CN1892251B - 具有高光输出的高能量分辨率闪烁体 - Google Patents

Abstract

一种闪烁体组合物，包括基质材料，其中该基质材料包括碱土金属和镧系元素卤化物。该闪烁体组合物进一步包括激活剂离子，其中该激活剂离子为三价离子。在一个实施方案中，该闪烁体组合物包括以A₂LnX₇表示的基质材料，其中A包括碱土金属，Ln包括镧系元素离子，以及X包括卤化物离子。在另一个实施方案中，该闪烁体组合物包括以ALnX₅表示的基质材料，其中A包括碱土金属，Ln包括镧系元素离子，以及X包括卤化物离子。在这些实施方案中，该闪烁体组合物包括激活剂离子，其中该激活剂离子包括铈，或铋，或镨或其组合。

Description

具有高光输出的高能量分辨率闪烁体

技术领域

本发明概括地说涉及成像系统领域，更具体地说涉及用于高能辐射探测器的闪烁体组合物。

背景技术

基于高能辐射的成像系统，例如正电子成像术(PET)，通常采用具有典型地排列成环状阵列的大量像素的闪烁体探测器。每一个这样的像素含有与光电倍增管偶联的闪烁体元件。在PET中，具有用于特定器官的理想生物活性或亲合性的化学示踪剂化合物通过发射正电子而衰变的放射性同位素进行标记。随后，发射的正电子与电子交互作用发出两个511keV的光子(γ射线)。这两个光子同时发射并以几乎完全相反的方向移动，穿透周围的组织，脱离病人的身体，并被探测器吸收和记录。通过测量这两个光子在探测器中两个点的到时的轻微差别，就能计算出靶中正电子的位置。这种时差测量的极限高度依赖于闪烁体材料的阻止能力、光输出和衰减时间。

这种闪烁体的另一个应用是在测井工具中。在这种应用中，闪烁体探测器通过截留来自周围地质建造中的辐射，并将其转换为光来运行。产生的光随后传送到光电倍增管。该光脉冲变换为电脉冲。所期望的是，在该测井工具中的闪烁元件能在非常高的温度，和在苛刻的震动和振动状态下运行。因此，期望有一种闪烁体材料，其具有上述多种性能的组合，例如，高的光输出和高的能量分辨率，以及快速的衰变时间。

因此，对能解决上述一个或多个问题的改进的闪烁体材料存在需求。

发明内容

在一个实施方案中，本发明提供了一种闪烁体组合物。该闪烁体组合物包括基质材料，其中该基质材料包括碱土金属和镧系元素卤化物。该闪烁体组合物进一步包括激活剂离子，其中该激活剂离子是三价离子。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种含有由A₂LnX₇表示的基质材料的闪烁体组合物，其中A包括碱土金属，Ln包括镧系元素离子，以及X包括卤化物离子。另外，该闪烁体组合物包括激活剂离子，其中该激活剂离子包括铈，或铋，或镨，或其组合。

在再一个实施方案中，本发明提供了一种含有由ALnX₅表示的基质材料的闪烁体组合物，其中A包括碱土金属，Ln包括镧系元素离子，以及X包括卤化物离子。另外，该闪烁体组合物包括激活剂离子，其中该激活剂离子包括铈，或铋，或镨，或其组合。

在进一步的实施方案中，本发明提供了一种成像系统的探测器元件，其含有本发明的闪烁体组合物。另外，该探测器元件具有与闪烁体组合物光学偶联的并配置为将光子转变成电信号的光子探测器。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种探测器元件的操作方法。该方法包括：传送辐射通过一个物体，通过闪烁体材料接收该辐射以产生具有该辐射特性的光子，并通过光子探测器检测该光子，所述光子探测器与该闪烁体材料光学偶联并配置以将该光子转变成电信号。该闪烁体材料包括本发明的闪烁体组合物。

附图说明

当参考附图阅读以下详述时将更好地理解本发明的这些和其它的特征、方面和优点，附图中的相同标记代表相同的部分，其中：

图1是使用本发明某些实施方案的闪烁体组合物的示例性的基于辐射的成像系统的图示。

图2是使用本发明某些实施方案的闪烁体组合物的示例性的正电子成像术成像系统的图示。

图3是按照本发明的某些实施方案用在正电子成像术成像系统的辐射探测器中的闪烁体环的正视图。

图4是按照本发明的某些实施方案用在测井工具中的示例性的探测器元件的横截面图。

图5是A₂LnX₇表示的并含有铈激活剂离子的闪烁体组合物在X射线激发下的发射光谱的图示。

图6是ALnX₅表示的并含有铈激活剂离子的闪烁体组合物在X射线激发下的发射光谱的图示。

图7是举例说明按照本发明某些实施方案的成像系统的探测器元件的示例性操作方法的流程图。

具体实施方式

图1举例说明了依照本发明的某些实施方案的示例性的基于辐射的成像系统，例如用在正电子成像术中的核成像探测器。在示例性的实施方案中，该成像系统10包括辐射源12，其位于使得发射自辐射源12的辐射14的主要部分穿过靶16的位置，靶16例如是动物，或人，或行李物品，或任何具有内部特征或内含物的靶。在某些实施方案中，该辐射14可以包括电磁辐射，例如X射线辐射，或β辐射，或γ辐射。通常称作衰减辐射18的辐射14的一部分穿过靶16。更准确地说，靶16的内部特征至少部分地减少辐射14的强度。例如，靶16的一个内在特征可以通过少于或多于另一个内在特征的辐射。

随后，衰减辐射18撞击在一个或更多个辐射探测器20上，后者包括一种响应衰减辐射在其表面上的撞击产生可见光子的闪烁体22。在某些实施方案中，闪烁体22的组合物包括基质材料和激活剂离子。在一些实施方案中，该基质材料包括碱土金属和镧系元素卤化物。在这些实施方案中，该碱土金属可以包括钡，或锶，或钙，或镁，或其组合。进一步地，该镧系元素卤化物可以包括至少一种镧系元素离子和至少一种卤化物离子。在这些实施方案中，该镧系元素离子可以包括稀土元素，例如镧，或铈，或镨，或钕，或钐，或铕，或钇，或钆，或铽，或镝，或钬，或铒，或铥，或镥，或钪，或镱，或其组合。在一个示例性的实施方案中，该镧系元素离子可以包括镧，或钇，或钆，或镥，或钪，或其组合。

在这些实施方案中，依据不同的应用，卤化物离子可以包括氟，或溴，或氯，或碘，或其组合。例如，为了获得高光输出特性需要在闪烁体中含有碘。另外，在一些实施方案中，基质材料中可以出现两种或更多种卤素。在这些实施方案中，基质材料可以为两种或更多种镧系元素卤化物的固溶体形式。在此所用的术语“固溶体”是指固体、结晶形式的卤化物的混合物，其可以包括单相或多相。可以理解的是，在其形成后，例如在烧结或致密化之类的后续加工步骤后，晶体内会发生相转变。在一个示例性的实施方案中，镧系元素卤化物可以包括氯化镥，或溴化镥，或氯化钇，或溴化钇，或氯化钆，或溴化钆，或氯化镨，或溴化镨，或其组合。

进一步的，在某些实施方案中，基质材料中的碱土金属和镧系元素卤化物的相对比例可以从约2.2∶1变化到约1.8∶1。可以理解的是，这些比例取决于化学计量的考虑，例如化合价、原子量、化学键、配位数等。

可以理解的是，氧会对闪烁体组合物的发光产生有害作用。因此，期望基质材料中的镧系元素卤化物中基本上没有氧或含氧化合物。在此所用的“基本上没有”意指含有少于约0.1摩尔％的氧的化合物，优选少于约0.01摩尔％的氧的化合物。

进一步的，闪烁体组合物包括激活剂离子，其中该激活剂离子为三价离子。可以理解的是，激活剂离子是主体基质的发光中心，其通过吸收电子并以希望波长的光子释放出其激发能量而产生光。因此，人们期望有一种激活剂离子和闪烁体组合物能相互友好共存的组合。在某些实施方案中，激活剂离子可以包括三价离子，例如铈，或铋，或镨，或其组合。同样的，人们也期望激活剂具有促进闪烁体组合物闪烁性的用量。可以理解的是，闪烁体组合物中的激活剂离子的用量取决于下述一些因素，如基质材料、发射性能和衰变时间，以及闪烁体将被使用的探测设备类型。在一些实施方案中，基质材料中的激活剂离子的摩尔百分数可以为约0.1摩尔％到约20摩尔％，或从约0.1摩尔％到约10摩尔％，或从约1摩尔％到约10摩尔％。

在某些实施方案中，本发明的闪烁体组合物可以用化学式A₂LnX₇表示，其中A包括一种碱土金属，Ln包括一种镧系元素离子，以及X包括一种卤化物离子。可以理解的是，在这些实施方案中，A或Ln或X可以为两种或更多种不同离子的组合。进一步的，在这些实施方案中，每一种碱土金属具有+2的价态，每一种镧系元素通常具有+3的价态，以及每一种卤素具有-1的价态以达到化学计量的平衡。在这些实施方案中，A可以包括钡，或锶，或钙，或镁，或其组合。另外，在这些实施方案中Ln可以包括镧，或铈，或镨，或钕，或钐，或铕，或钇，或钆，或铽，或镝，或钬，或铒，或铥，或镥，或钪，或镱，或其组合。最后，在这些实施方案中X可以包括氟，或氯，或溴，或碘，或其组合。

进一步的，在一些实施方案中，Ln可以包括钇，或钆，或镥，或镧，或其组合。在这些实施方案中，X可以包括氯，或溴，或碘，或其组合。在这些实施方案中以铈作为激活剂离子的一些方案中，闪烁体组合物可以用化学式Z₂Ln_1-mCe_mX₇表示。在这些实施方案中，m的范围为约0.02-约1。进一步的，在一个示例性的实施方案中，m的范围为约0.1-约1。在一个示例性的实施方案中，含有铈作为激活剂离子的闪烁体组合物Ba₂Y_1-mCe_mCl₇可以包括Ba₂Y_0.98Ce_0.02Cl₇和Ba₂Y_0.95Ce_0.05Cl₇。同样的，在其它实施方案中，含有铈作为激活剂离子的闪烁体组合物Ba₂Gd_1-mCe_mCl₇可以包括Ba₂Gd_0.98Ce_0.02Cl₇、Ba₂Gd_0.98Ce_0.02Cl_6.94Br_0.06和Ba₂Gd_0.95Ce_0.05Cl₇。在进一步的实施方案中，闪烁体组合物可以包括碱土金属的组合。在这些实施方案中，闪烁体组合物可以用Ba_2-xA_xLn_1-mCe_mX₇表示，其中A可以为锶，或钙，或镁。在这些实施方案中，A的比例为足以保持闪烁体组合物的晶体结构。在一个示例性的实施方案中，当存在铈时，其它的激活剂离子例如铋，可以置换闪烁体组合物中约0.1摩尔％到约10摩尔％的Ln。

在一些实施方案中，闪烁体组合物可以用化学式ALnX₅表示，其中A包括一种碱土金属，Ln包括一种镧系元素离子，以及X包括一种卤化物离子。如上所讨论的，参考闪烁体组合物A₂LnX₇，每一种碱土金属具有+2的价态，每一种镧系元素通常具有+3的价态，以及每一种卤素具有-1的价态，以达到化学计量的平衡。在这些实施方案中，A可以包括钡，或锶，或钙，或镁，或其组合。另外，在这些实施方案中，Ln可以包括镧，或铈，或镨，或钕，或钐，或铕，或钇，或钆，或铽，或镝，或钬，或铒，或铥，或镥，或钪，或镱，或其组合。最后，在这些实施方案中，X可以包括氟，或氯，或溴，或碘，或其组合。

进一步的，在一些实施方案中，Ln可以包括钇，或钆，或镥，或镧，或其组合。在这些实施方案中，X可以包括氯，或溴，或碘，或其组合。在这些实施方案中的一些方案中，闪烁体组合物可以用ALn_1-nCe_nX₅表示。在这些实施方案中，n的范围为约0.02-约1。进一步的，在一个示例性的实施方案中，n为约0.02-约0.2。在另一个示例性的实施方案中，n为约0.02-约0.1。在一个示例性的实施方案中，含有激活剂离子的闪烁体组合物用BaY_0.98Ce_0.02Cl₅或BaGd_0.98Ce_0.02Cl₅表示。在进一步的实施方案中，闪烁体组合物可以包括碱土金属的组合。在这些实施方案中，闪烁体组合物可以用Ba_1-xA_xLn_1-mCe_mX₅表示，其中A可以为锶，或钙，或镁。进一步的，在这些实施方案中，A的比例为足以维持母体材料的晶体结构。在一个示例性的实施方案中，当铈存在时，其它的激活剂离子例如铋，可以置换闪烁体组合物中约0.1摩尔％到约10摩尔％的Ln。

在某些实施方案中，闪烁体组合物可以包括一种基本的单晶形式。可以理解的是，单晶闪烁体晶体具有更大的透明度趋势，因此，尤其适用于高能辐射探测器，例如用于γ射线的那些探测器。但是，根据最终用途，闪烁体组合物也可以以如粉末状之类的其它形式使用。同样的，可以理解的是，闪烁体组合物可以含有少量的杂质。这些杂质通常来自原始材料占组合物的少于约0.01wt％。进一步的，闪烁体组合物也可以包括用量少于约1体积％的添加剂。通常，致密化时，可以添加添加剂来促进闪烁体具有更高的烧结密度，如下详述。此外，添加剂可以促进晶体场环境的最佳化以增强闪烁体组合物的闪烁效率和缩短其上升时间和下降时间，从而促进每单位时间内有效质子的产生。因此，具有更高密度的闪烁体导致闪烁体对射入的光子的吸收增加。同样的，具有更高密度的闪烁体导致闪烁体产生较少的光子散射，由此增强了闪烁体产生的信号。此外，可以在闪烁体组合物中有目地加入少量的其它材料，以增强在闪烁体组合物中的特殊功能。

再次参照图1，一旦闪烁体22产生光子，它们就通过使用光子探测器或计数器24进行检测。在一些实施方案中，光子计数器24包括装配的将光子转变为相应的电信号的光电二极管。在这些实施方案的一些方案中，光子计数器24与光电倍增管偶联以成比例地增强光子计数器24产生的信号。成像系统10随后对这个数据进行处理来对靶16的内部特征进行构图。尽管没有举例说明，但是，辐射探测器20可以使用准直仪以使向着辐射探测器20的光束准直，以及因此而增强辐射探测器20上入射光的吸收百分率。另外，图1的成像系统10可以包括各种各样的控制电路和设备。例如，作为示例，辐射探测器20可以和探测器获取电路26偶联，后者控制辐射探测器20产生的信号的获取。在某些实施方案中，成像系统10包括电动子系统(未示出)以促进辐射源12和/或探测器20的运动。在这些实施方案中，图像处理电路28用于完成协议的检查和处理从探测器获取电路26获得的图像数据。依照本发明的某些实施方案，这些和各式各样的其它控制机构可以并入到成像系统10中。

为了输出系统参数、请求检查、观看图像等等，作为成像系统10的界面可以包括一个或更多个操作站30。操作站30被装配为能使操作者经过一个或更多的输入设备(键盘、鼠标、触摸板等等)控制成像系统10的一个或更多个组件。示例的操作站30与输出设备32，如显示器或打印机，相偶联，以输出在成像系统10操作中产生的图像。大多数情况下，显示器、打印机、操作站和类似的设备可以在本地或远程于成像系统10。例如，这些界面设备可以置于一所机构或医院的一个或多个地点，或置于一个完全不同的地方。因此，界面设备可以经过一个或更多个配置的网络，例如因特网、虚拟专用网等等与成像系统10连接。根据本发明的实施方案，这些和其它的输入/输出设备或界面可以并入成像系统10中。

图2举例说明根据本发明某些实施方案的一个示例性的正电子成像术(PET)成像系统34。在该示例的实施方案中，PET成像系统34包括置于靶内的放射性物质36。在一个示例性的实施方案中，靶可以为一个注射入一种放射性同位素的人。典型地，该放射性同位素是通过标记后与天然人体化合物例如葡萄糖、氨、水等等一起投入到人体内所期望的位置。大多数情况下，在靶内投入放射性同位素的一次剂量后，放射性物质在其寿命内发射出辐射探测器40(闪烁体42和光子探测器44)能探测到的辐射38。一旦位于靶(例如人体)中，放射性物质36会将放射性定位在探测的生物活性区域或其它区域中。在一个示例性的实施方案中，靶为人或动物时，生物活性区域可以包括脑或心脏的大部分、阿耳茨海默氏病、帕金森病、癫痫症、冬眠心肌、癌症或肿瘤。典型地，放射性物质36剂料中含有放射性同位素，该放射性同位素发射出正电子并以特定功能或特定组织的方式置于靶内。本领域技术人员能够理解和将在以下详述的是，放射性同位素发射的正电子通过与电子反应湮灭并产生能量分别均为511 KeV的两个光子或两种γ射线。这些光子随后穿透出靶并经过辐射探测器40，即，PET扫描器探测到。

在举例说明的实施方案中，辐射探测器或PET扫描器40包括闪烁体42，后者含有参考图1中的上述闪烁体组合物。进一步的，闪烁体探测器40还包括光子探测器44，例如光电二极管。进一步的，PET成像系统34可以包括探测器获取电路26、图像处理电路28、操作站30和输出设备32，如参考图1的成像系统10所述的。

本领域技术人员能够理解的是，在活的靶例如人或动物的情况下，为了避免放射性同位素的任何不利作用，人们期望靶内的放射性物质36的给药量为最小量。这种最小量的放射性物质36产生的光子量能最好地被相对较高灵敏度的、较高密度的和较高发光效率的闪烁体探测到。而且，短衰减时间有利于减少在输入辐射的强度测定期间的积分(integration)时间，以致产生影像和/或投影的成像速率能有效地增加。结果，出现的人工产物例如阴影图像减少。此外，因为能在更短的周期时间内测量到更多的单个图像，所以病人的检查时间减少。同样的，人们期望获得一种具有有效阻止能力的闪烁体42，因为该闪烁体42的高密度促进了相对更大量的光子的吸收，而不会因为在闪烁体中的散射而损失。上面详述的闪烁体组合物有利地具有部分或全部这些特征。

图3是按照本发明某些实施方案用在PET成像系统34(见图2)中的辐射探测器40的横截面图。在该举例说明的实施方案中，辐射探测器40使用了大量排列为圆截面圆桶型结构的探测器元件46，该探测器元件46环绕着靶目标。在这个圆形或圆桶型构型中，从靶中穿透出的两个光子能到达位于闪烁体环48上的任何两个相对的探测器元件46。在一些实施方案中，闪烁体环48可以包括一层或更多层闪烁体42，其依次位于含有光子探测器44(未示出)的层上。在另一个实施方案中，闪烁体42可以为像素阵列的形式，其中每一个独立的像素与光子探测器(未示出)的一个像素偶联。换句话说，含有闪烁体42像素所形成的阵列的一层或更多层可以位于另一个由光子探测器46像素所形成的阵列构成的层上。

在该举例说明的实施方案中，含有定位在生物活性区50内的放射性同位素的靶放置在辐射探测器40的闪烁体环48内。如上所述，放射性同位素在衰变时发射出正电子。在某些实施方案中，该衰变为β衰变。该发射出的正电子以非常高的速度移动，并且通常由于与一个或更多个邻近原子的碰撞而慢下来。一旦该正电子慢下来，湮灭反应将在正电子和邻近原子之一的一个外壳电子之间发生。本领域技术人员能够理解的是，湮灭反应产生两个511 KeV的光子或γ射线，其由于能量和动量守恒在几乎完全相反的方向移动，如箭头符号54和56所示。更准确地说，两个探测点与生物活性位置50内的光子起始点52一起形成了一条直线。换句话说，在生物活性位置50内的起始点52沿着连接两个探测器原件62和64的直线存在。例如，在举例说明的实施方案中，两个光子在用箭头符号54和56所示的方向移动并分别到达探测器元件62和64，以致点52、62和64位于相同的直线上。因此，在闪烁体环48上的两个点处检测到光子就表示放射性同位素在所期望的位置，如在人体靶内的生物活性区域内存在。

图4是使用偶联到工具壳70上的探测器组件68的示例性测井工具66的横截面图。在该举例说明的实施方案中，探测器组件68使用了通过光学界面76光学偶联在一起的闪烁体晶体72和感光设备74(例如，光电倍增管)。可以理解的是，感光设备74将发射自晶体72的可见光子转变为电脉冲，其通过如下所述的相关电子设备成形和数字化。在某些实施方案中，闪烁体晶体72可以使用如上详述的本发明的闪烁体组合物。探测器组件68通过截留来自周围地质结构的辐射，并将其转变成光来运行。产生的光随后传送到感光设备74。光脉冲变换成电脉冲。在举例说明的实施方案中，晶体72、感光设备74和光学界面76牢牢密封在探测器壳78中。进一步的，光学界面76包括牢牢密封在探测器壳78中的窗口80。典型的，窗口80促进辐射诱导的闪烁光离开探测器壳78，以使其被感光设备74测量到。可以理解的是，光学窗口80是由可以传送闪烁体晶体72发出的闪烁光的材料制成。另外，在某些实施方案中，探测器壳78可以由不锈钢或铝制成。在举例说明的实施方案中，探测器电缆82连接探测器组件68至电源84和数据处理电路86。以来自光电倍增管74的脉冲为基础的数据可以“向井上(up-hole)”传送到分析装置，例如数据处理电路86。作为另一种选择，数据可以井下(downhole)进行本地保存。此外，在举例说明的实施方案中，数据处理单元86可以与操作站88电偶联，后者依次与输出设备90偶联。

有时，数据可以在钻井时获得并传送，也就是“测量兼钻井(measurementswhile drilling)(MWD)”。可以理解的是，测井工具中的闪烁元件被装配以便在非常高的温度和在苛刻的震动和振动状态下运行。因此，闪烁体材料具有许多前述的性能，例如，高的光输出和高的能量分辨率，以及快速衰减时间。同样的，在图4举例说明的实施方案中，闪烁体通常小到足以被封装入适合非常受限的空间的包中。当在非常深的位置进行钻井时，可接受性能的阚值已被大幅提高。例如，常规的闪烁体以高分辨率产生强的光输出的性能在钻井深度增加时被严重地损害。因此，上列详述的闪烁体材料尤其有利于在图4中举例说明的测井工具66。

图5是以A₂LnX₇表示并含有铈作为激活剂离子的闪烁体组合物在X射线激发下的示例性的发射光谱92的图示。在举例说明的图形中，横坐标94表示波长值，而纵坐标96表示发射强度。在举例说明的实施方案中，发射光谱92在约350nm波长峰化并表示为峰98。类似的，图6是以ALnX₅表示并含有铈作为激活剂离子的闪烁体组合物在X射线激发下的示例性的发射光谱100的图示。在举例说明的实施方案中，发射光谱100在约350nm处峰化，如峰102所示。

在某些实施方案中，闪烁体组合物可以通过多种技术制备。可以理解的是，闪烁体组合物也可以含有这些技术的各种各样的反应产物。典型的，闪烁体组合物通过混和预定比例的不同前驱体粉末，并随后进行诸如煅烧、模压成形、烧结、和/或热各向等压的操作来制备。在一些实施方案中，该前驱体可以包括盐、氧化物、卤化物、草酸盐、碳酸盐、硝酸盐、或其组合。在其它的实施方案中，镧系元素卤化物可以以单一反应物的形式提供，例如，市购的镧系元素卤化物，如氯化镧。在某些实施方案中，一种或更多种镧系元素卤化物可以与一种或更多种碱金属卤化物以所需比例混合。进一步的，激活剂前驱体可以与这种混合物混和。

反应物的混和可以通过确保彻底和均匀混和的任何适宜技术进行。例如，混和可以在玛瑙研钵和捣棒中进行。作为另一种选择，混和可以通过搅拌器或粉碎机例如球磨机、碗形磨、锤磨机或气流粉碎机完成。在一些实施方案中，混合物可以含有多种添加剂，例如助熔剂和粘合剂。取决于相容性和/或溶解性，多种液体例如庚烷或醇如乙醇，有时可以在研磨中用作介质。可以理解的是，因为污染能够有害地影响闪烁体的性能，例如光发射能力，所以适合的研磨介质不能包括不可接受地污染闪烁体组合物的材料。

一旦混和，前驱体混合物可以在足以使混合物转变为固溶体的温度和时间条件下锻烧。可以理解的是，这些条件部分地取决于所使用的基质材料和激活剂的特定类型。在某些实施方案中，锻烧可以在温度为约500℃-约1000℃的炉中进行。在这些实施方案中，烧制时间为约15分钟到约10小时。可以理解，所期望的是锻烧在没有氧和湿气的气氛内进行。在一个示例性的实施方案中，锻烧在真空或在惰性气体的气氛，例如氮、氦、氖、氩、氪和氙中进行。锻烧完成之后，所得材料可以被粉碎，使其转变为粉状。进一步的，各种各样的技术可以用于将该粉末加工成辐射探测器元件。

图7是举例说明一个示例性的探测器元件如辐射探测器20(见图1)或辐射探测器40(见图2)的操作过程104或操作方法的流程图。如所举例说明的，操作过程104以通过物体传送辐射(方块106)为开端。参考图1描述，在某些实施方案中，传送辐射的行为可以涉及将放射性元件置于靶，例如人体内。之后传送的辐射被闪烁体材料接收，并随后转换成可见的光子(方块108)。在某些实施方案中，闪烁体材料可以包括如前详述的本发明的闪烁体组合物。在这些实施方案中，闪烁体可以为像素的形式，其中每一个闪烁体与光子探测器，例如光子探测器24(见图1)或光子探测器44(见图2)偶联。光子探测器随后探测该可见的辐射并将其转变成电信号(方块110)。在某些实施方案中，光子探测器可以包括光电倍增管或光电二极管。

与核成像探测器，例如PET和测井工具一样，使用闪烁体的其它设备的组合物大多取决于闪烁体的性质，该性能又与闪烁体组合物直接相关。通常，对于易感于高能辐射如γ射线和X射线的闪烁体而言，期望有高的光输出(LO)、短的衰变时间、低余辉、高的“阻止能力”以及合格的能量分辨率。因此，尽管本发明的闪烁体组合物主要参考PET成像系统和测井工具进行描述，但它可以用于其它所需类似性能的应用中。

虽然在此仅举例说明和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员可对其进行多种修改和变化。因此，能够理解，所附的权利要求可以覆盖所有这样的修改和变化，只要其符合本发明的真正宗旨。

零件目录

10成像系统

12辐射源

14辐射

16靶

18衰减辐射

20辐射探测器

22闪烁体

24光子探测器

26探测器获取电路

28图像处理电路

30操作站

32输出设备

34PET成像系统

36含有置于其内的放射性同位素的靶

38光子

40辐射探测器

42闪烁体

44光子探测器

46探测器元件

48闪烁体环

50生物活性区

52正电子的起始点

54箭头

56箭头

58靶上的第一个点

60靶上的第二个点

62第一个探测器元件

64第二个探测器元件

66测井工具

68探测器组件

70壳

72闪烁体晶体

74感光设备

76光学界面

78探测器壳

80窗口

82探测器电缆

84电源

86数据处理单元

88操作站

90输出设备

92发射光谱图

94横坐标

96纵坐标

98峰

100发射光谱图

108峰

104操作方法的流程图

106-110流程图104中的步骤

Claims (2)

1.一种闪烁体组合物，包括：

由A₂LnX₇或ALnX₅表示的基质材料，其中A包括钡、锶、钙或镁，其中Ln为镧、钇、钆、镥、钪中的至少一种，并且X包括溴、氯、碘或其组合；和

用于所述基质材料的激活剂离子，其中该激活剂离子为铈、铋、镨中的至少一种；

其中所述闪烁体组合物响应撞击辐射产生可见光子，其中所述撞击辐射包括X-射线辐射、β辐射、γ辐射或其组合。

2.一种探测器元件，包括：

配置为将入射的辐射(14)转变成光子的闪烁体材料，其中该闪烁体材料包括：

由A₂LnX₇或ALnX₅表示的基质材料，其中A包括钡、锶、钙或镁，其中Ln为镧、钇、钆、镥、钪中的至少一种，并且X包括溴、氯、碘或其组合；和

用于所述基质材料的激活剂离子，其中该激活剂离子为铈、铋、镨中的至少一种；

与该闪烁体材料光学偶联并配置为将光子转变成电信号的光子探测器(24)；

其中所述闪烁体组合物响应撞击辐射产生可见光子，其中所述撞击辐射包括X-射线辐射、β辐射、γ辐射或其组合。

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