CN103842471A - 固体闪烁体及使用该固体闪烁体的电子束检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在含有稀土氧化物烧结体的固体闪烁体中，该固体闪烁体的光输出从最大值变为该最大值的1/e需要的时间，即余辉时间为200ns以下的固体闪烁体。所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（1）表示的组成：[化1]LnaXbOc：Ce（1）（式中，Ln为选自Y、Gd及Lu的一种以上的元素，X为选自Si、Al及B的一种以上的元素，a、b及c满足1≤a≤5、0.9≤b≤6、2.5≤c≤13）。

Description

固体闪烁体及使用该固体闪烁体的电子束检测器
技术领域
本发明涉及固体闪烁体及使用该固体闪烁体的电子束检测器。
背景技术
电子束检测器通过从电子枪向试样表面照射的电子束，检测从试样表面释放的二次电子。电子束检测器，可作为例如构成扫描电子显微镜（SEM）等的二次电子检测器（SED）而使用。利用SEM，可通过图像识别试样的表面状态。
二次电子检测器具备将入射的二次电子变换为可见光、紫外光等而发光的闪烁体、将从闪烁体发出的光变换为电能的光电子倍增管。
迄今，作为闪烁体的材质，如专利文献1（特开2001-243904号公报）的段落【0031】中记载的那样，已知单晶YAG。另外，在专利文献2（特开2009-99468号公报）中记载了将ZnO等的荧光体粉末与接合剂的混合物涂布于透明基板上，进行干燥而形成荧光体层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2001-243904号公报
专利文献2：特开2009-99468号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在单晶YAG方面，存在因加工困难导致加工成本高的这样的课题。另外，在混合荧光体粉末与接合剂而形成的荧光体层中，因为必须将含有荧光体的混合物均匀地涂布于透明基板等之上，所以制造性差，而且存在发生荧光体粉末的脱粒或接合剂的劣化而耐久性低的这样的课题。而且，存在在混合荧光体粉末与接合剂而形成的荧光体层，在长时间使用时，内包于树脂中的气体从树脂的外部释放这样的课题。
如此，现有的闪烁体，特别是SEM装置用的闪烁体，存在制造性差，耐久性低这样的课题。
本发明用于解决所述课题，目的在于提供一种制造性良好，耐久性高的固体闪烁体，及使用该闪烁体的电子束检测器。
用于解决课题的手段
本发明的固体闪烁体用于解决所述课题，其特征在于，在包含稀土氧化物烧结体的固体闪烁体中，该固体闪烁体的光输出从最大值变为该最大值的1/e所需的时间，即余辉时间为200ns以下。
所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（1）表示的组成：
[化1]
LnaXbOc：Ce（1）
（式中，Ln为选自Y、Gd及Lu的一种以上的元素，X为选自Si、Al及B的一种以上的元素，a、b及c满足1≤a≤5、0.9≤b≤6、2.5≤c≤13）。
所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（2）表示的组成：
[化2]
Y2O3·β1SiO2：Ce（2）
（式中，β1满足0.95＜β1＜1.05）。
所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（3）表示的组成：
[化3]
α2Y2O3·β2Al2O3：Ce（3）
（式中、α2及β2满足1.45＜α2＜1.55、2.45＜β2＜2.55）。
所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（4）表示的组成：
[化4]
α3Y2O3·β3Al2O3：Ce（4）
（式中，α3及β3满足0.45＜α3＜0.55、0.45＜β3＜0.55）。
所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（5）表示的组成：
[化5]
α4Y2O3·β4Al2O3：Ce，Pr（5）
（式中，α4及β4满足0.45＜α4＜0.55、0.45＜β4＜0.55）。
所述稀土氧化物烧结体优选具有由下述通式（6）表示的组成：
[化6]
0.8Gd2O3·0.2Y2O3·β5SiO2：Ce（6）
（式中，β5满足0.95＜β5＜1.05）。
所述稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径优选为1～20μm。
所述稀土氧化物烧结体的相对密度优选为99％以上。
所述固体闪烁体将光向光电子倍增管侧输出的输出面的表面粗糙度Ra优选为0.3～10μm。
本发明的电子束检测器用于解决所述课题，其特征在于使用了所述固体闪烁体。
所述电子束检测器优选具备光电子倍增管。
所述电子束检测器优选用于SEM装置。
发明效果
本发明的固体闪烁体示出短的余辉特性，制造性良好，耐久性高。
本发明的电子束检测器因为使用该固体闪烁体，所以可靠性非常高。
附图说明
[图1]说明使用了本发明涉及的固体闪烁体的SEM装置的概略的图。
[图2]示出了使用本发明涉及的固体闪烁体的二次电子检测部的一个例子的图。
[图3]示出了本发明涉及的固体闪烁体的一个例子的图。
[图4]示出了固体闪烁体的余辉时间的测定方法的一个例子的图。
具体实施方式
[固体闪烁体]
本发明的固体闪烁体包含稀土氧化物烧结体。该稀土氧化物烧结体为稀土氧化物的多晶体。即，本发明的固体闪烁体为稀土氧化物的多晶体。
首先，就使用本发明的固体闪烁体的装置进行说明。图1为说明使用本发明涉及的固体闪烁体的SEM装置的概略的图。图2为示出使用本发明涉及的固体闪烁体的二次电子检测部的一个例子的图。图3为示出本发明涉及的固体闪烁体的一个例子的图。
如图1中所示，在SEM装置（扫描电子显微镜装置）1中，从电子枪12释放的电子束19以以下顺序通过聚焦透镜13、扫描线圈14、及物镜15之后，照射测定试样16。电子束19照射测定试样16时，从测定试样16的表面产生二次电子20。
在测定试样16的附近设置二次电子检测部17。该二次电子检测部17如图2所示，由通过输入面31接受二次电子20，从输出面32发出光的固体闪烁体21与检测从固体闪烁体21发出的光的光电子倍增管12构成。另外，固体闪烁体21如图3所示，为圆柱状。
在该二次电子检测部17中，附加有相对于测定试样16的+10kV左右的高电压。因此，从该测定试样16的表面产生的二次电子20因高电压吸引并碰撞构成二次电子检测部17的固体闪烁体21的输入面31，侵入固体闪烁体21内。固体闪烁体21因二次电子20的侵入而发光，从输出面32发出光，该发出的光，通过光电子倍增管22被检测到而变换为电信号。该电信号通过输送至显示器18而在显示器18中表示测定试样16的二次电子像。
另外，在图2中，二次电子检测部17示出了包含固体闪烁体21与光电子倍增管22的构成。但是，二次电子检测部17可为在固体闪烁体21的前面设置有被称为收集器的辅助电极的结构，也可为在固体闪烁体21与光电子倍增管22之间设置有导光体的结构。
在像这样的SEM装置1中，基于从测定试样16的表面产生的二次电子20，固体闪烁体21发光，该光通过光电子倍增管22而被检测到。因此，在SEM装置1中为了获得鲜明的二次电子像，优选固体闪烁体21短时间发光，即固体闪烁体21是短余辉的。在SEM装置1中，因为断续地释放电子束19，而从测定试样16的表面断续地产生二次电子20，所以固体闪烁体21为短余辉时，能以高的频率重复因二次电子20导致的发光，获得精度高的图像。
另外，在SEM装置1中，将测定试样16和固体闪烁体21配置于维持在1×10-3Pa以下的真空中的试样室内。因为如果不在真空中，则不能正确检测二次电子20。因此，在SEM装置1中，要求固体闪烁体21的结构和性质在真空中稳定。
一般地，作为固体闪烁体21的材质，已知在树脂中溶解了有机发光物质的固体闪烁体、在树脂中分散有荧光体粉末的固体闪烁体、含有发光的无机单晶的固体闪烁体、含有发光的无机多晶的固体闪烁体等。这些中，使用了树脂的固体闪烁体因为在SEM装置1中长时间使用时从树脂产生气体，不能保持试样室内为真空，所以在电子束检测器的测定精度方面产生故障。因此，作为在SEM装置1中使用的固体闪烁体21，从不产生气体这样的观点出发，优选含有发光的无机单晶的固体闪烁体或含有发光的无机多晶的固体闪烁体。
另外，在固体闪烁体21含有无机单晶或无机多晶的情况下，固体闪烁体21优选易于由作为原料的大的无机单晶或无机多晶切割为规定的大小，即加工性良好的物质。
该加工性，一般地，与无机单晶相比，无机多晶为好。因此，作为在SEM装置1中使用的固体闪烁体21，最优选含有无机多晶的固体闪烁体。
本发明的固体闪烁体21含有像这样的无机多晶的稀土氧化物烧结体，同时为短余辉的固体闪烁体。
（稀土氧化物烧结体的组成）
构成本发明的固体闪烁体21的稀土氧化物烧结体具有由下述通式（1）表示的组成。
[化7]
LnaXbOc：Ce（1）
（式中、Ln为选自Y、Gd及Lu的一种以上的元素，X为选自Si、Al及B的一种以上的元素，a、b及c满足1≤a≤5、0.9≤b≤6、2.5≤c≤13）
满足该组成的稀土氧化物因为容易形成，制造性提高而优选。
具有由通式（1）表示的组成的稀土氧化物烧结体为包含具有由以下通式（2）～（6）表示的组成的稀土氧化物烧结体的上位概念。
稀土氧化物烧结体具有由下述通式（2）表示的组成时，因为固体闪烁体的余辉时间缩短为150ns以下而优选。
[化8]
Y2O3·β1SiO2：Ce（2）
（式中，β1满足0.95＜β1＜1.05）
稀土氧化物烧结体具有由下述通式（3）表示的组成时，因为固体闪烁体的余辉时间缩短为150ns而优选。
[化9]
α2Y2O3·β2Al2O3：Ce（3）
（式中，α2及β2满足1.45＜α2＜1.55、2.45＜β2＜2.55）
稀土氧化物烧结体具有由下述通式（4）表示的组成时，因为固体闪烁体的余辉时间缩短为150ns而优选。
[化10]
α3Y2O3·β3Al2O3：Ce（4）
（式中，α3及β3满足0.45＜α3＜0.55、0.45＜β3＜0.55）
稀土氧化物烧结体具有由下述通式（5）表示的组成时，因为固体闪烁体的余辉时间缩短为150ns以下而优选。
[化11]
α4Y2O3·β4Al2O3：Ce，Pr（5）
（式中，α4及β4满足0.45＜α4＜0.55、0.45＜β4＜0.55）
稀土氧化物烧结体具有由下述通式（6）表示的组成时，因为固体闪烁体的余辉时间缩短为150ns以下而优选。
[化12]
0.8Gd2O3·0.2Y2O3·β5SiO2：Ce（6）
（式中，β5满足0.95＜β5＜1.05）
另外，通式（1）～（4）及（6），尽管示出了使用了作为活化剂的Ce的例子，但在本发明中代替Ce或除Ce之外也可将Pr等其他的稀土元素作为活化剂而使用。另外，在作为活化剂而使用的稀土元素中，因为光输出大，所以最优选Ce。
（稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径）
构成本发明的固体闪烁体21的稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径为通常1～20μm，优选3～12μm。
因为稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径为1～20μm时，稀土氧化物烧结体的气孔的最大直径可缩小为1μm以下，所以固体闪烁体的光输出变大。
另一方面，因为稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径不足1μm时，稀土氧化物烧结体中的晶界的比例变大，所以存在固体闪烁体的光输出降低的担忧。
另外，稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径超过20μm时，存在晶界的三重点变大，固体闪烁体的强度降低的担忧。如此，固体闪烁体的强度降低时，在将固体闪烁体纳入二次电子检测部17时变得容易发生破裂、裂纹。
（稀土氧化物烧结体的相对密度）
构成本发明的固体闪烁体21的稀土氧化物烧结体的相对密度为通常99%以上，优选为99.5～100％。
在此，相对密度是通过（通过阿基米德法测定的稀土氧化物烧结体的密度的实测值/稀土氧化物烧结体的理论密度）×100％＝相对密度（％）而求出的值。另外，将以Y2SiO5烧结体的理论密度为4.46g/cm3，Y3Al5O12烧结体的理论密度为4.56g/cm3、YAlO3烧结体的理论密度为5.56g/cm3，（Gd0.8Y0.2）2SiO5烧结体的理论密度为6.35g/cm3而进行计算。
如果稀土氧化物烧结体的相对密度不足99%，即如果在稀土氧化物烧结体中存在大量的气孔，则存在固体闪烁体的发光因气孔而受到阻碍，光输出下降的担忧。
（固体闪烁体的输出面的表面粗糙度）
本发明的固体闪烁体21向光电子倍增管22侧输出光的输出面32的表面粗糙度Ra为0.3～10μm。
在固体闪烁体21的输出面32的表面粗糙度Ra为0.3～10μm时，来自固体闪烁体21的光输出可效率良好地照射光电子倍增管22，因此优选。
（固体闪烁体的余辉时间）
本发明的固体闪烁体，作为固体闪烁体的光输出从最大值变为其1/e所需时间的余辉时间（以下仅称为“余辉时间”）为200ns（纳秒）以下，优选150ns以下。
就固体闪烁体的余辉时间的测定方法进行说明。图4为示出固体闪烁体的余辉时间的测定方法的一个例子。
如图4所示，用于固体闪烁体的余辉时间的测定的余辉时间测定装置5具备：向作为测定试样的固体闪烁体21照射激光41的Nd：YAG脉冲激光振荡器13；将接受激光41后固体闪烁体21照射的光42收集的聚光透镜24（24a、24b）；输送通过聚光透镜24收集的光的光纤25；将从光纤25输送的光进行分光处理的分光器26；检测通过分光器26进行分光而成的荧光谱ICCD（强化电荷耦连仪，IntensifiedCharge Coupled Device）27；改变从激光光41的照射至光42的检测的时间的脉冲发生器28；以及将通过ICCD27检测的荧光谱进行解析的电脑19。
固体闪烁体的余辉时间的测定方法如下。
首先，作为固体闪烁体，准备具有平面的测定试样（稀土氧化物烧结体）21。接着，从Nd：YAG脉冲激光器23以相对于测定试样21的平面45°的角度照射峰值波长266nm、脉冲长14ns、重复频率10Hz的激光41。因接受激光41，而由测定试样21照射的光42，通过在于测定试样21的平面的正面配置的聚光透镜24（24a、24b）进行聚光，并经由光纤25输送至分光器26。输送至分光器26的光42被分光而生成荧光谱。通过ICCD27检测获得的荧光谱。
另外，使用激光发生器（10Hz）28改变从激光41的照射至光42的检测的时间，通过与激发荧光的脉冲同步，测定荧光谱的时间变化。该荧光强度的时间变化的结果被输送至电脑29。电脑29测定固体闪烁体21的光输出从最大值至该最大值的1/e所需的时间，将该时间作为余辉时间而算出。
（固体闪烁体的制造方法）
以下，就固体闪烁体的制造方法进行说明。本发明的固体闪烁体的制造方法并不特别受限制，但作为用于获得良好的效率的方法，可举出以下方法。
首先，作为原料，准备稀土氧化物荧光体粉末。例如，制造作为稀土氧化物烧结体的Y2SiO5：Ce烧结体时，准备Y2SiO5：Ce粉末。
稀土氧化物荧光体粉末的平均粒径为通常0.5～10μm，优选1～8μm的范围内。稀土氧化物荧光体粉末的平均粒径为0.5～10μm的范围内时，容易将获得的稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径控制在1～20μm的范围内。
在此，稀土氧化物荧光体粉末的平均粒径为通过电阻法(Electricresistance method)而算出的值。
另外，根据需要，可向稀土氧化物荧光体粉末中添加烧结助剂。作为烧结体，可使用例如LiF、Li2GeF6、NaBF4、BaF2、AlF3等氟化物，SiO2、B2O3等氧化物。
接着，向成型模具中填充稀土氧化物荧光体，进行烧结工序。烧结工序优选为HIP（热等静压）处理。另外，HIP处理的处理条件优选为1200～1900℃且500～1500atm。如果进行HIP处理，即使使用作为难烧结材料的稀土氧化物荧光体粉末，也可不使用烧结助剂而获得相对密度99%以上的稀土氧化物烧结体。另外，在HIP处理之前，可进行CIP成形等成形工序。
另外，在烧结工序中，因为使获得的稀土氧化物烧结体的大小也比作为最终制品的闪烁体大的烧结体锭时，可通过烧结体锭的切割加工切割出各个闪烁体，所以批量生产性高，因此优选。
接着，对获得的稀土氧化物烧结体进行900～1400℃的热处理。通过该热处理，可进行平均晶体粒径的调整或因为批量生产性而进行切断加工时的加工变形的缓和。热处理时间优选为5～15小时。
获得的稀土氧化物烧结体根据需要，通过进行表面研磨加工而成为固体闪烁体。
根据上述固体闪烁体的制造方法，可效率良好地获得调制了平均晶体粒径和相对密度的固体闪烁体。另外，通过使用HIP处理，可进行从稀土氧化物烧结体的大型锭的切割加工，也可谋求生产性的高效化。
作为固体闪烁体21的形状，并不特别受限制，除了图3中示出的圆柱状之外，还可为长方体状等各种各样的形状。
另外，作为固体闪烁体21的尺寸，在固体闪烁体21为圆柱状时，可使之为例如厚度0.1～2.0mm、直径5～20mm。另外，在固体闪烁器21为长方体状时，可使之为例如0.1～2.0mm、一片的长度5～20mm。
固体闪烁体21的厚度不足0.1mm时，存在固体闪烁体21的强度不足的担忧。另一方面，固体闪烁体21的厚度超过2.0mm时，发光特性与厚度2.0mm的情况相比并不提高，此外，光的透过性劣化，光的透过性降低。
本发明的固体闪烁体21因为含有特定的稀土氧化物烧结体，所以材料自身的强度高。另外，因为本发明的固体闪烁体21从稀土氧化物烧结体切割大型锭的加工容易进行，所以即使厚度0.1～2.0mm左右的薄的烧结体也可容易地制作。
（本发明的固体闪烁体的效果）
本发明的固体闪烁体的光输出从最大值至变为该最大值的1/e的余辉时间为200ns以下的短余辉，显示了优异的特性。
另外，本发明的固体闪烁体因加工性良好，所以制造性也良好。
而且，因为本发明的固体闪烁体并不是与树脂的混合物，所以在使用中不存在产生气体，或树脂劣化，因此，作为闪烁体的可靠性非常高。
另外，因为本发明的固体闪烁体通过调整平均晶体粒径和相对密度，稀土氧化物烧结体的强度高，所以也可提高操作性。
[电子束检测器]
本发明的电子束检测器为使用本发明的固体闪烁体的电子束检测器。本发明的电子束检测器为例如图2中示出的二次电子检测部17。
如图2中所示，作为电子束检测器的二次电子检测部17由固体闪烁体21、以及检测从固体闪烁体21发出的光的光电子倍增管12构成。即，作为电子束检测器的二次电子检测部17具备光电子倍增管12。
作为本发明的电子束检测器的二次电子检测部17如图1中所示，用于例如SEM装置1中。
（本发明的电子束检测器的效果）
本发明的电子束检测器因为使用本发明的固体闪烁体21，所以作为电子束检测器的可靠性非常高。
即，本发明的电子束检测器因为作为本发明的固体闪烁体21的构成部件不使用树脂，所以即使在真空下也不从固体闪烁体21产生气体。因此，本发明的电子束检测器特别适合作为必须使试样室内为真空的SEM装置1的构成部件。另外，本发明的电子束检测器不限于SEM装置1中，也可作为使用电子束的检测器而广泛使用。
实施例
以下示出了实施例，但本发明并不限于这些来进行解释。
（实施例1～3）
作为原料粉末准备平均粒径2.0μm的Y2SiO5：Ce荧光体粉末。将原料粉末填充于金属胶囊中，在1500℃、1000气压的条件下进行HIP处理，制造了直径10mm×厚度3mm的Y2SiO5烧结体锭。
从获得的烧结体锭分别切割出厚度1.0mm的烧结体、厚度0.5mm的烧结体、及厚度0.3mm的烧结体。对厚度1.0mm的烧结体在大气中于1100℃进行8小时的热处理。另外，对厚度0.5mm的烧结体在大气中于1200℃进行10小时的热处理。而且，对厚度0.3mm的烧结体在大气中于1300℃进行9小时的热处理。
以使热处理后的烧结体的表面变为表面粗糙度Ra1μm以下的方式而进行研磨加工，制得固体闪烁体。将获得的固体闪烁体中，厚度1.0mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例1，厚度0.5mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例2，厚度0.3mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例3。
表1中示出了制造条件。对以下的实施例、比较例的制造条件也在表1中示出。
[表1]
Figure BDA0000478132290000121
Figure BDA0000478132290000131
（比较例1）
将平均粒径3.0μm的Y2SiO5：Ce荧光体粉末与硅树脂混合，使之固化，调制含有Y2SiO5：Ce荧光体粉末95体积％与硅树脂固化物5体积％，厚度1.0mm×直径10mm的树脂混合型闪烁体，设为比较例1。
（实施例4～6）
作为原料粉末准备平均粒径4.0μm的Y3Al5O12荧光体粉末。将原料粉末填充于金属胶囊中，于1550℃、1100气压的条件下进行HIP处理，制造直径10mm×厚度3mm的Y3Al5O12烧结体锭。
从获得的烧结体锭分别切割出厚度1.0mm的烧结体、厚度0.5mm的烧结体、及厚度0.3mm的烧结体。对厚度1.0mm的烧结体在大气中于1000℃进行12小时的热处理。另外，对厚度0.5mm的烧结体在大气中于1100℃进行10小时的热处理。另外，对厚度0.3mm的烧结体在大气中于1200℃进行9小时的热处理。
进行研磨加工，以使热处理后的烧结体的表面变为表面粗糙度Ra1μm以下而制成固体闪烁体。获得的固体闪烁体中，将厚度1.0mm×直径10mm的固体闪烁体作为实施例4、厚度0.5mm×直径10mm的固体闪烁体作为实施例5、厚度0.3mm×直径10mm的固体闪烁体作为实施例6。
（比较例2）
将平均粒径5.0μm的Y3Al5O12：Ce荧光体粉末与环氧树脂混合，使之固化，调制含有Y3Al5O12：Ce荧光体粉末95体积％与环氧树脂固化物5体积％、厚度1.0mm×直径10mm的树脂混合型闪烁体，设为比较例2。
（实施例7～9）
作为原料粉末准备平均粒径6.2μm的YAlO3：Ce，Pr荧光体粉末。将原料粉末填充于金属胶囊中、于1650℃、1500气压的条件下进行HIP处理，制造直径10mm×厚度3mm的YAlO3：Ce，Pr烧结体锭。
从获得的烧结体锭分别切割出厚度1.0mm的烧结体、厚度0.5mm的烧结体、及厚度0.3mm的烧结体。对厚度1.0mm的烧结体在大气中于1300℃进行9小时的热处理。另外，对厚度0.5mm的烧结体，于大气中于1200℃进行8小时的热处理。另外，对厚度0.3mm的烧结体于大气中于1100℃进行7小时的热处理。
进行研磨加工，以使热处理后的烧结体的表面变为表面粗糙度Ra1μm以下，制成固体闪烁体。获得的固体闪烁体中，将厚度1.0mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例7、厚度0.5mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例8、厚度0.3mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例9。
（比较例3）
将平均粒径7.0μm的YAlO3：Ce，Pr荧光体粉末与聚碳酸酯的原料混合，使之固化，调制含有YAlO3：Ce，Pr荧光体粉末95体积％与聚碳酸酯5体积％、厚度1.0mm×直径10mm的树脂混合型闪烁体，设为比较例3。
（实施例10～12）
作为原料粉末准备平均粒径3.5μm的YAlO3：Ce荧光体粉末。将原料粉末填充于金属胶囊中，于1850℃、1300气压的条件下进行HIP处理，制造直径10mm×厚度3mm的YAlO3：Ce烧结体锭。
从获得的烧结体锭分别切割厚度1.0mm的烧结体、厚度0.5mm的烧结体、及厚度0.3mm的烧结体。对厚度1.0mm的烧结体于大气中在1500℃进行7小时的热处理。另外，对厚度0.5mm的烧结体于大气中在1400℃进行6小时的热处理。另外，对厚度0.3mm的烧结体于大气中在1300℃进行5小时的热处理。
进行研磨加工，以使热处理后的烧结体的表面变为表面粗糙度Ra1μm以下而制成固体闪烁体。获得的固体闪烁体中，将厚度1.0mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例10、厚度0.5mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例11、厚度0.3mm×直径10mm的固体闪烁体设为实施例12。
（比较例4）
将平均粒径4.0μm的YAlO3：Ce荧光体粉末与甲基丙烯酸树脂的原料混合，使之固化，调制含有YAlO3：Ce荧光体粉末95体积％与甲基丙烯酸树脂5体积％、厚度1.0mm×直径10mm的树脂混合型闪烁体，设为比较例4。
（实施例13～20）
作为原料粉末准备平均粒径5.0μm的（Gd0.8Y0.2）2SiO5：Ce荧光体粉末。将原料粉末填充于金属胶囊中，于1300℃、1200气压的条件下，进行HIP处理，制造直径10mm×厚度3mm的（Gd0.8Y0.2）2SiO5：Ce烧结体锭。
从获得的烧结体锭切割出厚度0.3mm的烧结体。对切割出的烧结体于大气中在1100℃进行15小时的热处理。
以使表面粗糙度Ra为规定的数值的方式，对热处理后的烧结体的表面进行研磨加工，制得固体闪烁体。获得的固体闪烁体中，将表面粗糙度Ra为20μm的固体闪烁体设为实施例13、表面粗糙度Ra为10μm的固体闪烁体设为实施例14、表面粗糙度Ra为5μm的固体闪烁体设为实施例15、表面粗糙度Ra为2μm的固体闪烁体设为实施例16、表面粗糙度Ra为1μm的固体闪烁体设为实施例17、表面粗糙度Ra为0.5μm的固体闪烁体设为实施例18、表面粗糙度Ra为0.3μm的固体闪烁体设为实施例19、表面粗糙度Ra为0.1μm固体闪烁体设为实施例20。
对实施例1～20的固体闪烁体，测定平均晶体粒径、相对密度、光输出及余辉时间。
平均晶体粒径的测定方法如下。首先，在烧结体的任意截面中，拍摄三处单位面积100μm×100μm的放大照片，在每个放大照片中使用截距法画长度100μm的直线，将存在于该直线上的晶体的个数进行计数。将这3个区域的个数的平均值设为平均晶体粒径。
相对密度的测定方法如下。首先，通过阿基米德法求出烧结体的实测密度。接着，使用文献等确定烧结体的理论密度。例如，将Y2SiO5烧结体的理论密度为4.46g/cm3、Y3Al5O12烧结体的理论密度为4.56g/cm3。进而，使用式（烧结体的实测密度/烧结体的理论密度）×100％，算出烧结体的相对密度。
光输出的测定方法如下。首先，向固体闪烁体照射管电压40kVp的X线，测定来自固体闪烁体的输出面的固体闪烁体的光输出。将各实施例、比较例的光输出作为将实施例1的光输出设为100时的比而算出。
余辉时间的测定方法如下。首先，使用如图4中所示的余辉时间测定装置5，向固体闪烁体21照射来自Nd：YAG脉冲激光振荡器23的波长266nm、脉冲长14ns（纳秒）、10Hz的激光41。接着，测定固体闪烁体21的光输出从最大值变为该最大值的1/e需要的时间，将该时间设为余辉时间。
在表2中示出了固体闪烁体的平均晶体粒径、相对密度、光输出、及余辉时间、以及固体闪烁体的输出面的表面粗糙度Ra的测定结果。
[表2]
Figure BDA0000478132290000171
如从表所知，涉及实施例的余辉时间均为200ns以下，更有在150ns以下时，示出了与原有的树脂混合型同等的特性。
如上所述，因为涉及实施例的固体闪烁体的光输出同等，而且，作为闪烁体的构成部件，不使用树脂，所以可消除使用中气体的产生。因此，可提供长期可靠性高，操作性良好的固体闪烁体。
另外，尽管说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意在限定发明的范围。这些新的实施方式，为可在其他的各种各样的方案中实施的，在不脱离本发明的主旨的范围内，可进行各种省略、置换、改变。这些实施方式和其变形包含于本发明的范围和主旨中，同时也包含于本权利要求书的范围中记载的发明及其等同的范围内。
附号说明
1   SEM装置
5   余辉时间测定装置
12  电子枪
13  聚焦透镜
14  扫描线圈
15  物镜
16  测定试样
17  二次电子检测部
18  显示器
19           电子束
20           二次电子
21           固体闪烁体
22           光电子倍增管
23           d：YAG脉冲激光振荡器
24、24a、24b 聚光透镜
25           光纤
26           分光器
27           ICCD
28           脉冲发生器
29           电脑
31           输入面
32           输出面
41           激光
42           光

Claims (13)

1.固体闪烁体，其特征在于，在含有稀土氧化物烧结体的固体闪烁体中，
该固体闪烁体的光输出从最大值变为该最大值的1/e需要的时间，即余辉时间为200ns以下。
2.权利要求1中所述固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体具有由下述通式（1）表示的组成：
[化1]
LnaXbOc：Ce（1）
（式中、Ln为选自Y、Gd及Lu的一种以上的元素，X为选自Si、Al及B的一种以上的元素，a、b及c满足1≤a≤5、0.9≤b≤6、2.5≤c≤13）。
3.权利要求1或2所述固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体具有由下述通式（2）表示的组成：
[化2]
Y2O3·β1SiO2：Ce（2）
（式中，β1满足0.95＜β1＜1.05）。
4.权利要求1或2所述的固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体具有由下述通式（3）表示的组成：
[化3]
α2Y2O3·β2Al2O3：Ce（3）
（式中，α2及β2满足1.45＜α2＜1.55、2.45＜β2＜2.55）。
5.权利要求1或2所述的固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体具有由下述通式（4）表示的组成：
[化4]
α3Y2O3·β3Al2O3：Ce（4）
（式中、α3及β3满足0.45＜α3＜0.55、0.45＜β3＜0.55）。
6.权利要求1或2所述的固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体具有由下述通式（5）表示的组成：
[化5]
α4Y2O3·β4Al2O3：Ce，Pr（5）
（式中，α4及β4满足0.45＜α4＜0.55、0.45＜β4＜0.55）。
7.权利要求1或2所述的固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体具有由下述通式（6）表示的组成：
[化6]
0.8Gd2O3·0.2Y2O3·β5SiO2：Ce（6）
（式中，β5满足0.95＜β5＜1.05）。
8.权利要求1～7的任一项所述的固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体的平均晶体粒径为1～20μm。
9.权利要求1～8的任一项所述的固体闪烁体，其特征在于，所述稀土氧化物烧结体的相对密度为99％以上。
10.权利要求1～9的任一项所述的固体闪烁体，其特征在于，向光电子倍增管侧输出光的输出面的表面粗糙度Ra为0.3～10μm。
11.电子束检测器，其特征在于，使用权利要求1～10的任一项所述的固体闪烁体。
12.权利要求11所述的电子束检测器，其特征在于，具备光电子倍增管。
13.权利要求10～12的任一项所述的电子束检测器，其特征在于，在SEM装置中使用。
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