CZ300221B6 - Zpusob prípravy wolframanového monokrystalu - Google Patents

Zpusob prípravy wolframanového monokrystalu Download PDF

Info

Publication number
CZ300221B6
CZ300221B6 CZ20030724A CZ2003724A CZ300221B6 CZ 300221 B6 CZ300221 B6 CZ 300221B6 CZ 20030724 A CZ20030724 A CZ 20030724A CZ 2003724 A CZ2003724 A CZ 2003724A CZ 300221 B6 CZ300221 B6 CZ 300221B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
single crystal
tungstate
partial pressure
oxygen
tungstate single
Prior art date
Application number
CZ20030724A
Other languages
English (en)
Inventor
Kobayashi@Seiji
Yamamoto@Kazutomi
Original Assignee
Furukawa 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. filed Critical Furukawa Co., Ltd.
Publication of CZ300221B6 publication Critical patent/CZ300221B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B9/00Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00Single-crystal growth directly from the solid state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/32Titanates; Germanates; Molybdates; Tungstates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Rešení se týká wolframanového monokrystalu vhodného jako scintilátor pro detekci zárení a jako laserový materiál nesoucí dopant pro laserové zarízeníse dvema vlnovými délkami, kde tento monokrystal je vytvoren nárustem wolframanového monokrystalu zwolframanu vykazujícího molekulový vzorec X.sub.II.n.WO.sub.4.n. nebo X.sub.I.n.X.sub.III.n.(WO.sub.4.n.).sub.2.n., kde X.sub.I.n. predstavuje jednomocný kovový prvek, X.sub.II.n. predstavuje dvojmocný kovový prvek a X.sub.III .n.predstavuje trojmocný kovový prvek, který je získán zahríváním oxidu wolframového a oxidu nebo uhlicitanu dvojmocného kovu, oxidu wolframového a oxidu nebo uhlicitanu jednomocného kovu a oxidu trojmocného kovu nebo jejich oxidu nebo uhlicitanu dohromady a zahríváním narostlého wolframanového monokrystalu pri teplote pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 .degree.C v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.

Description

(57) Anotace
Řešení se tyká wolframanového monokrystalu vhodného jako seinlilátor pro detekci záření a jako laserový materiál nesoucí dopanl pro laserové zařízeni se dvěma v lnovými délkami, kde tento monokrystal je vytvořen nárůstem wolframanového monokrystalu z wol Iramanu vykazujícího molekulový vzorec XuW(U nebo X|X]ii( WD-tb. kde X| představ uje jednomocný kovový prvek. XN představuje dvojmoený kovový prvek a Xm představ uje irojmoený kovový prvek, klety je získán zahříváním oxidu wolframového a oxidu nebo uhličitanu dvojmoeného kovu. oxidu wolframov ého a oxidu nebo uhličitanu jednomoeného kov u a oxidu trojmoeného kov u nebo jejich oxidu nebo uhličitanů dohromady a zahříváním narostlého wolframanového monokrystalu při teplotě pohybující se v rozmezí od 606 do 1550 °C v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
Způsob přípravy wolframanovčho monokrystalu
Oblast techniky
Vynález se tyká způsobu přípravy wolframanového monokrystalu, který je vhodný pro použití jako scintilátor pro detekci záření nebo jako laserový materiál ve funkci Ramanova kry stalu.
i o Dosavadní stav techniky
Výkonnost lékařských zařízení representovaných zařízením na principu PET (..Positron Emission TomographyÁ posilronové emisní tomografie) zaznamenává rychlý pokrok. Pro výrobu seintilátoru umožňujícího detekci záření, jako například rentgenového záření, který je použit v rámci techniky posikonové emisní tomografie, jsou vyžadovány materiály, které vykazují vynikající prostorovou rozlišovací schopnost, tedy jinými slovy dostatečnou hustotu pro zvýšení radiační absorpční schopnosti na jednotku objemu. Na druhé straně potom z hlediska citlivosti měřicího přístroje platí, že čím vetší je množství emitovaného světla (p.e./MeV) (p.e. označuje fotoelektron), tím výhodnější je měření.
Jako materiál, který vyhovuje výše uvedeným požadavkům, je používán BijGtyOn. Ve snaze přizpůsobil se poslednímu vývoji vedoucímu k vyšší účinnosti lékařských zařízení bylo ovšem zahájeno studium různých látek, jehož cílem je získání materiálů jejichž:
(1) hustota je vyšší a
2? (2) doba zeslabení fluorescence je kratší ve srovnání s materiály, které se běžně používají.
V následující tabulce 1 jsou uvedeny srovnávací vlastnosti různých scintilačníeh materiálů určených pro použití v zařízeních na principu PET. kde tylo seintilační materiály jsou obvykle používány ve formě monokrystalů. Tyto monokrystaly jsou zpravidla připravovány použitím surovin io představovaných oxidem wolframovým (WOJ a oxidem dvoj mocného kovu nebo oxidem wolframovým (WO;). oxidem jed π omoč něho kovu a oxidem troj mocného kovu: roztavením těchto surovin procesem zahřátí v platinovém kelímku v atmosférickém vzduchu; a poté rotováním a vytahováním monokrystalů (Czochralskiho metoda).
Tabulka 1
Krystal CdVO4 4Ge3012 PbVO4 Gd2SiO3:Ce Lu2SiO3;Ce
Hustota 7,9 7,13 8,26 6,71 7,4
Množství emitovaného světla^ *1J 38 10 0,4 20 75
Doba zeslabení fluorescence (nanosekundy) 5000 300 menší než 10 30 až 60 40
Relativní hodnoty, uvažující Bi4GeT)i? = 10
Zařízení na principu PET je obvykle vyráběno s použitím například Bi4Ge,O12, Gd2SiO5;Ce nebo Eu2SÍCT:Ce. Bi4Ge4O]2, Gd2$iO<Ce nebo Eu?SiO5:Ce emitují velké množství světla, ale jejich
CZ 300221 136 hustota není dosud adekvátně vysoká a existuje tedy potřeba materiálů vykazujících vyšší hustoty. V případě CdWO4 jc doba zeslabení fluorescence dlouhá i přes to, že tato látka emituje velké množství světla: tato látka jc tedy vhodná pro použití v zařízení na principu X-CT, ale není vhodná pro zařízení na principu PET.
PbWO4. jeden z wolframanů, vykazuje vysokou hustotu a doba zeslabení fluorescence je krátká, ovšem s tím. Že množství světla, které tato látka emituje pokud je ozářena zářením vykazujícím stejnou intenzitu je natolik extrémně malé. že odpovídá 1/25 pokud se týče Bi4Gc30i2, 1/50 pokud se týče Gd^SiCfiíCe a 1/188 pokud se týče Lu2SíO5:Ce, což tedy znemožňuje použití této io látky v zařízení na principu ΡΕ'Γ. V posledních letech vznikla ovšem možnost detekovat dokonce í malé množství světla v důsledku rychlého zvyšování účinnosti fotodiody představující fotodetektor, kde minimální množství detekovatelného světla, dvojnásobek množství uvedeného v tabulce 1 pro PbWO4, je považováno za dostačující.
Byly tedy učiněny různé pokusy vedené snahou zvýšit množství světla, které PbWO4 emituje, při lepším využití výhodných charakteristik spočívajících ve vyšší hustotě této látky a rovněž v její kratší době zeslabeni fluorescence.
Jeden z postupů použitých v rámci výše zmíněných pokusů spočíval v přidání molybdenu k PbWO4. Přidání molybdenu k PbWO4 by ovšem mohlo zvyšoval množství světla emitovaného v oblasti slabého záření, přičemž ale v oblasti silného záření je toto množství stejné jako množství emitované krystalem, ke kterému nebyl přidán žádný molybden, a navíc přídavek molybdenu zhoršuje dobu zeslabení fluorescence.
Pokud je provedeno přidání terbia, praseodymu, europia nebo samaria, což jsou prvky vzácných zemin, je pozorován efekt zvýšení množství emitovaného světla: přidání takového prvku přináší ovšem nevýhodu spočívající v nárůstu prvků, u kterých je zeslabování fluorescence pomalé, přičemž ale nedochází ke zvýšení množství světla emitovaného prvky, u kterých je zeslabování fluorescence rychlé.
Kromě toho byla vyvinuta další metoda pro zvýšení množství emitovaného světla, při které je množství kadmia přidaného k PbWO( kontrolo váno tak, aby se hodnota X v molekulovém vzorci Pbi xCdxWO( pohybovala v rozmezí od 0,01 do 0,30, přičemž ale tato metoda rovněž vykazuje nevýhodu spočívající v pravděpodobném výskytu prasklin v monokry stalu v průběhu jeho růstu a zpracování, a proto tato metoda poskytuje nízký výtěžek.
Jak tedy bylo dosud popsáno, nebyl zatím dosažen žádný pokrok při výrobě monokrystalů PbWO}. u kterých by doba zeslabení fluorescence byla krátká a které by emitovaly velké množství světla.
ta
Na druhé straně se ovšem předpokládá, že wolframanové monokrystaly, jako například PbWO4. budou dopovány ionty prvků vzácných zemin, jako například iontem Nd ' , a použity jako Ramanovy krystaly pro přípravu laserových materiálů. Pokud je laserový materiál obsahující dopant excitován s pomocí polovodičového laseru nebo podobného zařízení, je získáno světlo laseru o dvou vlnových délkách, které osciluje Stokes Ramanovo rozptýlené světlo a anti Stokes -Ramanovo rozptý lené světlo způsobené Ramanovou konverzí.
Podle dosavadního stavu techniky byly učiněny pokusy o zlepšení zjevné prostorové nespoj ítosti aplikací světla laseru o dvou vlnových délkách ve fluorescenčním mikroskopu a využitím neline50 arity luminiscence barviva. Má-li být současně získáno světlo laseru o dvou vlnových délkách jsou tradičně zapotřebí dvě laserová zařízení vykazující různé vlnové délky, které přispívají ke zvýšení velikostí celého fluorescenčního mikroskopu a ke zvýšení nákladů.
Ačkoli lasery' s laditclnou vlnovou délkou, které umožňují získání světla laseru o dvou vlnových délkách z jediného laserového zařízení již přicházejí do praxe, tento typ laserového zařízení je
2, komplikovaný a objemný, nebof pohyb jeho difrakění mřížky a ohybové desky, kde dochází ke konverzi vlnové délky, je pohybem mechanickým a i když je použito laserové zařízení s laditelnou vlnovou délkou, nemůže být laserová oscilace dvou vlnových délek současně získána z jediného laserového zařízení.
Ramanovy krystaly, u kterých se předpokládá jejich použití v laserových materiálech obsahujících dopant, zahrnují vedle PhWO4 mnoho dalších wolframanových monokrystalů, jako například KGd(WO4)> CdWO,. CaWO.,.
κι Pokud ovšem mají být tyto krystaly použity jako laserové materiály, je nezbytné zlepšit jejich tepelné vodivosti. Důvodem je skutečnost, že pokud je teplo v průběhu laserové oscilace zachyceno v krystalu, je krystalová mřížka namáhána, což způsobuje změny v ose i lační vlnové délce a optické poškození, a tím tedy znemožňuje kontinuální vlnovou oscilaci. Dále potom, jak lze očekávat. slabá tepelná vodivost ztěžuje získání vysoce výkonných laserových materiálů.
Podstata vynálezu
Jak bylo popsáno výše, existuje požadavek, aby monokrystal PbWO4 použitý vc funkci scintiláto20 ru pro detekci záření emitoval zvýšené množství světla. Je požadováno, aby množství světla, které monokrystal PbWO, emituje bylo přinejmenším dvojnásobné nebo větší ve srovnání s množstvím emitovaným konvenčním monokry stalem PbW()4. Současně jc potom požadováno, aby tepelné vodivosti wolframanových monokrystalů, jako například PbWO4, byly zlepšeny z hlediska jejich použití v laserových materiálech obsahujících dopant.
Tento vynález byl vytvořen ve snaze vyřešit výše uvedené problémy, přičemž cílem předmětného vynálezu je zejména nalezení způsobu přípravy wolframanového monokrystalu, který by emitoval zvýšené množství světla bez obětováni jako doby zeslabení fluorescence a který' by byl použitelný jako scintilátor pro detekci záření pro aplikace v oblasti lékařského zařízení, jako napří3(i klad zařízení na principu PET. a který' by navíc vykazoval zlepšenou tepelnou vodivost a byl vhodný pro použití jako laserový materiál nesoucí dopant v laserovém zařízení se dvěma vlnovými délkami.
Podstata postupu přípravy wolframanového monokrystalu podle vynálezu spočívá podle před55 metného vynálezu v tom, že k růstu wolframanového monokry stalu jc zde jako surovina použit wolframan vykazující molekulový vzorec:
Xi[W04 nebo XjXm(WO4)2 io vc kterých:
X, představuje jednomocný kovový prvek.
Xii představuje dvoj mocný kovový prvek a Xiu představ uje troj mocný kovový prvek), i? který je získán zahříváním oxidu wolframového a oxidu nebo uhličitanu dvoj mocného kovu, oxidu wolframového a oxidu nebo uhličitanu jednomocného kovu a oxidu troj mocného kovu nebo těchto oxidů nebo uhličitanů, kde narostlý wolframanový monokrystal je zahříván při teplotě pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 °C v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
Nárůst monokrystalu PbWO4 probíhá například v atmosférickém vzduchu. Jelikož kyslík (O) jc prvek představující hlavní složku monokrystalu PbWO4. jak je zřejmé zvýše uvedeného molekulového vzorce, ovlivňuje koncentrace kyslíku O2 v atmosférickém vzduchu významně výskyt defektů v mřížce monokrystalu. K tomuto ovlivnění dochází pravděpodobně v důsledku skuteě nosti, že PbO se v průběhu výroby monokrystalu částečně odpařuje z taveniny, kde v solidifikovaném krystalu je vytvářen ion Pb1 , přičemž dochází k zachytávání kyslíku O2 v atmosférickém vzduchu, aby tak byly kompenzovány klesající elektrické náboje iontu Pb', kdy v důsledku tohoto procesu dochází k vyvážení kladných a záporných iontů, přičemž tyto ionty jsou zejména vyváženy tak. aby iontům W0.f nebo (W()4 + O ) bylo umožněno dosáhnout ekvivalence s ionty (Pb i PbJ ) z hlediska jejich elektrických nábojů, kde se atomární poměry' O/Pb a W/Pb v monokrystalu odchylují od stech iometrického poměru směrem do kladných hodnot, což způsobuje množství defektů mřížky.
Po nasměrování intenzivního výzkumného úsilí na získání monokrystalu PbWO4, který vykazuje kratší dobu zeslabení fluorescence a emituje větší množství světla, a monokrystalu, který ve funkci laserového materiálu vykazuje dobrou tepelnou vodivost, bylo podle předmětného vynálezu zjištěno, žc příčinou malého množství světla emitovaného monokrystalem PbWO4 a také slabé tepelné vodivosti tohoto monokrystalu bylo množství mřížkových defektů objevujících se v důs15 ledku odchylky O/Pb a W/Pb od stech iometrického poměru a nakonec tedy bylo zjištěno, že monokrystal PbWO4 by měl být zahříván v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
Lze se tedy domnívat, že pokud je monokrystal PbWO4 zahříván v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, je přebytečný kyslík a wolfram obsažený v monokrystalu PbWO4 emitován z tohoto monokrystalu ve formě O2 a W(l·, kdy s emisí Cl· a W(l· se Čtyřmocný ion olova Pb* opět vrací do formy dvojmocncho iontu Pb2 , čímž dochází k čištění monokrystalu PbWO4 a je tak vytvářen monokrystal s menším výskytem mřížkových defektu. Tento způsob zpracování vede ke zrněné barvy monokrystalu PbWO4 ze žlutě a transparentní na bezbarvou a transparentní, umožňuje podstatný nárůst transmitaee světla o vlnové délce pohybující se v rozmezí od 324 nm do 600 nm, a je tedy výrazně efektivní při zlepšení účinnosti fotoelektrieke konverze u fotodiody pro detekcí světla o vlnové délce 400 nm a vyšší. Snížení výskytu mřížkových defektů potom navíc v důsledku rozptylu fotonu potlačuje pokles tepelné vodivosti, a tím ledy dochází k získání
5<) Ramanova krystalu, který je vynikající jako laserový materiál nesoucí dopani.
Přestože atmosféra, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, je atmosférou, kde parciální tlak kyslíku je při obecném vyjádření nastaven 11a hodnotu nižší než 21 207 Pa při nadmořské výšce O metrů nad zemí. což odpovídá koncentracím kyslíku umožňujícím rychlé a spolehlivé získání zamýšlených užitných vlastností, je pro dan> účel optimální parciální tlak kyslíku 28 Pa nebo nižší. Jak lze očekávat, požadovaný efekt lze předpokládat dokonce i při parciálním tlaku kyslíku větším než 28 Pa; pokud je ale ovšem parciální tlak kyslíku vyšší než 28 Pa. potom se produktivita snižuje natolik výrazně, žc takovou atmosféru již nelze považovat za praktickou, jelikož difúzní rychlost kyslíku a wolframu v krystalu je velmi pomalá a únik Cl· a WCl· z krystalu vyžaduje delší čas.
Atmosféra, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, může být získána přivedením argonu (Ar), dusíku (N2), hélia (lle) nebo oxidu uhličitého (CCl·) do systému za atmosférického tlaku nebo odtlakováním sys45 ternu s pomocí vakuového čerpadla. Oxid uhličitý CO2 se při zahřátí na teplotu 600 až 1550 °C částečné rozkládá na oxid uhelnatý CO a kyslík O2 a rovnovážný parciální tlak kyslíku se v takovém případě pohybuje v rozmezí od 0,00059 do 416 Pa. přičemž teplota umožňující udržení parciálního tlaku kyslíku na hodnotě 28 Pa nebo nižší se pohybuje v rozmezí od 600 do 1200 °C.
Při odtlakování systému s pomocí vakuového čerpadla, jehož odsávací výkon je velký, je vyžadován plyn pro regulaci tlaku. Jako plyn umožňující regulaci tlaku může být použit nejenom argon, dusík, hélium a oxid uhličitý, ale také atmosferický vzduch, aby tak byl dosažen parciální tlak kyslíku 28 Pa nebo nižší, pokud je stupeň vakua regulován tak, aby dosahoval hodnoty
130 Pa nebo nižší.
-4CZ. 300221 B6
Pokud jc jako plyn pro regulaci tlaku použit vodík (Pl·), nikoli tedy argon, dusík, hélium nebo oxid uhličitý, je PbWO4 redukován a dochází k dezintegraci monokrystalu.
Pokud jsou argon, dusík, hélium a oxid uhličitý přiváděny do systému při atmosférickém tlaku, je rychlost kyslíku a wolframu difundujících z vnitřního prostoru kry stalu pomalá ve srovnání s případem, kdy je systém odtlakován: v důsledku této skutečnosti potom nejenom únik O; a WO, /krystalu vyžaduje dlouhý čas, ale dochází také k nárůstu množství použitého atmosférického plynu, eož způsobuje zvýšení nákladů. Má-li tedy byl zajištěno snížení parciálního tlaku kyslíku v atmosféře, je neefektivnější použít způsob, při kterém je daný systém odtlakován při regulaci stupně vakua na hodnotu 130 Pa nebo nižší. Pokud je ale systém odtlakován na úroveň nižší než l x IO 2 Pa. dochází ke zvýšení intenzity odpařování PbWO} a nastavení tlaku by tedy mělo být provedeno s uvážením výtěžnosti PbWO.t.
Teplota, při které je prováděno zahřívání, by měla být zvolena tak, aby se pohybovala v rozmezí od 600 do !550 °C, přičemž by mely být brány v úvahu teploty tání a varu wolframanového monokrystalu, který' má být vytvořen.
Pokud je teplota, pří kterém je prováděno zahřívání, nižší než 600 ŮC, je difúzní ry chlost kyslíku a wo I fram u v kry sta I u ve 1 m i malá a ú n i k Oi a WOj z kry s ta I u vy žad uj e d I o u hý é a s.
Pokud je na druhé straně teplota, při které je prováděno zahřívání vyšší než 1550 °C, téměř všechny wolfram a ny se nacházejí v roztaveném stavu nebo hrozí nebezpečí jejich roztavení, neboť jejich teploty se blíží odpovídajícím teplotám tání, což je zřejmé ze skutečnosti, že teplota taní CdWO4 je 1272 °C, Bi4Ge.,Oi2 je 1050 °C, PbWO., je l 123 °C, Gd?SiO<Ce je 1900 °C, LibSiO$:Ce je 2l50°C a CaWO4 jc 1580°C. přičemž navíc u těchto látek dochází ke zvýšení intenzity jejich odpařování.
Je-li PbWO4 zahříván na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 °C v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu a následně ochlazen na teplotu přinejmenším 220 °C v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, je dvoj mocný olovnaté ion Pb ’ v PbWO4 v průběhu chladicího procesu oxidován a změna z dvoj mocného iontu Pb2 na čtyřmocný ion Pb* může rovněž být potlačena. Změna z dvoj mocného iontu Pb“ na čtyřmocný ion Pb4 může být v průběhu chladicího procesu potlačena například při dosažení teploty přibližně 350 °C za parciálního tlaku kyslíku přibližně 21 000 Pa. pří dosažení teploty přibližně 300 °C za parciálního tlaku kyslíku přibližně 1013 Pa. při dosažení teploty přibližně 250 °C za parciálního tlaku kyslíku přibližně 130 Pa a při dosažení teploty přibližně 220 °C za parciálního tlaku kyslíku přibližně 28 Pa. Pokud je PbWO4 ochlazen na teplotu nižší než 220 °C‘, může být přiveden do kontaktu s atmosférickým vzduchem, neboť rychlost oxidace olova Pb“ je pomalá a je obtížně ovlivnitelná parciálním tlakem kyslíku; ve výhodném provedení je ovšem PbWO4 ochlazen na pokojovou teplotu v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
Přestože se podmínky chlazení liší podle typu wolframového monokrystalu, pokud je proces ochlazení realizován za výše popsaných podmínek, téměř u všech wolframaníi není jejich ovlivnění natolik nepříznivé, aby u nich docházelo ke vzniku vážných defektů. Rychlost ochlazováni je jednou z kritických podmínek z hlediska odstranění tepelného pnutí a obecně je potom preferována natolik pomalá rychlost chlazení, která je dosahována při ochlazování v peci. přičemž by ale tato rychlost měla být přizpůsobena s ohledem na typ každého monokrystalu.
Je-li monokry stal zahříván v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, nabývá povrch monokrystalu slabě bílého a matného vzhledu, kde se ovšem po obroušení pod tímto povrchem objeví bezbarvý a transparentní hladký povrch.
- 5 CZ 300221 B6
V případě konvenčního monokry stalu PbWO4 činí množství světla emitované tímto monokrystalem přibližně 30 p.e./MeV, zatímco v případě monokrystalu PbWO4 získaného s pomoct kroku zahřívání na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1100 °C.' v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosferického vzduchu činí množství světla emitované tímto monokrystalem 60 p.e./MeV nebo více, což je tedy dvojnásobné nebo větší množství v porovnání s konvenčním monokrystalem. Doba zeslabení fluorescence je přitom udržena na stejné úrovni. Dále je zlepšena tepelná vodivost monokry stalu PbW()4 tak, že dosahuje hodnoty pohybující se v rozmezí od 1,5 do 1,6 W/m.K, což umožňuje la výrobu vysoce výkonného laserového zařízení se dvěma vlnovými délkami.
Pokud se týká jiných monokry stalu než monokrystalu PbWO4, potom například u monokry stalu PbWO.) se atomární poměry' O/Cd a W/Cd odchylují od stechiometrického poměru směrem ke kladným hodnotám, podobně jako u monokrystalu PbWO4. zatímco v případě monokrystalu
KGd(WO4)2 vytvořeného z oxidu jednomocného kovu, oxidu dvoj mocného kovu nebo oxidu (rojmocného kovu vykazujícího relativně vysokou teplotu varu se atomární poměry O/(K + Gd) a W/(K + Cid) odchylují od stech iometrického poměru směrem k záporným hodnotám a v případě monokrystalu CaWOj se atomární poměry' ()/Ca a W/Ca odchylují od stechiomctrického poměru rovněž směrem k záporným hodnotám.
V případě monokrystalů KGd(WOj)2 nebo CaWO4, vzhledem ke skutečnosti, že teploty varu těchto látek jsou nižší nežli li K?O. GdO;, nebo CaO, zahřívání v atmosféře, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, nemůže odstranit nadbytečné složky a nelze rovněž očekávat, že by docházelo k odstra25 ňování mřížkových defektů vztahujících se ke složení mřížky, s tím, že ale proces zahřívání může odstranit mřížkové defekty vztahující se ke zbytkovému tepelnému pnutí v monokrystalu.
Monokrystal PbWO4 může být například vytvořen při použití WO;, a PbO nebo PbWO.j jako výchozích materiálu s pomocí Czochralskiho metody, kde tyto výchozí materiály jsou roztaveny zahříváním v platinovém kelímku v atmosférickém vzduchu. Monokrystal PbWO( může být vytvářen nejenom v atmosférickém vzduchu, ale také v atmosféře argonu, dusíku, helia nebo oxidu uhličitého nebo v atmosféře představované směsí těchto plynů a atmosférického vzduchu, přičemž ale vytváření monokrystalu v atmosférickém vzduchu je považováno za výhodnější z hlediska termodynamické rovnováhy mezi monokrystalem PbWO4 a kyslíkem, zjednodušení ve výrobním zařízení a snížení nákladů.
Má-li být vy produkován vysoce kvalitní monokrystal PbWO4, měly by použité výchozí materiály, tedy WO4 a PbO, obsahovat minimální možná množství oxidu odlišných mocenství. jako například WO2 a Pb()2. Použitý PhWO4 by rovněž měl být připraven s pomoci výše specifikovali ných WO4 a PbO. Celkové množství nečistot činí ve výhodném provedení 1x10 2 mol nebo méně na jedeno mol PbWO4, vc zvlášf výhodném provedení potom 1 x lí) 1 mol nebo méně na jeden mol PbWO4, Jako výchozí materiály jsou ve zvlášf výhodném provedení použity výše popsané oxidy, přičemž ale mohou být rovněž použity další materiály, pokud z nich cílový monokrystal PbWO4 může být vytvořen.
Monokrystal PbWO.» vytvořený tímto způsobem je představován velmi křehkým, citrónově žlutým a transparentním ingotem ve formě válcového tělesa. Monokrystal PbWO4 je zahříván na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1100 °C v atmosféře argonu, dusíku, helia nebo oxidu uhličitého nebo ve stavu, kdy je úroveň tlaku kontrolována tak, aby byla redukována na stupeň
5o vakua 130 Pa nebo méně, aby tak parciální tlak kyslíku mohl dosahovat hodnoty 28 Pa nebo nižší.
Argon, dusík, helium nebo oxid uhličitý nemusí nezbytně vykazovat vysokou čistotu, ale ve výhodném provedení je použit takový plyn, ve kterém obsah kyslíku vykazuje minimální možnou ss hodnotu. Při odtlakování dosahuje ve výhodném provedení stupeň vakua 130 Pa nebo méně, ve ‘6CZ 300221 B6 zvlášf výhodném provedení potom 5 x 10 2 Pa nebo méně. pokud je tato hodnota dosažitelná. Při zahřívání materiálů v atmosféře argonu, dusíku, helia nebo oxidu uhličitého se průtoková rychlost příslušného plynu ve výhodném provedení pohybuje v rozmezí od 0,5 do 5 litrů/minutu, přičemž tato rychlost je ovšem podle potřeby měněna při uvážení velikost monokrystalu, atd. V případě teploty zahřívání musí být věnována péče zajištění, aby tato teplota nebyla vyšší než 1100 °C, nebof pokud teplota převýší 1100 °C. vzniklá nebezpečí roztavení monokrystalu.
Monokrystal PbWO4 může být zahříván ve formě válcového ingotu, kde ovšem ve výhodném provedení může být monokrystal před zahříváním podle odpovídajícího účelu použití rozřezán na díly vhodné velikosti, aby tak byla zkrácena vzdálenost, po kterou musí nadbytečný kyslík a wolfram difundovat krystalem směrem k jeho povrchu a aby tak tyto prvky mohly být v kratším čase emitovány z krystalu vc formě O2 a WO,. Pro toto rozřezání by měl být použit řezací stroj s čepelí na vnitřním obvodu nebo listová pila, protože při použití těchto nástrojů může vznikat méně defektů nebo prasklin na řezaném povrchu.
Pro účely zahřívání je monokrystal PbWO4 umístěn na platinovou lodičku. Vhodná doba zahřívání se obecně pohybuje v rozmezí od 12 do 96 hodin, kde se ovšem tato doba může měnit v závislosti na typu atmosféry a velikosti krystalu. Po zahřívání při teplotě pohybující se v rozmezí od 600 do 1100 °C je kry stal po dobu 6 až 24 hodin ochlazován na pokojovou teplotu, přičemž v průběhu léto doby jc krystal udržován ve stejné atmosféře.
Monokrystal PbWO.i, který byl zpracován zahřátím podle výše popsaného způsobu, se potom nařeže na díly o specifické velikosti a vyleští se do zrcadlového lesku. Pokud byl takto získaný monokrystal PbWCfi ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného w,Co. činilo množství světla 60 p.e./MeV nebo více a doba zeslabení fluorescence se udržovala v rozmezí 10 nanosekund; tento krystal tedy vykazoval velmi uspokojivé charakteristiky jako scintilátor. Při měření tepelné vodivosti krystalu při teplotě 20 °C metodou laserového záblesku, byla zjištěna hodnota pohybující se v rozmezí od 1,5 do 1,6 W/m.K. Získané výsledky ukázaly, že teplo generované excitujícím světlem bylo rychle odvedeno tepelným transferem.
Příklady provedení vynálezu
Vynález bude v dalším popsán s pomocí konkrétních příkladů provedení, které jsou ovšem pouze ilustrativní a nijak neomezují rozsah tohoto vynálezu.
Příklad I
Podle tohoto postupu byla odvážena a smíchána stejná molární množství práškovitého WO;, a práškovitého PbO, kde obě tyto látky vykazovaly čistotu 99,99 %, takto získaný smíchaný práškovitý materiál byl umístěn do platinového kelímku o průměru 70 milimetrů a výšce 70 milimetrů a roztaven v atmosférickém vzduchu metodou vysokofrekvenčního ohřevu. Z takto získané taveniny byl s pomocí Czochralskiho metody vytvořen monokrystal PbWO4 vykazující průměr 35 milimetrů a délku 65 milimetrů.
Monokrystal PbW()4 byl poté umístěn na platinovou lodičku, zahříván po dobu 72 hodin při teplotě 950 °C ve vakuové peci při stupni vakua 5 x 10 Pa a poté ve stejné atmosféře ochlazován na pokojovou teplotu po dobu 12 hodin.
Tepelně zpracovaný monokrystal PbWO4 byl rozřezán na díly o velikosti I cm x 1 cm x 2 cm, vyleštěn do zrcadlového lesku a ze strany o tloušťce I cm ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného 60Co, aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence. Změřená hodnota pro množství světla činila 69 p.e./MeV. což byl přibližně 2.3 násobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbWO4, přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nano- 7 C7. 300221 Bó sekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodu laserového záblesku. Zjištěna hodnota činila 1,6 W/m.K.
Příklad 2
Monokly stal PbWO, připravený s pomocí Czochralskiho metody byl umístěn na platinovou lodičku a zahříván po dobu 48 hodin při teplotě 1100 °C ve vakuové peei při stupni vakua 5x10 “ Pa. Další zpracování potom bylo stejné jako v příkladu 1.
II)
Tepelně zpracovaný monokrystal PbWO4 byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x 1 cm x 2 em. vyleštěn do zrcadlového lesku a ze strany o tloušťce 1 cm ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného w>Co, aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence. Změřená hodnota pro množství světla činila 72 p.e./MeV. což byl přibližně 2,4 násobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbWO4, přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodu laserového záblesku. Zjištěna hodnota činila 1,6 W/m.K.
Příklad 3
Monokrystal PbWOt připravený s pomocí Czochralskiho metody byl umístěn na platinovou lodičku a zahříván po dobu 96 hodin při teplotě 1000°C ve vakuové peci přičemž byl stupen vakua regulován na hodnotu 130 Pa s pomocí tlakového regulátoru při použili atmosférického vzduchu jako plynu pro regulaci tlaku. Další zpracování potom bylo stejné jako v příkladu 1.
Tepelně zpracovaný monokrystal PbWO4 byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x I cm x 2 cm, vyleštěn do zrcadlového lesku a ze strany o tloušťce 1 cm ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného ř,0Co. aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence.
3o Změřená hodnota pro množství světla činila 60 p.e./MeV. což byl přibližně dvojnásobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbWO4, přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodu laserového záblesku. Zjištěna hodnota činila 1.6 W/m.K.
Příklad 4
Monokrystal PbWO4 připraveny s pomocí Czochralskiho metody byl umístěn na platinovou lodičku a zahříván po dobu 96 hodin při teplotě 600 °C ve vakuové peci při stupni vakua 5 x 10 4
4o Pa. Další zpracování potom bylo stejné jako v příkladu 1.
Tepelně zpracovaný monokrystal PbWOt byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x 1 cm x 2 cm, vy leštěn do zrcadlového lesku a ze strany o tloušťce 1 em ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného 6!)Co, aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence.
Změřená hodnota pro množství světla činila 60 p.e./MeV, což byl přibližně dvojnásobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbWO4. přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodu laserového záblesku. Zjištěna hodnota činila 1,5 W/m.K.
-8 CZ 300221 B6
Příklad 5
Monokrystal PbWO4 připraveny s pomocí Czochralskiho metody byl umístěn na platinovou lodičku a zahříván po dobu 96 hodin při teplotě 1100 °C v atmosférické peci při zavádění argonu, > ve kterém koncentrace kyslíku byla při objemovém vyjádření menší než 1 ppm (parciální tlak kyslíku OJ Pa), kde průtoková rychlost argonu činila 1 litr/minutu. Další zpracování potom bylo stejné jako v příkladu 1.
Tepelně zpracovaný monokrystal PbWO4 byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x 1 cm \ 2 cm, io vyleštěn do zrcadlového lesku a ze strany o tloušťce 1 cm ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného W)Co. aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence.
Změřená hodnota pro množství světla činila 60 p.c./MeV. což byl přibližně dvojnásobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbW()4, přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodu lasero15 vého záblesku. Zjištěna hodnota činila 1.5 W/m.K.
Příklad 6
Monokrystal PbWOi připravený s pomocí Czochralskiho metody byl umístěn na platinovou lodičku a zahříván po dobu 96 hodin při teplotě 1100 °C v atmosférické peci při zavádění dusíku, ve kterém koncentrace kyslíku byla při objemovém vyjádření menší než 1 ppm (parciální tlak kyslíku OJ Pa), kde průtokový rychlost argonu činila 1 litr/minutu. Další zpracování potom bylo stejné jako v příkladu 1,
Tepelně zpracovaný monokrystal PbWO4 byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x 1 cm x 2 cm, vyleštěn do zrcadlového lesku a zc strany o tloušťce 1 cm ozářen gama zářením ze zdroje představovaného W)Co, aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence. Změřená hodnota pro množství světla činila 60 p.e./MeV, což byl přibližně dvojnásobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbWO4, přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodou laserového záblesku. Zjištěna hodnota činila 1,5 W/m.K.
Příklad 7
Monokrystal PbWO4 připravený s pomocí Czochralskiho metody byl umístěn na platinovou lodičku a zahříván po dobu 96 hodin při teplotě 1100 °C v atmosférické peci při zavádění směsného plynu tvořeného dusíkem a atmosférickým vzduchem, ve kterém byla koncentrace kyslíku s pomocí zařízení na kontrolu hmotnostního průtoku regulována tak, aby činila při objemovém vyjádření 276 ppm (parciální tlak kyslíku 28 Pa). Další zpracování potom bylo stejné jako v příkladu 1.
Tepelně zpracovaný monokly stal PbWO4 byl rozřezán na díly o velikosti 1 em x 1 cm x 2 cm, vyleštěn do zrcadlového lesku a ze strany o tloušťce 1 cm ozářen gama-zářením ze zdroje představovaného ftWCo. aby tak bylo možno změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence. Změřená hodnota pro množství světla činila 60 p.e./MeV, což byl přibližně dvojnásobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu PbWO4, přičemž doba zeslabení fluorescence 10 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodou lascro50 vého záblesku. Zjištěna hodnota činila 1,5 W/m.K.
-9CZ 300221 B6
Příklad 8
Podle tohoto příkladu byla odvážena a smíchána stejná molární množství práškovitého WO? a práškovitého CdO, kde obě tyto látky vykazovaly čistotu 99,99 %, takto získaný smíchaný práškovitý materiál byl umístěn do platinového kelímku o průměru 70 milimetrů a výšce 70 milimetrů a roztaven v atmosférickém vzduchu metodou vysokofrekvenčního ohřevu. Z takto získané taven iny byl s pomocí Czochralskiho metody vytvořen monokrystal CdWO.j vykazující průměr 35 milimetrů a délku 65 milimetrů.
Monokrystal CdWO, byl poté umístěn na platinovou lodičku, zahříván po dobu 72 hodin při teplotě 1150 °C ve vakuové peci při slupni 0,1 Pa a poté ve stejné atmosféře ochlazován na pokojovou teplotu po dobu 24 hodin.
i? Tepelně zpracovaný monokrystal CdWO.i byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x 1 cm x 2 cm, vyleštěn do zrcadlového lesku a zc strany o tloušťce 1 cm ozářen gama zářením ze zdroje představovaného 6<1Co, aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence. Změřená hodnota pro množství světla činila 4275 p.c./MeV, což byl přibližně 1.5 násobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu CdW()4l přičemž doba zeslabení fluorescence
2o 5000 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodou laserového záblesku. Zjištěna hodnota činila 2.9 W/m.K.
Příklad 9
Byly odváženy a smíchány dva moly práškovitého WO;, jeden mol práškovitého K2COi a jeden mol práškovitého GdTX kde všechny tyto látky vykazovaly čistotu 99,99 % takto získaný smíchaný práškovitý materiál byl umístěn do platinového kelímku o průměru 70 milimetrů a výšce 70 milimetrů a roztaven v atmosférickém vzduchu metodou vysokofrekvenčního ohřevu.
3(i Z takto získané taven iny byl s pomocí Czochralskiho metody vytvořen monokrystal KGdfWOjb vykazující průměr 30 milimetrů a délku 35 milimetrů.
Monokrystal KGd(WO4)2 byl poté umístěn na platinovou lodičku, zahříván po dobu 72 hodin při teplotě 1000 °C ve vakuové peci při stupni vakua 5 x 10 4 Pa a poté vc stejné atmosféře ochlazo55 ván na pokojovou teplotu v intervalu 24 hodit).
Množství světla generované v monokrystalu KGd(WO|)2 pří jeho ozáření gama-zářením ze zdroje představovaného 60C’o bylo tak malé, že tento monokrystal nebyl uznán jako dobrý scintilační materiál a měření množství světla proto nebylo v tomto případě provedeno.
Tepelné zpracovaný monokrystal KGd(WO4)2 byl rozřezán na díly o velikosti 1 cm x 1 cm x 2 cm a tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla změřena metodou laserového záblesku. Tepelná vodivost byla zvýšena na 1,7 W/m.K v porovnání s hodnotou odpovídající konvenčnímu KGd(WO()2, která činí 1,6 W/m.K.
Příklad 10
Podle tohoto příkladu byla odvážena a smíchána stejná molární množství práškovitého W(T a
5(i práškovitého CaO, kde obé tyto látky vykazovaly čistotu 99,99 %, takto získaný smíchaný práškovitý materiál byl umístěn do platinového kelímku o průměru 70 milimetrů a výšce 70 milimetrů a roztaven v atmosférickém vzduchu metodou vysokofrekvenčního ohřevu. Z takto získané taven iny byl s pomocí Czochralskiho metody vytvořen monokrystal CaWOj vykazující průměr 30 milimetrů a délku 40 milimetrů.
-10CZ 300221 B6
Monokrystal CaWO.i byl poté umístěn na platinovou lodičku, zahříván po dobu 72 hodin při teplotě 1550 °C ve vakuové peci při stupni vakua 0,1 Pa a poté ve stejné atmosféře ochlazován na pokojovou teplotu po dobu 24 hodin.
Tepelně zpracovaný monokrystal CaWO.i byl rozřezán na díly o velikosti I cm x I cm x 2 cm, vyleštěn do zrcadlového lesku a z.e strany o tloušťce 1 cm ozářen gama zářením ze zdroje představovaného 60Co, aby tak bylo možné změřit množství světla a dobu zeslabení fluorescence. Změřená hodnota pro množství světla činila 2000 p.e/MeV, což byl přibližně 1,1 násobek hodnoty odpovídající konvenčnímu monokrystalu CaWO4. přičemž doba zeslabení fluorescence in 5000 nanosekund byla zachována. Tepelná vodivost při teplotě 20 °C byla rovněž změřena metodou laserového záblesku. Zjištěná hodnota činila 2,5 W/m.K.
Jak bylo výše uvedeno, způsob přípravy wolframanových monokrystalů podle tohoto vynálezu umožňuje vytváření wolframanových monokrystalů, které vykazují vysokou hustotu a emitují zvýšené množství světla a jsou tedy vhodné jako scintilátory pro detekci záření umožňující detekci rentgenového záření nebo gama-záření. kde tyto monokrystaly navíc vykazují zlepšenou tepelnou vodivost a jsou tedy vhodné jako laserové materiály pro laserová zařízení se dvěma vlnovými délkami.

Claims (15)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu, vyznačující se t í m , že zahrnuje kroky:
    n arů stán í wo I framano vého monok ry st a I u z wo l framan u vy kazuj í e í ho πιο I ek u Io vý v zo rec so XnWO.neboXjXiníWO,!), ve kterých
    X] představuje jednomocný kovový prvek.
    Xii představuje dvojmocný kovový prvek, a
    5? Xin představuje troj mocný kovový prvek.
    který jc získán zahříváním oxidu wolframového a oxidu nebo uhličitanu dvoj mocného kovu, oxidu wolframového a oxidu nebo uhličitanu jednomoeného kovu a oxidu troj mocného kovu nebo jejich oxidů nebo uhličitanů dohromady; a zahřívá ní tohoto wolframanového monokrystalu pří teplotě pohybující se v rozmezí od 600 do
    40 1550 °C v systému, kde parciální tlak kyslíku jc nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
  2. 2. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 1, vyznačující se tím, že parciální tlak kyslíku v systému jc nastaven tak. abv byl negativní vc srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, přičemž toto nastavení je uskutečněno přivedením (5 argonu, dusíku, helia nebo oxidu uhličitého do systému při atmosférickém tlaku.
  3. 3. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku I nebo 2. vyznačující sc t í ni. ze parciální tlak kyslíku v systému je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, přičemž toto nastavení je realizováno odtlakováním systému s pomocí vakuového čerpadla na hodnotu 130 Pa nebo méně. 50 *
    50
  4. 4. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku I nebo 2, v y z n a č u j í c í se tím, že parciální tlak kyslíku v systému činí 28 Pa nebo méně.
    -IICZ 300221 B6
  5. 5. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 3. v y z n a č u j í c í se t í m . že parciální tlak kyslíku v systému činí 28 Pa nebo méně.
  6. 6. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku I nebo 2, v y z n a č u j í c í se t í m , že dále zahrnuje krok ochlazení narostlého wolframanového monokrystalu na teplotu 220 °C nebo teplotu vyšší v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak. aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, kde tento krok následuje po zahřívání wolframanového monokrystalu na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 °C v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
  7. 7. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 3. v y z n a č u j í c í se tím, že dále zahrnuje krok ochlazení narostlého wolframanového monokrystalu na teplotu 220 °C nebo teplotu vyšší v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, kde tento krok následuje po zahřívání wolframanového monokrystalu na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 °C v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, abv byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
  8. 8. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 4. vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok ochlazení narostlého wolframanového monokrystalu na teplotu 220 °C nebo teplotu vyšší v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, kde tento krok následuje po zahřívání wolframanového monokrystalu na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 °C v systému, kde parciální tlak kyslíku jc nastaven tak. aby byl negativní vc srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
  9. 9. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 5, vyznačující sc tím, že dále zahrnuje krok ochlazení narostlého wolframanového monokrystalu na teplotu 220 °C nebo teplotu vyšší v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby by l negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu, kde tento krok následuje po zahřívání wolframanového monokrystalu na teplotu pohybující se v rozmezí od 600 do 1550 °C v systému, kde parciální tlak kyslíku je nastaven tak, aby byl negativní ve srovnání s parciálním tlakem atmosférického vzduchu.
  10. 10. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 1 nebo 2. v y ι n a č u j í c í s c tím, že tímto wolframanovym monokrystalem jc monokrystal wolframanu olova.
  11. 11. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 3, vyznačující se tím, že tímto wolframanovym monokrystalem je monokrystal wolframanu olova.
  12. 12. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se tím. že tímto wolframanovy m monokrystalem je monokry stal wolframanu olova.
  13. 13. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 5, vyznačující se tím, že tímto wolframanovym monokrystalem je monokrystal wolframanu olova.
  14. 14. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároku 6. vyznačující sc tím. že tímto wolframanovym monokrystalem je monokry stal wolframanu olova.
  15. 15. Způsob přípravy wolframanového monokrystalu podle nároků 7. 8 nebo 9, vyznačující se t í m , že tímto wolframanovym monokrystalem je monokrystal wolframanu olova.
CZ20030724A 2001-07-12 2002-06-28 Zpusob prípravy wolframanového monokrystalu CZ300221B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001212336 2001-07-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ300221B6 true CZ300221B6 (cs) 2009-03-18

Family

ID=19047514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20030724A CZ300221B6 (cs) 2001-07-12 2002-06-28 Zpusob prípravy wolframanového monokrystalu

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP4037362B2 (cs)
CN (1) CN1274887C (cs)
CZ (1) CZ300221B6 (cs)
HU (1) HUP0302668A2 (cs)
RU (1) RU2241081C2 (cs)
WO (1) WO2003008676A1 (cs)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4639711B2 (ja) * 2004-09-15 2011-02-23 日立化成工業株式会社 無機シンチレータ及びその製造方法
CN100395380C (zh) * 2006-04-21 2008-06-18 北京工业大学 提高稀土离子掺杂浓度的钨酸钡单晶制备工艺
CN100364896C (zh) * 2006-08-17 2008-01-30 同济大学 一种钨酸汞的制备方法
CN100398701C (zh) * 2006-09-15 2008-07-02 嘉兴学院 晶体生长原料处理方法
CN104671285B (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 洛阳理工学院 一种钼酸镉纳米棒的制备方法
CN106007713A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 天津大学 一种高品质因数钨酸钙系微波介质陶瓷
CN115537912A (zh) * 2022-10-24 2022-12-30 福建福晶科技股份有限公司 一种消除晶体体发热的kgw晶体制备方法及得到的晶体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2089777A (en) * 1980-12-15 1982-06-30 Hitachi Chemical Co Ltd Process for heat-treating single crystal of tungstate
JPS60103100A (ja) * 1983-11-08 1985-06-07 Toshiba Corp シンチレ−タ単結晶の熱処理方法
JPH10291898A (ja) * 1997-04-22 1998-11-04 Furukawa Co Ltd タングステン酸鉛単結晶

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2089777A (en) * 1980-12-15 1982-06-30 Hitachi Chemical Co Ltd Process for heat-treating single crystal of tungstate
JPS60103100A (ja) * 1983-11-08 1985-06-07 Toshiba Corp シンチレ−タ単結晶の熱処理方法
JPH10291898A (ja) * 1997-04-22 1998-11-04 Furukawa Co Ltd タングステン酸鉛単結晶

Also Published As

Publication number Publication date
JP4037362B2 (ja) 2008-01-23
JPWO2003008676A1 (ja) 2004-11-11
CN1274887C (zh) 2006-09-13
CN1464920A (zh) 2003-12-31
HUP0302668A2 (hu) 2003-12-29
RU2241081C2 (ru) 2004-11-27
WO2003008676A1 (fr) 2003-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grabmaier Crystal scintillators
Weber et al. Luminescence of Bi4 Ge3 O12: Spectral and decay properties
Chen et al. Upconversion color tunability and white light generation in Yb3+/Er3+/Tm3+ tri-doped CaF2 single crystals
US20230002927A1 (en) Li+ doped metal halide scintillation crystal with zero-dimensional perovskite structure, preparation method and use thereof
JP5652904B2 (ja) 中性子シンチレータ用酸化物結晶及びこれを用いた中性子シンチレータ
Loiko et al. Spectroscopy of tetragonal Eu: NaGd (WO4) 2 crystal
EP2439250A1 (en) MULTILAYER ZnO SINGLE CRYSTAL SCINTILLATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
Wu et al. Fast (Ce, Gd) 3Ga2Al3O12 scintillators grown by the optical floating zone method
US7060982B2 (en) Fluoride single crystal for detecting radiation, scintillator and radiation detector using the single crystal, and method for detecting radiation
Takebuchi et al. Synthesis of Lu2O3-Ga2O3-SiO2 Glass as a New Glass Scintillator
Qiao et al. Growth, structure and spectroscopy of Ho, Pr: LuYSGG mixed crystals for 2.9 μm emission
CZ300221B6 (cs) Zpusob prípravy wolframanového monokrystalu
Zharikov et al. X-ray diffraction study of the structure and defect system of Yb-activated (Na 0.5 Gd 0.5) WO 4 crystals
Cao et al. Crystal growth, Judd–Ofelt analysis and fluorescence properties of Tm3+: CaNb2O6 crystal
JP5994149B2 (ja) X線シンチレータ用材料
Chen et al. Vertical Bridgman growth and optical properties of Pr3+-doped NaY (MoO4) 2 crystal
Sarukura et al. Czochralski growth of oxides and fluorides
Leng et al. Growth and scintillation properties of doped ZnWO4 crystals
Kim et al. Impurity optical absorption of HgGa 2 Se 4: Co 2+ single crystals
Bagdasarov et al. Spectral characteristics of neodymium-activated yttrium aluminum garnet in the ultraviolet and visible ranges
Baccaro Recent progress in the development of lead tungstate crystals
Manimozhi et al. Thermoluminescence and other optical studies on RbBr: Tb3+ crystals
Santo et al. Growth and characterization of LiYF4: Nd single crystal fibres for optical applications
Wang et al. Crystal growth and spectroscopic properties of Er: La3Ga5SiO14 single crystals
Weller et al. Chemical and optical studies of samarium doped caf2 type single crystals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20020628