在各实施例中存在如下的关系：相对于晶体中的浓度1，填料时的浓度为1～10左右。
（实施例A1）
利用微下拉法，制作出以Gd2.997Ce0.003Ga2.2Al2.8O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例A2）
利用微下拉法，制作出以Gd2.997Ce0.003Ga3Al2O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例A3）
利用微下拉法，制作出以Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例A4）
利用微下拉法，制作出以Gd2.85Ce0.15Ga3Al2O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例A5）
利用热静水压加压烧结法，制作出以Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例A6）
利用微下拉法，制作出以Gd2.97Ce0.03Ga4Al1O12的组成表示的石榴石型晶体。其熔点为1890℃以下，较Lu3Al5O12或Y3Al5O12的熔点低。
（实施例A7）
利用微下拉法，制作出以Gd2.87Y0.1Ce0.03Ga3Al2O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例A1）
利用微下拉法，制作出以Gd2.97Ce0.03Al5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例A2）
利用微下拉法，制作出以Gd2.994Ce0.006Al4Ga1O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例A3）
利用微下拉法，制作出以Gd2.97Ce0.03Ga5O12的组成表示的石榴石型晶体。
将比较例A1～A3、实施例A1～A7中得到的晶体加工·研磨成φ3×2mm的大小，之后评价各自的闪烁体特性。另外，利用光致发光法测定实施例及比较例中得到的晶体的激发·发光光谱。具体而言，使用分光荧光光度计，获得如图3、图4中所示的轮廓图。图3显示实施例3中得到的激发·发光光谱。图4显示比较例1中得到的激发·发光光谱。在图3、图4中，横轴表示发光波长（nm），纵轴表示激发波长（nm）。
另外，照射来自137Cs的γ射线，测定荧光衰减时间及发光量。关于发光量的测定，将所得的能量图谱中的光电吸收峰的位置与已知的闪烁体即Ce：LYSO（发光量：33000光子/MeV）进行比较，考虑到各自的光电倍增管的波长灵敏度，算出发光量。测定温度为25℃。
有关实施例A1～A7、比较例A1～A3中得到的晶体的诸特性，汇总在表1、表2中。
（表1）
（表2）
Figure BDA00003601308600142
实施例A3中得到的晶体，如图3所示，其中来自Gd3+的4f4f发光的发光峰极其微弱。另一方面，比较例A1的晶体，如图4所示，在发光波长530nm附近确认到来自Ce3+的4f5d发光的发光峰，在发光波长312nm附近确认到来自Gd3+的4f4f发光的发光峰。
另外，如表1的实施例A2～A4所示，随着Ce浓度的增加，荧光寿命变短。关于实施例A2中确认到的385ns的长寿命成分，若Ce浓度增加则该长寿命成分减少。认为该长寿命成分是从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移的结果产生的物质，认为若Ce浓度增加，则能量迁移的几率增加，长寿命成分减少。同时，发光量也增加，在实施例A3的晶体中发光量达到最大。由该测定结果也可以确认：存在从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移现象。
另外，关于实施例A3、比较例A1、A2的晶体，由利用光致发光观测到的荧光衰减曲线，分别测定发光波长530nm附近的Ce3+的4f5d发光以及发光波长312nm附近的Gd3+的4f4f发光的荧光寿命（荧光衰减时间）。结果见表3。
（表3）
Figure BDA00003601308600151
如表3所示，当在激发波长450nm处直接激发发光波长530nm附近的Ce3+的4f5d发光时，显示出44～55ns的荧光寿命，Ga增加的同时荧光寿命变短。另外，在Gd3+的4f4f发光的激发波长即激发波长250nm处激发Ce3+的4f5d发光时，Ga浓度增加的同时荧光寿命变短，而且在比较例A1、A2中确认到300ns左右的长寿命成分，但在实施例A3中没有确认到长寿命成分。而且，当在250nm激发发光波长312nm的Gd3+的4f4f发光时，还得到数μs～235μs的荧光寿命，Ga浓度增加的同时荧光寿命变短。由以上的测定结果也可以确认：存在从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移现象。
而且，对于实施例A3中得到的晶体，照射来自137Cs的γ射线，并使用PMT测定能量图谱。结果见图5。能量分解能为3.6%。
图6是使用光学粘合剂将实施例A3中得到的晶体粘接在光电倍增管上，并照射252Cf中子线而得到的能量图谱。确认了通过Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12中所含的Gd与中子的（n，γ）反应释放的中子线被Gd2.97Ce0.03Ga3Al2O12吸收而产生的中子峰。
如上所述，明确了通过式（1）表示的铈活化石榴石型晶体，通过达到最佳的Ga浓度、Ce浓度，能够具有高的发光量和高的能量分解能，而且缩短了荧光衰减时间，并且可以减少长寿命成分。另外，由于在460～550nm附近具有发光峰波长，所以适合与由硅半导体构成的PD或Si-PM等在460～700nm具有高灵敏度的波长的受光器组合。而且还明确了：荧光寿命为30～95纳秒左右，作为闪烁体材料非常优异。
需要说明的是，实施例A1～A4、A6、A7、比较例A2、A3中得到的晶体均为透明的单晶，实施例5的晶体为透明陶瓷，比较例1的晶体为不透明的多晶。
（实施例B1）
利用微下拉法，制作出以Gd0.97Lu2Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例B2）
利用微下拉法，制作出以Lu2.97Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例B3）
利用微下拉法，制作出以Gd0.97Lu2Ce0.03Ga2.2Al2.8O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例B4）
利用热静水压加压烧结法，制作出以Gd0.97Lu2Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例B5）
利用热静水压加压烧结法，制作出以Lu2.97Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例B1）
利用微下拉法，制作出以Lu2.97Ce0.03Al5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例B2）
利用微下拉法，制作出以Lu2.97Ce0.03Ga5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例B3）
利用微下拉法，制作出以Gd0.97Lu2Ce0.03Al5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例B4）
利用微下拉法，制作出以Gd0.97Lu2Ce0.03Al4Ga1O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例B5）
利用微下拉法，制作出以Gd0.97Lu2Ce0.03Ga5O12的组成表示的石榴石型晶体。
将实施例B1～B5、比较例B1～B5中得到的单晶加工·研磨成φ3×2mm的大小，之后评价各自的闪烁体特性。另外，利用光致发光法测定实施例及比较例中得到的晶体的激发·发光光谱。具体而言，使用分光荧光光度计，获得图7、图8所示的轮廓图。图7显示实施例B1中得到的激发·发光光谱。图8显示比较例B3中得到的激发·发光光谱。在图7、图8中，横轴表示发光波长（nm），纵轴表示激发波长（nm）。
另外，照射来自137Cs的γ射线，测定荧光衰减时间及发光量。关于发光量的测定，将所得的能量图谱中的光电吸收峰的位置与已知的闪烁体即Ce：LYSO（发光量：33000光子/MeV）进行比较，考虑到各自的光电倍增管的波长灵敏度，算出发光量。测定温度为25℃。
有关实施例B1～B5、比较例B1～B5中得到的晶体的诸特性，汇总在表4、表5中。
（表4）
Figure BDA00003601308600181
（表5）
Figure BDA00003601308600182
实施例B1中得到的晶体，如图7中所示，其中来自Gd3+的4f4f发光的发光峰极其微弱。另一方面，比较例B3的晶体，如图8中所示，在发光波长530nm附近确认到来自Ce3+的4f5d发光的发光峰，在发光波长312nm附近确认到来自Gd3+的4f4f发光的发光峰。
另外，关于实施例B1、比较例B3、B4的晶体，由利用光致发光观测到的荧光衰减曲线，分别测定发光波长530nm附近的Ce3+的4f5d发光及发光波长312nm附近的Gd3+的4f4f发光的荧光寿命（荧光衰减时间）。结果见表6。
（表6）
Figure BDA00003601308600191
如表6中所示，在激发波长450nm处直接激发530nm附近的Ce3+的4f5d发光时，显示出44～55ns的荧光寿命，Ga增加的同时荧光寿命变短。另外，在Gd3+的4f4f发光的激发波长即激发波长250nm处激发Ce3+的4f5d发光时，Ga浓度增加，同时荧光寿命变短，除此以外，在比较例B3、B4中还确认到300ns左右的长寿命成分，但在实施例B1中没有确认到长寿命成分。而且，在250nm激发发光波长312nm的Gd3+的4f4f发光时，还得到数μs～121μs的荧光寿命，Ga浓度增加的同时荧光寿命变短。由以上的测定结果也可以确认：存在从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移现象。
如此操作，明确了以式（2）表示的铈活化石榴石型晶体，通过达到最佳的Ga浓度、Ce浓度，能够具有高的发光量，而且还可以缩短荧光衰减时间，并且还可以减少长寿命成分。另外，由于发光量在450～550nm附近具有发光峰波长，因此适合与由硅半导体构成的PD或Si-PM等在400～700nm具有灵敏度高的波长的受光器组合。而且，荧光寿命为30～95纳秒左右，作为闪烁体材料非常优异。
需要说明的是，实施例B1～B3、比较例B1～B5中得到的晶体均为透明的单晶，实施例B4、B5的晶体为透明陶瓷。
（实施例C1）
利用微下拉法，制作出以Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C2）
利用微下拉法，制作出以Gd1.997Y1Ce0.003Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C3）
利用微下拉法，制作出以Gd1.85Y1Ce0.15Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C4）
利用微下拉法，制作出以Gd1.97Y1Ce0.03Ga4Al1O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C5）
利用微下拉法，制作出以Gd1Y1.97Ce0.03Ga3.1Al3O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C6）
利用微下拉法，制作出以Gd1Y1.97Ce0.03Ga4Al1O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C7）
利用微下拉法，制作出以Y2.97Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C8）
利用微下拉法，制作出以Gd1.997Y1Ce0.03Ga2.2Al2.8O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C9）
利用热静水压加压烧结法，制作出以Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（实施例C10）
利用热静水压加压烧结法，制作出以Y2.97Ce0.03Ga3.1Al1.9O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例C1）
利用微下拉法，制作出以Y2.97Ce0.03Al5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例C2）
利用微下拉法，制作出以Y2.97Ce0.03Ga5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例C3）
利用微下拉法，制作出以Gd1.97Y1Ce0.03Al5O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例C4）
利用微下拉法，制作出以Gd1.97Y1Ce0.03Al4Ga1O12的组成表示的石榴石型晶体。
（比较例C5）
利用微下拉法，制作出以Gd1.97Y1Ce0.03Ga5O12的组成表示的石榴石型晶体。
将实施例C1～C10、比较例C1～C5中得到的单晶加工·研磨成φ3×2mm的大小，之后评价各自的闪烁体特性。另外，利用光致发光法测定实施例及比较例中得到的晶体的激发·发光光谱。具体而言，使用分光荧光光度计，获得图9、图10中所示的轮廓图。图9显示实施例C1中得到的晶体的激发·发光光谱。图10显示比较例C3中得到的晶体的激发·发光光谱。在图9、图10中，横轴表示发光波长（nm），纵轴表示激发波长（nm）。另外，照射来自137Cs的γ射线，测定荧光衰减时间及发光量。关于发光量的测定，将所得的能量图谱中的光电吸收峰的位置与已知的闪烁体即Ce：LYSO（发光量：33000光子/MeV）进行比较，考虑到各自的光电倍增管的波长灵敏度，算出发光量。测定温度为25℃。
有关实施例C1～C10、比较例C1～C5中得到的晶体的诸特性，汇总在表7、表8中。
（表7）
Figure BDA00003601308600221
（表8）
Figure BDA00003601308600222
实施例C1中得到的晶体，如图9中所示，其中来自Gd3+的4f4f发光的发光峰极其微弱。另一方面，比较例C3的晶体，如图10中所示，在发光波长530nm附近确认到来自Ce3+的4f5d发光的发光峰，在发光波长312nm附近确认到来自Gd3+的4f4f发光的发光峰。
另外，如表7的实施例C1～C3所示，随着Ce浓度的增加，荧光寿命变短。另外，关于实施例C2中确认到的240ns的长寿命成分，若Ce浓度增加，则该长寿命成分减少。认为该长寿命成分是从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移的结果产生的物质，认为若Ce浓度增加，则能量迁移的几率增加，长寿命成分减少。同时，发光量也增加，在实施例C3的晶体中发光量达到最大。由该测定结果也可以确认：存在从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移现象。
另外，关于实施例C1、比较例C3、C4的晶体，由利用光致发光观测到的荧光衰减曲线，分别测定发光波长530nm附近的Ce3+的4f5d发光及发光波长312nm附近的Gd3+的4f4f发光的荧光寿命（荧光衰减时间）。结果见表9。
（表9）
如表9所示，在激发波长450nm处直接激发530nm附近的Ce3+的4f5d发光时，显示出48～86ns的荧光寿命，Ga增加的同时荧光寿命变短。另外，在Gd3+的4f4f发光的激发波长即激发波长250nm处激发Ce3+的4f5d发光时，Ga浓度增加，同时荧光寿命变短，除此以外，在比较例C3、C4中还确认到～224ns左右的长寿命成分，但在实施例C3中没有确认到长寿命成分。而且，在250nm激发发光波长312nm的Gd3+的4f4f发光时，还得到数μs～166μs的荧光寿命，Ga浓度增加，同时荧光寿命变短。由以上的测定结果也可以确认：存在从Gd3+的能量能级到Ce3+的能量能级的能量迁移现象。
而且，对于实施例C3中得到的晶体，照射来自137Cs的γ射线，并使用APD测定能量图谱。结果见图11。能量分解能为3.6%。
图12是使用光学粘合剂将实施例C1中得到的晶体粘接在光电倍增管上，并照射252Cf中子线而得到的能量图谱。确认到了通过Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12中所含的Gd与中子的（n，γ）反应释放的γ射线被Gd1.97Y1Ce0.03Ga3.1Al1.9O12吸收而产生的光电峰。
如上所述，明确了通过式（3）表示的铈活化的石榴石型晶体，通过达到最佳的Ga浓度、Ce浓度，能够具有高的发光量，而且缩短荧光衰减时间，并且还可以减少长寿命成分。另外，由于发光量在450～550nm附近具有发光峰波长，所以适合与由硅半导体构成的PD或Si-PM等在400～700nm具有灵敏度高的波长的受光器组合。进一步可知：荧光寿命为50～86纳秒左右，作为闪烁体材料非常优异。
需要说明的是，实施例C1～C8、比较例C1～C5中得到的晶体均为透明的单晶，实施例C9、C10的晶体为透明陶瓷。

Claims (6)

1.一种闪烁体用石榴石型晶体，其中，其通过下述的通式（1）、通式（2）或通式（3）表示：
Gd3-x-yCexREyAl5-zGazO12  （1）
通式（1）中，0.0001≤x≤0.15，0≤y≤0.1，2＜z≤4.5，RE是选自Y、Yb以及Lu中的至少一种；
Gd3-a-bCeaLubAl5-cGacO12  （2）
通式（2）中，0.0001≤a≤0.15，0.1＜b≤3，2＜c≤4.5；
Gd3-p-qCerRE’qAl5-rGarO12  （3）
通式（3）中，0.0001≤p≤0.15，0.1＜q≤3，1＜r≤4.5；RE’是Y或Yb。
2.根据权利要求1所述的闪烁体用石榴石型晶体，其中，荧光成分具有100纳秒以下的荧光寿命。
3.根据权利要求1或2所述的闪烁体用石榴石型晶体，其中，具有超过100纳秒的荧光寿命的长寿命荧光成分的强度相对于荧光成分总体的强度是20%以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的闪烁体用石榴石型晶体，其中，荧光成分的荧光峰波长是460nm以上且700nm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的闪烁体用石榴石型晶体，其中，发光量是20000光子/MeV以上。
6.一种放射线检测器，其中，其具备：由权利要求1～5中任一项所述的闪烁体用石榴石型晶体构成的闪烁体；和检测前述闪烁体的发光的受光器。
CN2012800072441A 2011-01-31 2012-01-27 闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器 Pending CN103380194A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011018579 2011-01-31
JP2011018583 2011-01-31
JP2011-018586 2011-01-31
JP2011-018583 2011-01-31
JP2011-018579 2011-01-31
JP2011018586 2011-01-31
PCT/JP2012/000525 WO2012105202A1 (ja) 2011-01-31 2012-01-27 シンチレータ用ガーネット型結晶、及びこれを用いた放射線検出器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103380194A true CN103380194A (zh) 2013-10-30

Family

ID=46602428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012800072441A Pending CN103380194A (zh) 2011-01-31 2012-01-27 闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8969812B2 (zh)
EP (1) EP2671940B1 (zh)
JP (1) JP5952746B2 (zh)
CN (1) CN103380194A (zh)
DK (1) DK2671940T3 (zh)
ES (1) ES2599727T3 (zh)
HU (1) HUE030181T2 (zh)
PL (1) PL2671940T3 (zh)
RU (1) RU2622124C2 (zh)
TW (1) TWI525228B (zh)
WO (1) WO2012105202A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105555915A (zh) * 2013-12-17 2016-05-04 皇家飞利浦有限公司 石榴石闪烁体组分
CN109073767A (zh) * 2016-03-28 2018-12-21 株式会社杰斯泰克文 在闪烁体安装光电倍增管的结构
WO2021031141A1 (zh) * 2019-08-21 2021-02-25 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的氧化物晶体生长方法及设备
US10996346B2 (en) 2018-04-26 2021-05-04 Mitsubishi Materials Corporation α-ray measuring device
CN112771213A (zh) * 2020-06-05 2021-05-07 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的高均一性晶体生长方法及设备

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065605A1 (ja) * 2011-11-02 2013-05-10 株式会社東芝 固体シンチレータおよびそれを用いた電子線検出器
JP6204785B2 (ja) * 2012-10-24 2017-09-27 株式会社松風 可視光線硬化型の歯科用硬化性組成物及びその存在識別方法
EP3489328A1 (en) * 2012-11-14 2019-05-29 Koninklijke Philips N.V. Scintillator material
US11584885B2 (en) 2013-01-23 2023-02-21 University Of Tennessee Research Foundation Codoping method for modifying the scintillation and optical properties of garnet-type scintillators
US20150065869A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-05 Prescient Imaging LLC Low noise transmission scan simultaneous with positron emission tomography
US20150092912A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 General Electric Company Systems and methods for filtering emissions from scintillators
JP5620562B1 (ja) * 2013-10-23 2014-11-05 株式会社光波 単結晶蛍光体及び発光装置
EP3138891B1 (en) 2014-05-01 2019-06-26 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Illuminant and radiation detector
US20160033659A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Board Of Trustees Of Northern Illinois University High performance computing for three dimensional proton computed tomography
JP5749845B2 (ja) * 2014-09-18 2015-07-15 株式会社光波 蛍光体含有部材及び発光装置
CN106715646B (zh) * 2014-09-30 2020-09-15 日立金属株式会社 荧光材料、闪烁体、闪烁体阵列以及放射线检测器
US9580650B1 (en) * 2014-12-25 2017-02-28 DM Lighting Technologies Inc. Method of manufacturing Ce:YAG polycrystalline phosphor
WO2016172291A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 Fermi Research Alliance, Llc Monocrystal-based microchannel plate image intensifier
US10150914B2 (en) * 2015-11-25 2018-12-11 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Ceramic phoswich with fused optical elements, method of manufacture thereof and articles comprising the same
US10197685B2 (en) * 2015-12-01 2019-02-05 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators
US10961452B2 (en) 2015-12-01 2021-03-30 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators
US10000698B2 (en) 2016-03-08 2018-06-19 Lawrence Livermore National Security, Llc Transparent ceramic garnet scintillator detector for positron emission tomography
JP6776671B2 (ja) * 2016-07-08 2020-10-28 日立金属株式会社 蛍光材料、セラミックシンチレータおよび放射線検出器、並びに蛍光材料の製造方法
CN106673639B (zh) * 2017-01-03 2020-01-14 中国科学院上海光学精密机械研究所 共掺杂钇铝石榴石闪烁透明陶瓷及其制备方法
RU2646407C1 (ru) * 2017-06-02 2018-03-05 Открытое акционерное общество "ФОМОС-МАТЕРИАЛС" Монокристалл со структурой граната для сцинтилляционных датчиков и способ его получения
JP2019102456A (ja) * 2017-11-30 2019-06-24 ガタン インコーポレイテッドＧａｔａｎ Ｉｎｃ． 電子顕微鏡法のための高密度高速発光体
RU2682554C1 (ru) * 2017-12-28 2019-03-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" Способ получения поликристаллических сцинтилляционных материалов в форме порошков
JPWO2019181618A1 (ja) * 2018-03-23 2021-03-25 Tdk株式会社 蛍光体および光源装置
US11326099B2 (en) 2019-10-30 2022-05-10 GE Precision Healthcare LLC Ceramic scintillator based on cubic garnet compositions for positron emission tomography (PET)
JP7459593B2 (ja) * 2020-03-19 2024-04-02 株式会社プロテリアル セラミック蛍光材料、シンチレータアレイ、放射線検出器および放射線コンピュータ断層撮影装置
US11624126B2 (en) 2020-06-16 2023-04-11 Ohio State Innovation Foundation Deposition of single phase beta-(AlxGa1-x)2O3 thin films with 0.28< =x<=0.7 on beta Ga2O3(100) or (−201) substrates by chemical vapor deposition
RU2748274C1 (ru) * 2020-09-01 2021-05-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук Состав и способ синтеза сцинтилляционной керамики на основе нанопорошка
US11994646B2 (en) * 2021-03-12 2024-05-28 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Garnet scintillator compositions for downhole oil and gas explorations

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1283217A (zh) * 1997-12-24 2001-02-07 株式会社日立医药 磷光体和使用此磷光体的辐射探测器及使用此磷光体的x射线ct装置
US20040066883A1 (en) * 2000-12-21 2004-04-08 Tsuneyuki Kanai Oxide phosphor and radiation detector using it, and x-ray ct device
CN1629251A (zh) * 2003-10-22 2005-06-22 Ge医疗系统环球技术有限公司 具有增强的抗辐射损伤性能的含铽或镥的闪烁剂组合物
JP2007217456A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Hitachi Metals Ltd 蛍光材料およびそれを用いた放射線検出器
CN101084290A (zh) * 2004-12-21 2007-12-05 日立金属株式会社 荧光材料以及其制造方法，使用荧光材料的放射线检测器，与x射线ct装置
JP2009046610A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Hitachi Metals Ltd シンチレータ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4290282B2 (ja) * 1999-06-23 2009-07-01 株式会社日立メディコ 酸化物蛍光体及びそれを用いた放射線検出器、並びにｘ線ｃｔ装置
JP4623403B2 (ja) * 2000-04-06 2011-02-02 日立金属株式会社 セラミックス、セラミックス粉末の製造方法及びセラミックスの製造方法。
JP4521929B2 (ja) * 2000-04-26 2010-08-11 株式会社日立メディコ 蛍光体及びそれを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置
US6630077B2 (en) * 2001-10-11 2003-10-07 General Electric Company Terbium- or lutetium - containing garnet phosphors and scintillators for detection of high-energy radiation
US6793848B2 (en) 2001-10-11 2004-09-21 General Electric Company Terbium or lutetium containing garnet scintillators having increased resistance to radiation damage
JP2005095514A (ja) * 2003-09-26 2005-04-14 Hitachi Medical Corp 放射線検出器及びそれを用いたｘ線ｃｔ装置
EP1816241A4 (en) 2004-11-08 2010-04-28 Tohoku Techno Arch Co Ltd PR-CONTAINING CRYSTAL FOR SCINTILLATOR, MANUFACTURING METHOD, RADIATION DETECTOR AND INSPECTION APPARATUS
EP1893719B1 (en) * 2005-06-02 2017-05-03 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Illumination system comprising color deficiency compensating luminescent material
US8013506B2 (en) * 2006-12-12 2011-09-06 Prysm, Inc. Organic compounds for adjusting phosphor chromaticity
US8410446B2 (en) * 2007-02-02 2013-04-02 Hitachi Metals, Ltd. Fluorescent material, scintillator using same, and radiation detector using same
JP5521273B2 (ja) * 2007-06-01 2014-06-11 日立化成株式会社 シンチレータ用単結晶、シンチレータ用単結晶を製造するための熱処理方法、及びシンチレータ用単結晶の製造方法
US8269420B2 (en) * 2007-10-12 2012-09-18 Sony Corporation Illuminating device having fluorescent lamp, display apparatus including the same, and light-diffusing film
TW200916559A (en) * 2007-10-15 2009-04-16 Univ Nat Cheng Kung Fluorescent material having gadolinium aluminum garnet structure
RU2388017C1 (ru) * 2009-02-12 2010-04-27 Закрытое акционерное общество "СНИИП-КОНВЭЛ" Пленочный сцинтиллятор для регистрации бета- и фотонного излучений

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1283217A (zh) * 1997-12-24 2001-02-07 株式会社日立医药 磷光体和使用此磷光体的辐射探测器及使用此磷光体的x射线ct装置
US20040066883A1 (en) * 2000-12-21 2004-04-08 Tsuneyuki Kanai Oxide phosphor and radiation detector using it, and x-ray ct device
CN1629251A (zh) * 2003-10-22 2005-06-22 Ge医疗系统环球技术有限公司 具有增强的抗辐射损伤性能的含铽或镥的闪烁剂组合物
CN101084290A (zh) * 2004-12-21 2007-12-05 日立金属株式会社 荧光材料以及其制造方法，使用荧光材料的放射线检测器，与x射线ct装置
JP2007217456A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Hitachi Metals Ltd 蛍光材料およびそれを用いた放射線検出器
JP2009046610A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Hitachi Metals Ltd シンチレータ

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105555915A (zh) * 2013-12-17 2016-05-04 皇家飞利浦有限公司 石榴石闪烁体组分
CN105555915B (zh) * 2013-12-17 2019-12-10 皇家飞利浦有限公司 石榴石闪烁体组分
CN109073767A (zh) * 2016-03-28 2018-12-21 株式会社杰斯泰克文 在闪烁体安装光电倍增管的结构
US10996346B2 (en) 2018-04-26 2021-05-04 Mitsubishi Materials Corporation α-ray measuring device
TWI736879B (zh) * 2018-04-26 2021-08-21 日商三菱綜合材料股份有限公司 α射線測定裝置
WO2021031141A1 (zh) * 2019-08-21 2021-02-25 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的氧化物晶体生长方法及设备
CN112567006A (zh) * 2019-08-21 2021-03-26 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的氧化物晶体生长方法及设备
CN113073387A (zh) * 2019-08-21 2021-07-06 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的氧化物晶体生长方法及设备
CN112771213A (zh) * 2020-06-05 2021-05-07 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的高均一性晶体生长方法及设备

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012105202A1 (ja) 2014-07-03
DK2671940T3 (en) 2016-10-10
ES2599727T3 (es) 2017-02-02
RU2622124C2 (ru) 2017-06-13
TWI525228B (zh) 2016-03-11
HUE030181T2 (en) 2017-04-28
RU2013140469A (ru) 2015-03-10
US20130306874A1 (en) 2013-11-21
EP2671940B1 (en) 2016-08-17
US8969812B2 (en) 2015-03-03
TW201241247A (en) 2012-10-16
JP5952746B2 (ja) 2016-07-13
PL2671940T3 (pl) 2017-01-31
EP2671940A4 (en) 2014-11-05
WO2012105202A1 (ja) 2012-08-09
EP2671940A1 (en) 2013-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103380194A (zh) 闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器
EP1628142B1 (en) Scintillator compositions, related processes, and articles of manufacture
RU2638158C2 (ru) Композиция сцинтиллятора, устройство детектора излучения и способ регистрации высокоэнергетического излучения
RU2423725C2 (ru) Сцинтилляторы для обнаружения излучения, а также соответствующие способы и устройства
EP1930395A2 (en) Scintillation compositions and method of manufacture thereof
JP5548629B2 (ja) シンチレータ用ガーネット型結晶およびこれを用いる放射線検出器
JP2013002882A (ja) 放射線検出器
US9810792B2 (en) Crystal material, radiation detector, imaging apparatus, nondestructive inspection apparatus, and lighting apparatus
CN102888653A (zh) 含Pr的闪烁体用单晶及其制造方法和放射线检测器以及检查装置
US7365333B1 (en) LuxY(1−x)Xa3 scintillators
JP5674385B2 (ja) シンチレータ用ガーネット型結晶およびこれを用いる放射線検出器
JP2012180399A (ja) シンチレータ用ガーネット型結晶、及び、これを用いる放射線検出器
WO2016190439A1 (ja) 結晶材料、結晶製造法、放射線検出器、非破壊検査装置、および撮像装置
JP6078223B2 (ja) シンチレータ用ガーネット型単結晶およびこれを用いる放射線検出器
JP2017036160A (ja) 結晶材料、結晶製造法、放射線検出器、非破壊検査装置、および撮像装置
JP6341208B2 (ja) シンチレータ結晶材料、単結晶シンチレータ、放射線検出器、撮像装置および非破壊検査装置
JP2013043960A (ja) シンチレータ用ガーネット型結晶およびこれを用いる放射線検出器
CN101084329A (zh) 含Pr的闪烁体用单晶及其制造方法和放射线检测器以及检查装置
US20090146065A1 (en) Scintillator materials based on lanthanide silicates or lanthanide phosphates, and related methods and articles
Hull et al. Ce-doped single crystal and ceramic garnet for gamma-ray detection
Glodo et al. Novel high-stopping power scintillators for medical applications
JP2013040274A (ja) シンチレータ用ガーネット型結晶およびこれを用いる放射線検出器
KR101641946B1 (ko) 섬광체 및 이의 제조 방법
CN113293436A (zh) 一种近红外闪烁晶体及其制备方法与应用
Hull et al. Ce-doped single crystal and ceramic garnets for &# 61543; ray detection

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20131030