DE10022018A1

DE10022018A1 - Kubisches Granatwirtsgitter mit PR-Aktivator als Szintillatormaterial

Info

Publication number: DE10022018A1
Application number: DE10022018A
Authority: DE
Inventors: Steven Jude Duclos; Alok Mani Srivastava
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-05-05
Publication date: 2001-12-20
Also published as: US6246744B1; JP2001072968A; US6358441B2; JP4705709B2; US20010028700A1

Abstract

Transparentes Szintillatormaterial zur raschen Umwandlung von anregender Strahlung wie etwa Röntgenstrahlen in Szintillationsstrahlung. Das Szintillatormaterial hat ein kubisches Granatwirtsgitter und enthält Praseodym als Aktivator. Das Szintillatormaterial kann ein polykristallines Keramikmaterial sein. Die polykristalline Keramik wird durch Sintern eines durch Ausscheidung gebildeten Pulvers gebildet. Das Szintillatormaterial kann in ein Computertomografiegerät (CT-Gerät) oder ein anderes Röntgenstrahlungsabbildungsgerät eingebaut werden. Das Szintillatormaterial kann außerdem in ein schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektorsystem eingebaut werden.

Description

Die Erfindung ist auf ein transparentes festes Szintillatormaterial gerichtet, wobei das Material als Aktivator, um Anregungsstrahlung, insbesondere Röntgen strahlung, rasch in Szintillationsstrahlung umzuwandeln, Praseodym enthält. Die Erfindung ist außerdem auf eine Erfassungsvorrichtung für Anregungsenergie, insbesondere eine Röntgenstrahlungserfassungsvorrichtung, gerichtet, die das Szintillatormaterial verwendet.

Ein Lumineszenzmaterial absorbiert Anregungsenergie einer Art und gibt dann elektromagnetische Energie ab. Wenn die Anregungsenergie elektromagnetische Strahlung ist, absorbiert das Lumineszenzmaterial die elektromagnetische Anregungsenergie in einem Bereich des elektromagnetischen Spektrums und gibt im Allgemeinen Energie in einem anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums ab. Ein Lumineszenzmaterial in Pulverform wird Phosphor genannt, während ein Lumineszenzmaterial in Form eines transpa renten Festkörpers Szintillator genannt wird.

Ein fremdstoffaktiviertes Lumineszenzmaterial ist normalerweise ein Material, bei dem ein nichtlumines zentes Wirtsmaterial modifiziert wird, indem Ionen eines Aktivatorstoffs in das Wirtsmaterial eingebracht werden. Bei einem fremdstoffaktivierten Lumineszenzmaterial absorbiert das Wirtsmaterialgitter des Lumineszenz materials das auffallende Photon wobei die absorbierte Energie von den Aktivatorionen aufgenommen werden kann oder durch das Gitter zu den Aktivatorionen übertragen wird. Die Lumineszenzaktivatorionen werden dann auf einen angeregteren Zustand gehoben. Bei Rückkehr in ihren weniger angeregten Zustand geben die Ionen ein Photon einer elektromagnetischen Lumineszenzenergie ab.

Die Anregungsenergie für ein Lumineszenzmaterial kann in Form von Elektronen, Positronen, elektromagnetischer Strahlung oder anderen Energieformen vorliegen. Röntgen strahlungsszintillatoren werden aus Szintillatormaterial gebildet, das Röntgenstrahlung absorbiert und dann elektromagnetische Szintillationsstrahlung abgibt. Die elektromagnetische Szintillationsstrahlung liegt typischerweise im sichtbaren Bereich des elektromagne tischen Spektrums. Ein typischer Röntgenstrahlungs detektor, der einen Röntgenstrahlungsszintillator verwendet, weist ein Röntgenstrahlen absorbierendes Szintillatormaterial und einen Fotodetektor auf, der von dem Szintillator infolge der Absorption der Röntgen strahlen abgegebene Szintillationsstrahlung erfasst. Wenn das Szintillatormaterial mehr Röntgenstrahlen absorbiert, gibt das Szintillatormaterial im Allgemeinen mehr Szintillationsstrahlung an den Fotodetektor ab wobei die Signalausgangsleistung von dem Fotodetektor, die die Szintillationsstrahlung anzeigt, größer wird.

Szintillatormaterialien verwendende Röntgenstrahlungs detektoren werden häufig in Röntgenstrahlungs-Diagnose vorrichtungen wie etwa medizinischen Diagnosegeräten oder Gepäckprüfungsgeräten verwendet. Eine besondere Anwendung von Röntgenstrahlungs-Szintillatormaterialien ist bei medizinischen Abbildungsdetektoren wie etwa einem Computertomographiegerät (CT-Gerät). Bei einem typischen CT-Abtastsystem sind eine Röntgenstrahlungsquelle und eine Röntgenstrahlungsdetektoranordnung an entgegen gesetzten Seiten des Objekts angeordnet und werden in einem feststehenden Bezug zueinander um das Objekt gedreht. Bei einem ein Szintillatormaterial verwendenden CT-Abtastsystem absorbiert das Szintillatormaterial einer Zelle oder eines Elements auf diese Zelle auffallende Röntgenstrahlen und gibt Licht ab, das von einem Foto detektor für diese Zelle gesammelt wird. Während der Datensammlung stellt jede Zelle oder jedes Element der Detektoranordnung ein Ausgangssignal zur Verfügung, das die Szintillatonsstrahlungsintensität in dieser Zelle der Anordnung darstellt. Diese Ausgangssignale werden bearbeitet, um in einer auf dem Gebiet der CT-Abtaster weithin bekannten Weise ein Bild des Objekts zu erzeugen.

Für medizinische Abbildungssysteme wie etwa CT-Abtaster sollte das Szintillatormaterial eine Anzahl wichtiger Eigenschaften besitzen. Zunächst ist es bei auf Röntgen strahlung basierenden CT-Systemen wünschenswert, dass im Wesentlichen sämtliche der auffallenden Röntgenstrahlen in den Szintillatormaterial absorbiert werden, um die Röntgenstrahlungsdosis zu minimieren, die der Patient ausgesetzt werden muss, um das Computertomographiebild zu erhalten. Um im Wesentlichen sämtliche der auffallenden Röntgenstrahlen zu sammeln, sollte das Szintillator material eine ausreichende Dichte haben, um die Röntgen strahlungsphotonen wirksam abzubremsen.

Außerdem sollte das Szintillatormaterial einen guten Quantenumwandlungswirkungsgrad haben, d. h. das Verhältnis der Anzahl an abgegebenen Szintillationsstrahlungs photonen zu der Anzahl an absorbierten Röntgenstrahlungs photonen sollte hoch sein. Falls der Quantenwirkungsgrad eines Szintillatormaterials hoch ist, werden mehr Szintillationsstrahlungsphotonen abgegeben und ist vorteilhafterweise die Anzahl an von dem Szintillations strahlungsdetektor zu erfassenden Szintillations strahlungsphotonen entsprechend höher.

Es ist eine Anzahl von Materialien bekannt, die als Szintillatormaterial für medizinische Abbildungsdetektoranwendungen verwendbar sind, z. B. mit Europium dotiertes Yttriumgadoliniumoxid (Y,Gd)₂O₃ und mit Praseodym dotier tes Gd₂O₂S. Beide Materialien besitzen die erforderliche Dichte, um die Röntgenstrahlungsphotonen wirksam abzu bremsen und wandeln die in dem Szintillatormaterial absorbierte Röntgenstrahlungsenergie wirksam in sicht bares Emissionslicht von den Eu- und Pr-Aktivatoren um. (Y,Gd)₂O₃:Eu leidet jedoch unter einer langen Abklingzeit der Eu-Emission, was seine Anwendbarkeit einschränkt, wenn sich das Röntgenstrahlungssignal rasch ändert, wie es bei schnell abtastenden CT-Systemen der Fall ist. Gd₂O₂S:Pr hat eine hexagonale Kristallstruktur, die in einem polykristallinen Keramikkörper zu Streuungen führt, wodurch sich der Wirkungsgrad verringert, mit der das erzeugte Licht den Körper verlassen und auf den Szintillationslicht-Fotodetektor auftreffen kann.

Die Wahl eines für ein schnell abtastendes CT-System geeigneten Szintillatormaterials wird weiter durch die, Schwierigkeit verkompliziert, a priori vorauszusagen, welche Materialien die oben angesprochenen Eigenschaften haben, die für ein schnell abtastendes CT-System wichtig sind. Es wurden zwar umfangreiche Charakterisierungen von Lumineszenzmaterialien unter Verwendung von Ultraviolett strahlung (UV-Strahlung) als stimulierende Strahlung durchgeführt, da Ultraviolettstrahlung leichter als Röntgenstrahlen erzeugt werden kann und im Allgemeinen als weniger gefährlich angesehen wird. Doch unglück licherweise gibt es eine Anzahl von Materialien, die im Ansprechen auf UV-Strahlungsstimulationen, nicht aber im Ansprechen auf Röntgenstrahlungsstimulationen lumineszent sind. Obwohl für viele Materialien Lumineszenzdaten verfügbar sind, besteht infolgedessen keine Gewähr, dass das Material auch im Ansprechen auf eine Röntgen strahlungsstimulation lumineszent ist.

Bei einem CT- oder einem anderen Abtastsystem ist Nach glühen eine Szintillatormaterialeigenschaft, die häufig unerwünscht ist. Nachglühen ist bei einem Röntgen strahlung erfassenden Szintillator ein Phänomen, bei dem eine Lumineszenz von dem Szintillator infolge einer Röntgenstrahlungsanregung auch noch lange Zeit beobachtet werden kann, nachdem die Röntgenstrahlung von dem Szintillator absorbiert wurde. Bei Absorption von Röntgenstrahlung gibt der Szintillator Licht ab, wobei die Intensität des Lichts rasch mit exponentieller Geschwindigkeit abklingt. Diese erste exponentielle Abklinggeschwindigkeit ist die primäre Abklinggeschwin digkeit. Darüber hinaus gibt der Szintillator Licht mit geringerer Intensität ab, wobei diese Lichtintensität langsamer als das Licht mit der primären Abklinggeschwin digkeit abklingt. Das langsame abklingende Licht wird als Nachglühen bezeichnet.

Es ist wünschenswert, dass das Nachglühen so gering ist, dass der Fotodetektor eines Szintillatorsystems dazu in der Lage ist, zwischen dem Szintillationslicht einer vorhandenen Röntgenstrahlungsstimulation und dem einer vorherigen Röntgenstrahlungsstimulation zu unterscheiden. Dies ist insbesondere für schnell abtastende Systeme wichtig, bei denen die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Stimulationen kurz ist.

Strahlungsschädigung bei einem Röntgenstrahlungs szintillatormaterial ist die Eigenschaft eines Szintillatormaterials, bei der sich die von dem Szintillatormaterial im Ansprechen auf die stimulierende Röntgenstrahlung abgegebene Lichtmenge ändert, nachdem das Material einer hohen Strahlungsdosis ausgesetzt wurde. Die Strahlungsschädigung kann als die in Prozent angegebene Intensitätsabnahme des stimulierten Szintillationslichts angegeben werden, das vor und nach einer Belichtung des Szintillatormaterials mit einer hohen Dosis Röntgenstrahlung abgegeben wird. Die Verwendbarkeit eines Röntgenstrahlungs-Szintillator materials ist daher bei einem niedrigen Strahlungs schädigungswert besser, da das Szintillatormaterial, ohne die Proportionalkalibrierung zwischen einer stimulieren den Röntgenstrahlungsintensität und dem abgegebenen Szintillationslicht ändern zu müssen, einer höheren Röntgenstrahlungsdosis widerstehen kann.

Angesichts dessen wäre es wünschenswert, wenn ein Szintillatormaterial zur Verfügung stünde, das eine schnelle primäre Abklingzeit hat und hochtransparent ist. Es wäre ebenfalls wünschenswert, wenn ein Szintillator material mit geringem Nachglühen und geringer Strahlungs schädigung zur Verfügung stünde.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein transparentes festes Szintillatormaterial vorgesehen. Das feste Szintillatormaterial hat ein kubisches Granat wirtsgitter. Das feste Szintillatormaterial enthält außerdem Praseodym, das als Aktivator wirkt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Computertomografiesystem vorgesehen. Das Computertomografiesystem weist eine Röntgenstrahlungs quelle, ein transparentes festes Szintillatormaterial und einen optisch an das transparente feste Szintillator material gekoppelten Szintillationsstrahlungsdetektor zur Erfassung von Szintillationsstrahlung auf. Das feste Szintillatormaterial hat ein kubisches Granatwirtsgitter. Das feste Szintillatormaterial enthält außerdem Praseodym, das als Aktivator wirkt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein schnell ansprechender Röntgenstrahlungsdetektor vorgesehen. Der schnell ansprechende Röntgenstrahlungs detektor weist ein transparentes festes Szintillator material und einen optisch an das transparente feste Szintillatormaterial gekoppelten Szintillations strahlungsdetektor zur Erfassung der Szintillations strahlung auf. Das feste Szintillatormaterial hat ein kubisches Granatwirtsgitter. Das feste Szintillator material enthält außerdem Praseodym, das als Aktivator wirkt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, ist ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten festen polykristallinen Keramikszintillatormaterials vorgesehen. Bei diesem Verfahren wird ein Phosphorpulver aus einem kubischen Granatwirtsgitter mit Praseodym als Aktivator gebildet. Das Phosphorpulver wird zur Bildung eines Pulverpresskörpers gepresst und dann gesintert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Phosphorpulver vorgesehen. Das Phosphorpulver hat ein kubisches Granatwirtsgitter und enthält Praseodym, das als Aktivator wirkt. Das Phosphorpulver weist außer dem ein Nachglühen verringerndes Element auf, das inner halb des kubischen Granatwirtsgitters verteilt ist.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Szintillationsstrahlungsspektrum von Gadoliniumgalliumgranatpulver (GGG-Pulver), das in einer Konzentration von 0,5Molprozent Praseodym enthält;

Fig. 2 eine Kurvendarstellung der relativen Licht ausgangsleistung und des Nachglühens von GGG-Pulvern mit verschiedenen Konzentrationen an Praseodym;

Fig. 3 eine stilisierte Perspektivansicht eines Abschnitts eines CT-Geräts gemäß einem Ausführungs beispiel der Erfindung, das ein schnell ansprechendes Szintillatormaterial enthält; und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines schnell ansprechenden Röntgenstrahlungsdetektorsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Szintillatormaterial im Allgemeinen sowohl eine kurze primäre Abklingzeit als auch gute Transparenzeigen schaften auf. Das Szintillatormaterial weist vorzugsweise ein kubisches Granatwirtsmaterial auf, das zur Bildung einer polykristallinen Keramik mit hoher Transparenz gesintert werden kann. Die Lichtstreuung innerhalb des polykristallinen Materials ist verringert, da das Wirts material anstelle einer hexagonalen Kristallstruktur eine kubische Kristallstruktur hat. Granate gehören zu einer Klasse von Materialien mit der kristallchemischen Formel A₃B₅O₁₂, wobei die A-Kationen achtfach mit Sauerstoffen koordiniert und die B-Kationen oktaedrisch (sechsfach) oder tetraedrisch (vierfach) mit Sauerstoffen koordiniert sind. Mit 160 Ionen pro acht Formeleinheiten enthaltender Einheitszelle ist diese Kristallstruktur kubisch. Erfindungsgemäß stellen Gadoliniumgalliumgranat ("GGG") (Gd₃Ga₅O₁₂), Gadoliniumscandiumgalliumgranat (Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂), Gadoliniumscandiumaluminiumgranat (Gd₃Sc₂Al₃O₁₂), Lutetiumaluminiumgranat (Lu₃Al₅O₁₂) und Yttriumgalliumgranat (Y₃Ga₅O₁₂) geeignete Beispiele für die kubischen Granatwirtsmaterialien dar. Bei den obigen Beispielen kann die B-Position (in der allgemeinen Formel A₃B₅O₁₂) von zwei Elementen besetzt sein (wie z. B. von Sc₂Ga₃ bei Gadoliniumscandiumgalliumgranat). Bei anderen Granaten kann die A-Position von zwei Elementen besetzt sein. Gemäß den exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Lumineszenzaktivator vorzugsweise Praseodym.

Offenbarungsgemäß wird die Konzentration des Aktivators in Molprozent ausgedrückt. Molprozent bezieht sich auf den Molprozentanteil des Aktivators in Bezug auf die A- Position in dem Granat A₃B₅O₁₂. So bedeutet 5,0Molprozent Praseodym in GGG, dass 5 Molprozent des Gadoliniums durch eine gleiche Anzahl an Molen Praseodym ersetzt ist.

Zusätzlich zu dem Lumineszenzaktivator Praseodym können in dem Wirtsmaterial andere Elemente vorhanden sein. Zum Beispiel können Ytterbium, Samarium und Europium hinzu gegeben werden, um das Nachglühen des Szintillator materials zu verringern.

Das erfindungsgemäße Szintillatormaterial kann beispiels weise aus polykristallinem Keramikmaterial bestehen. Techniken zur Herstellung polykristalliner keramischer Szintillatormaterialien mit kubischen Granatwirtsgittern sind bekannt und beispielsweise in der U.S.-Patentschrift 5 484 750 offenbart. Einkristalline Granatmaterialien können durch Techniken gebildet werden, wie sie etwa in der U.S.-Patentschrift 5 057 642 offenbart sind.

Die Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Szintillatormaterials aus einem polykristallinen Keramik material können denen entsprechen, die in der U.S.- Patentschrift 5 484 750 offenbart sind, und sind wie folgt. Bei diesen Verfahren wird aus geeigneten Mengen der gewünschten Kationen eine Salzsäureausgangslösung gebildet. Mit geeigneten Mengen sind relative Konzen trationen gemeint, die zu einem fertigen transparenten Körper führen, der die gewünschten relativen Kationen verhältnisse enthält. In den Fällen, in denen die Kationen in dem fertigen transparenten Körper mit den gleichen relativen Konzentrationen wie in der Salzsäure lösung aus den Ausgangskationen vorhanden sind, sind es demnach diese relativen Konzentrationen, die bei der Salzsäurelösung gewünscht sind. In den Fällen, in denen während des Umwandlungsvorgangs der Salzsäureausgangs lösung in den fertigen transparenten polykristallinen Körper die Menge eines Kations oder mehrerer Kationen in Bezug auf die Menge anderer Kationen abnimmt, sind die passenden Mengen in der Salzsäureausgangslösung dann diejenigen Mengen, die zu dem fertigen transparenten Granatkörper mit der gewünschten Zusammensetzung führen.

Die Ausgangsbestandteile haben vorzugsweise eine Reinheit von 99,99% oder mehr, um die in der Endzusammensetzung vorhandenen unbekannten/ungesteuerten Fremdstoffe zu minimieren, die die Strahlungsschädigung, das Nachglühen und den Quantenwirkungsgrad beeinträchtigen können.

Eine Vorgehensweise, diese Salzsäureausgangslösung zu bilden, ist, die Ausgangskationen in Form von Oxiden in heißer konzentrierter Salzsäure aufzulösen. In den Fällen, in denen eine genau gesteuerte Endgranatzusammen setzung gewünscht ist, und insbesondere dann, wenn das Fehlen von Fremdstoffen als wünschenswert erachtet wird, ist die Verwendung von Ausgangsverbindungen vorzuziehen, die eine Reinheit von 99,99% oder mehr haben. Natürlich können die Ausgangskationen, falls gewünscht, anstatt als Oxide auch als Chloride zur Verfügung gestellt werden.

Der Praseodymaktivator ebenfalls zu der Salzsäure ausgangslösung kann hinzugegeben werden, und zwar als beispielsweise Praseodymchlorid, Praseodymnitrat oder Praseodymoxid. Sobald die Ausgangsmaterialien in der heißen konzentrierten Salzsäurelösung vollständig aufge löst sind, wird die sich ergebende Lösung auf Zimmer temperatur abgekühlt. Die sich ergebende Lösung sollte klar und frei von Ausscheidungen oder Absetzungen eines der Ausgangsmaterialien sein. Für den Fall, dass eine Ausscheidung oder Absetzung von Ausgangsmaterialien auftritt, sollte die Lösung erneut erhitzt werden und zusätzliche Salzsäure zu der Lösung gegeben werden, sodass bei erneuter Abkühlung auf Zimmertemperatur keine Ausscheidungen oder Absetzungen mehr auftreten. Das heißt, dass genügend Salzsäure verwendet werden sollte, um sicherzustellen, dass bei Zimmertemperatur die Ausgangsmaterialien nicht bei oder oberhalb ihrer Löslichkeitsgrenze vorhanden sind.

Unabhängig davon kann eine Ammoniumoxalat (NH₄)₂C₂O₄- Lösung gebildet werden, indem Ammoniumoxalat oder individuelle Mengen an Ammoniak und Oxalsäure gelöst werden. Im Allgemeinen sollte genügend Ammoniumoxalat angesetzt werden, um eine vollständige Reaktion mit der kationenhaltigen Chloridlösung zu gewährleisten. Diese Ammoniumoxalatlösung hat typischerweise einen pH-Wert zwischen etwa 7,5 und etwa 9,5. Es wird davon ausge gangen, dass bei dieser Ammoniumoxalatlösung ein pH-Wert zwischen 8,0 und 8,5 vorzuziehen ist.

Es wurden mehrere kleine Ansätze hergestellt, indem die Chloridkationenausgangslösung unter Rühren dieser Ammoniumoxalatlösung in die Ammoniumoxalatlösung geträufelt wurde. Bei Berührung zwischen den zwei Lösungen bildete sich sofort eine weiße Ausscheidung.

Wenn kleine Mengen hergestellt werden, ist das Einbringung eines magnetischen Rührstabs in den Misch behälter ein bevorzugtes Verfahren zur Mischung dieser Lösungen. Nach Hinzugabe der gesamten Chloridausgangs lösung zu der Ammoniumoxalatlösung ist die Ausscheidungs bildung abgeschlossen.

Während des Vorgangs der Hinzugabe der Chloridausgangs lösung zu der Ammoniumoxalatlösung wird vorzugsweise der pH-Wert der Oxalatlösung mittels eines pH-Meters über wacht und durch bedarfsgerechte Hinzugabe von Ammonium hydroxid in die Lösung auf einem pH-Wert zwischen 8,0 und 8,5 gehalten.

Während des Ausscheidungsschritts bilden die Ausscheidun gen ausreichend kleine Teilchen, sodass in der Oxalat lösung zunächst eine kolloide Suspension der Ausscheidun gen vorhanden ist. Nach Abschluss des Ausscheidungs schritts setzt sich diese kolloide Suspension langsam ab, sodass auf dem Behälterboden eine weiße Ausscheidung und darüber eine klare Lösung zurückbleibt. Dieser Absetz vorgang kann durch Filtern und/oder Zentrifugieren der ausscheidungshaltigen Flüssigkeit beschleunigt werden.

Falls gewünscht kann die Ausscheidung mit Wasser und/oder Alkohol gewaschen werden, bevor die Ausscheidung von der Flüssigkeit getrennt wird. Dies erfolgt, indem man die Ausscheidung absetzen lässt, den Großteil der Flüssigkeit weggießt oder anderweitig entfernt und das Waschwasser oder den Alkohol hinzugibt, wobei man die Ausscheidung erneut absetzen lässt und erneut die klare Flüssigkeit entfernt. Wenn eine hohe Reinheit und/oder eine genaue Steuerung der Zusammensetzung des fertigen transparenten Granats gewünscht ist, sollte das Waschwasser hochreines, deionisiertes Wasser sein und sollte der Alkohol eine für Standardanalysen ausreichende Reinheit besitzen. Dieser Waschvorgang entfernt überschüssiges Ammoniumoxalat und Reaktionsprodukte wie etwa Ammoniumchlorid von den Ausscheidungen. Die Ausscheidung wird dann von der Waschlösung durch Filtern, Zentrifugieren oder andere passende Techniken getrennt. Diese Ausscheidung ist eine Mehrkomponentenausscheidung mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen chemischen Zusammensetzung. Von dieser nassen Ausscheidung wird derzeit angenommen, dass sie (im Fall der Herstellung eines Gadoliniumgalliumgranats (GGG)) einen Komplex aus Ammoniumgadoliniumgalliumoxalat darstellt, wobei es jedoch für den Erfolg dieses Vorgangs nicht darauf ankommt, die chemische Verbindungszusammen setzung oder -struktur dieser Ausscheidung im Einzelnen zu kennen. Diese Ausscheidung wird vorzugsweise getrock net, und zwar beispielsweise für einen Tag durch Ofen trocknung bei einer Temperatur von ungefähr 110°C oder durch Vakuumtrocknung. Die getrocknete Ausscheidung wird dann in Luft bei einer Temperatur von etwa 750°C erhitzt, um sie thermisch zu zersetzen. Wenn die getrocknete Ausscheidung Praseodym enthaltendes Ammoniumgadolinium galliumoxalat ist, führt die thermische Zersetzung zu einem praseodymhaltigen GGG, wobei das Pulver ein Phosphorpulver ist.

Wenn die sich ergebenden Pulver bei Drücken von bis zu 60000 psi (414 × 10⁶ Pa) formgepresst oder isostatisch gepresst werden, um zur Sinterung Pulverpresskörper mit relativen Dichten von im Allgemeinen bis zu 55% zu bilden, und die Presskörper bei Temperaturen von 1500 bis 1650°C in Sauerstoff gesintert werden, ist der sich ergebende keramische Körper typischerweise undurchsichtig bis durchscheinend und liegen innerhalb der Granatkörner der Mikrostruktur verhältnismäßig hohe Mengen an Rest porosität vor.

Um einen zur Sinterung dienenden Presskörpers anzu fertigen, kann das Pulver direkt gepresst werden. Jedoch ist es vorzuziehen, das Pulver zunächst in einer Kugel mühle unter Verwendung von Zirkoniumoxid als Mahlmedium und einer Flüssigkeitslösung wie etwa Methyl- oder Isopropylalkohol zu mahlen. Dabei sind Mahldauern von etwa 4 bis 24 Stunden effektiv. Wahlweise kann auch Fluidenergiemahlen oder Strahlmahlen mit Druckeinstellun gen von etwa 60 bis etwa 100 psi (414 × 10³ bis 689 × 10³ Pa) zum Einsatz kommen.

Die Teilchengrößenverteilung dieser gemahlenen Pulver lag zwischen etwa 0,1 und 2 Mikrometer, was zeigt, dass die Pulveragglomerate nach dem Mahlen viel kleiner als bei dem ungemahlenen Pulver waren. Aus diesen Mahlpulvern gepresste Pulverpresskörper können in Sauerstoff bei Temperaturen zwischen 1400 und 1600°C auf ihre volle theoretische Dichte gesintert werden. Falls gewünscht, können auch höhere Temperaturen verwendet werden.

Die Granatkeramiken mit der höchsten optischen Transparenz lassen sich im Allgemeinen durch ein Verfahren herstellen, dass für 1 bis 3 Stunden ein Sintern des gepressten Presskörpers bei Temperaturen zwischen 1400 bis 1525°C in Sauerstoff umfasst. Nachdem die Presskörper zu Dichten zwischen etwa 95% und 98% der theoretischen Dichte und zu einem Zustand mit geschlossenen Poren gesintert wurden, wurden sie heiß isostatisch gepresst. Das heißisostatische Pressen erfolgte, indem die gesinterten Presskörper in einen Molybdäntiegel eingebracht und mit Gd₂O₃-Pulver einge packt wurden, um eine mögliche Kontamination durch die Atmosphäre innerhalb des zur heißisostatischen Pressung (HIP) dienenden Ofens zu verhindern. Diese Proben wurden dann bei 5000 bis 25000 psi (34 × 10⁶ bis 172 × 10⁶ Pa) in Argongas bei Temperaturen von etwa 1350 bis 1600°C und Tränkungszeiten von 15 bis 60Minuten bei Maximal temperatur heißisostatisch gepresst. Nach dem heißiso statischen Pressen haben die Keramikkörper typischerweise einen dünnen weißen Oberflächenüberzug. Dieser Ober flächenüberzug wird durch leichtes mechanisches Schleifen entfernt.

Falls das Wirtsmaterial GGG ist, beträgt die bevorzugte Konzentration an Praseodym 0,01 bis 5,0Molprozent und besser noch 0,5 bis 2,0Molprozent. Außerdem können zu dem Szintillatormaterial als Additive Nachglühen verringernde Elemente oder Strahlungsschädigung verringernde Elemente als beispielsweise Oxide oder Chloride in die Salzsäureausgangslösung hinzugegeben werden, um das Nachglühen zu verringern. Falls das Wirtsmaterial GGG mit Pr als Aktivator ist, sind als Nachglühen verringernde Elemente beispielsweise Ytterbium, Yttrium, Thulium, Samarium und Europium und als Strahlungsschädigung verringerndes Element Thulium geeignet.

Gemäß den vorstehend erörterten Techniken wurde ein GGG Pulver mit 0,5Molprozent Praseodym angefertigt. Auf das pulverförmige Phosphormaterial wurden Röntgenstrahlen gerichtet und das Szintillationsstrahlungsspektrum des Pulvers gemessen. Fig. 1 zeigt ein Szintillations strahlungsspektrum für das 0,5Molprozent Praseodym enthaltende GGG-Pulver. Das Szintillationsstrahlungs spektrum zeigt, dass infolge des Praseodyms Szintillati onsstrahlung auftrat.

Außerdem wurden GGG-Pulverproben mit einer Praseodym konzentration zwischen 0,05 und 5,0Molprozent angefertigt. Es wurde die relative Lichtausgangsleistung und das Nachglühen dieser Pulver bei 100 Millisekunden und 300 Millisekunden gemessen. Fig. 2 zeigt die Ergebnisse dieser Messungen. Das Nachglühen der Pulver nimmt mit Zunahme der Praseodymkonzentration von 0,5 auf 5,0 Molprozent stetig ab, während die relative Lichtausgangs leistung ihr Maximum bei etwa 0,5 bis 1,0Molprozent erreicht. Für die primäre Abklingzeit der Szintillations strahlung dieser Pulver wurden etwa 10 Mikrosekunden ermittelt.

Beispiele

Wie nachstehend in Tabelle 1 angegeben ist, wurden Proben aus Szintillatormaterial mit einem Gadoliniumgranatwirts gitter (GGG-Wirtsgitter) angefertigt. Der Molprozent anteil an Praseodym in dem GGG betrug zwischen 0,05 bis 5,0. Zwei der Proben (6 und 7) wurden mit Europium bzw. Samarium dotiert, um das Nachglühen zu verringern. Das Wirtsmaterial, der Molprozentanteil an Praseodym, und falls vorhanden Additive und ihre Mengen, die relative Lichtintensitätsausgangsleistung und das Nachglühen nach 100 und 300Millisekunden sind für die Szintillatorproben in Tabelle 1 aufgelistet. Ebenso ist in Tabelle 1 eine Probe aus Gadoliniumscandiumgalliumgranat mit 1,0Mol prozent Praseodym (Probe 8) aufgeführt.

Tabelle 1

Tabelle 1 zeigt, dass die besten Ergebnisse für die relative Lichtintensität des GGG-Wirtsmaterials für eine Praseodymkonzentration von 1,0Molprozent erhalten wurden. Das Nachglühen nahm mit abnehmender Praseodym konzentration in dem GGG-Wirtsmaterial ab, wobei sich das geringste Nachglühen bei 5,0Molprozent Praseodym (Probe 5) ergab. Jedoch nahm die relative Lichtintensität des GGG-Szintillatormaterials mit Zunahme der Praseodym konzentration von 1,0 auf 5,0Molprozent ab.

Bei den Proben 6 und 7 wurden Europium und Samarium in einer Menge von 150Molteilen pro Million Teilen (ppm) zu 1 Molprozent Praseodym/GGG-Szintillatormaterialprobe hinzugegeben. Die Mol-ppm an Eu oder Sm wurde bezogen auf die A-Position in dem A₃B₅O₁₂-Granat gemessen. Die Hinzu gabe von Europium oder Samarium zu dem 1 Molprozent Praseodym/GGG-Szintillatormaterial verringerte das Nachglühen, senkte jedoch auch leicht die Höhe der relativen Lichtintensität.

Es wurden zwei weitere (nicht in Tabelle 1 aufgeführte) Szintillatorproben angefertigt, um die Wirkung der Hinzugabe von Thulium auf die Strahlungsschädigungseigen schaften des Szintillatormaterials zu bestimmen. Beide Proben enthielten 1 Molprozent Praseodym. Jedoch enthielt die erste Probe kein Thulium, während die zweite Probe, bezogen auf die A-Position in dem A₃B₅O₁₂-Granat, 0,25 Molprozent Thulium enthielt. Die relative Szintillations lichtintensität der Thulium enthaltenden Probe war etwa 10% geringer als die der Probe ohne Thulium. Jedoch war die Strahlenschädigung bei der Thulium enthaltende Probe etwa 25% geringer. Bei der Thulium enthaltenden Probe war außerdem das Nachglühen bei 100 Millisekunden um etwa 40% geringer. Die Hinzugabe von Thulium verringerte somit bei GGG sowohl die Strahlungsschädigung als auch das Nachglühen.

Abgesehen zu den vorstehend beschriebenen GGG- und Gadoliniumscandiumgalliumgranatproben wurden durch dieses Verfahren auch andere kubische Granate wie etwa Gadoliniumscandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminium granat und Yttriumgalliumgranat angefertigt.

In Fig. 4 ist schematisch ein Computertomografie- Abtastsystem 100 (CT-Abtastsystem) dargestellt. Dieses CT-Abtastsystem 100 weist eine zylinderförmige Umhüllung 110 auf, in der der abzutastende Patient oder das Objekt positioniert wird. Ein Portal 112 umgibt den Zylinder 110 und ist zur Drehung um die Zylinderachse ausgelegt. Abhängig von dem System, das zur Verbindung der Portal elektronik mit dem Rest des Systems verwendet wird, kann das Portal 112 derart gestaltet sein, das es sich für eine volle Umdrehung dreht und dann zurückkehrt oder dass es für eine kontinuierliche Drehung ausgelegt ist. Die Portalelektronik umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle 114, die vorzugsweise einen fächerartigen Röntgenstrahl erzeugt, der ein Szintillationsdetektorsystem 116 umschließt, das auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 110 in dem Portal eingebaut ist. Das Fächer muster der Röntgenstrahlungsquelle ist in der durch die Röntgenstrahlungsquelle und das Szintillationsdetektor system 116 definierten Ebene angeordnet.

Das Szintillationsdetektorsystem 116 ist in der zu der Ebene des Röntgenstrahlungsfächerstrahls senkrechten Richtung sehr eng oder dünn. Jede Zelle 118 des Szintillationsdetektorsystems enthält einen festen transparenten Stab aus Szintillatormaterial und eine optisch an diesen Szintillatorstab gekoppelte Foto detektordiode. Der Röntgenstrahlungsszintillator weist ein kubisches Granatwirtsgitter und innerhalb des kubischen Granatwirtsgitters Praseodym als Lumineszenz aktivator auf. Wie vorstehend erörtert ist, sind als kubische Granatwirtsgitter für das erfindungsgemäße Szintillatormaterial beispielsweise Gadoliniumgallium granat, Gadoliniumscandiumgalliumgranat, Gadolinium scandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminiumgranat und Yttriumgalliumgranat geeignet.

Der Ausgang jeder Fotodetektordiode ist an einen in dem Portal eingebauten Operationsverstärker angeschlossen. Der Ausgang jedes Operationsverstärkers ist entweder über einzelne Drähte 120 oder durch eine andere Elektronik an das Hauptsteuerungssystem 150 für das Computertomo graphiesystem angeschlossen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Leistung für die Röntgenstrahlungsquelle und Signale von dem Szintillationsdetektor von und zu dem Hauptsteuerungs system 150 durch ein Kabel 130 zugeführt. Die Verwendung des Kabels 130 schränkt die Bewegung des Portals im Allgemeinen auf eine einzige volle Umdrehung ein, bevor es zu seiner ursprünglichen Position zurückkehrt.

Falls eine kontinuierliche Drehung des Portals gewünscht ist, können wahlweise auch Schleifringe oder eine optische oder über Funk erfolgende Übertragung Verwendung finden, um die Portalelektronik mit dem Hauptsteuerungs system 150 zu verbinden. Bei CT-Abtastsystemen dieser Bauart wird das Szintillatormaterial dazu verwendet, auftreffende Röntgenstrahlung in Lumineszenzlicht umzu wandeln, das durch die Fotodetektordiode erfasst und dadurch zu einem elektrischen Signal umgewandelt wird, d. h. als ein Mittel zur Umwandlung der auffallenden Röntgenstrahlen in elektrische Signale, mit dem die auffallenden Röntgenstrahlen in elektrische Signale umgewandelt werden, die zur Bildgewinnung und zu anderen Zwecken bearbeitet werden können.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Szintillatormaterial in einem schnell ansprechenden Röntgenstrahlungsdetektorsystem enthalten ist. Das Röntgenstrahlungsdetektorsystem weist ein Röntgen strahlungsszintillatormaterial 1 auf, wobei der Röntgen strahlungsszintillator ein kubisches Granatwirtsgitter und innerhalb des kubischen Granatwirtsgitters Praseodym als Lumineszenzaktivator aufweist. Wie vorstehend erörtert ist, sind als kubische Granatwirtsgitter für das erfindungsgemäße Szintillatormaterial beispielsweise Gadoliniumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminium granat und Yttriumgalliumgranat geeignet.

Das Szintillatormaterial 1 absorbiert Röntgenstrahlungs photonen 3 und gibt Szintillationsstrahlung ab, die durch den Szintillationsstrahlungs-Fotodetektor 2 erfasst wird. Der Szintillationsstrahlungs-Fotodetektor 2 kann beispielsweise eine Fotodiode oder ein Fotovervielfacher sein. Die Ansprechzeit des Fotodetektors 2 ist vorzugs weise schneller als die primäre Abklingzeit der Szintillationsstrahlung in dem Szintillatormaterial 1, um den Vorteil der kurzen primären Abklingzeit des Szintillatormaterials 1 zu nutzen.

Das Szintillatormaterial 1 ist optisch an den Foto detektor 2 gekoppelt. Das Szintillatormaterial 1 kann optisch an den Fotodetektor 2 gekoppelt werden, indem das Szintillatormaterial 1 einfach physisch neben den Foto detektor 2 gesetzt wird. Wahlweise kann das Szintillator material 1 auch optisch an den Fotodetektor 2 durch Linsen und/oder Spiegel gekoppelt sein, um die Szintillationsstrahlung auf den Fotodetektor 2 zu fokussieren. Bei einer weiteren Alternative kann das Szintillatormaterial optisch an den Fotodetektor 2 mittels optischer Fasern gekoppelt werden, die die Szintillationsstrahlung von dem Szintillatormaterial 1 zu dem Fotodetektor übertragen. Eine andere Alternative ist es, das Szintillatormaterial mit einem optischen Kleber direkt auf den Fotodetektor zu kleben.

Der Fotodetektor 2 kann ein einzelner Detektor oder eine Anordnung von Detektorelementen sein. Für den Fall, dass der Fotodetektor 2 eine Anordnung von Detektorelementen darstellt, ist es vorzuziehen, dass das Szintillator material Mittel zur Führung der Szintillationsstrahlung von einem Szintillationsstrahlung abgebenden Bereich des Szintillators unmittelbar zu dem direkt unterhalb dieses Bereichs des Szintillatormaterials liegenden Detektor element enthält. Zum Beispiel kann das Szintillator material wie bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 aus separaten festen transparenten Stäben bestehen. Diese Stäbe können mit einem Material beschichtet sein, das verhindert, dass die Szintilla tionsstrahlung zwischen den Stäben hindurchgeht.

Der Ausgang des elektronischen Signals des Fotodetektors ist schließlich an die Steuerungselektronik 4 angeschlos sen. Die Ausgangsleistung des elektronischen Signals kann wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, bevor sie in die Steuerungselektronik eingegeben wird, durch einen (nicht gezeigten) Operationsverstärker verstärkt werden. Die Steuerungselektronik 4 sammelt die der Szintilla tionsstrahlungserfassung entsprechenden Ausgangssignale von dem Fotodetektor 2. Die gesammelten Ausgangssignale können, wie im Stand der Technik weithin bekannt ist, weiterverarbeitet werden, um ein den erfassten Röntgen strahlen entsprechendes Bild zu erzeugen.

Das Röntgenstrahlungsdetektorssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann außerdem eine Röntgenstrahlungs quelle 5 aufweisen, die Röntgenstrahlen auf das Szintillatormaterial 1 richtet. Jedoch ist es nicht notwendig, dass das Röntgenstrahlungserfassungssystem eine Röntgenstrahlungsquelle 5 enthält. Anstelle dessen kann die Röntgenstrahlungsquelle bezogen auf das Röntgen strahlungsdetektorsystem extern vorliegen oder können die Röntgenstrahlen von dem zu untersuchenden Objekt ausgehen. Zum Beispiel können bei Röntgenstrahlungs erfassungsanwendungen wie etwa in der Astrophysik Röntgenstrahlen von einem außerhalb des Erdbereichs liegenden Körper ausgehen. Falls das Röntgenstrahlungs detektorsystem eine Röntgenstrahlungsquelle 5 umfasst, kann die Steuerungselektronik 4 eine Energiequelle zur Zuführung von Energie zu der Röntgenstrahlungsquelle enthalten.

Das Röntgenstrahlungsdetektorsystem kann außerdem eine Kammer 6 zum Halten des zu untersuchenden Objekts enthalten. Die Kammer 6 ist zwischen der Röntgen strahlungsquelle 5 und dem Szintillatormaterial 1 gelegen. Die Abmessungen der Kammer 6 hängen von der jeweiligen Anwendung ab. Ein Röntgenstrahlungsdetektor system zur Gepäckuntersuchung sollte beispielsweise eine ausreichende Größe haben, um Gepäck aufzunehmen, während ein Röntgenstrahlungsdetektorsystem für medizinische Abbildung eine ausreichende Größe haben sollte, um ein menschliches Wesen oder ein Tier aufzunehmen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die keineswegs erschöpfende Beschreibung soll den Fachmann lediglich in die Lage versetzen, die Erfindung im Rahmen der beabsich tigten Anwendung umzusetzen. Dabei sind weitere Ausführungsformen und verschiedene Abänderungen denkbar. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die beigefügten Patentansprüche definiert.

Claims

1. Transparentes festes Szintillatormaterial, mit: einem kubischen Granatwirtsmaterial; und innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterials verteiltem Praseodym, wobei das Praseodym als Aktivator wirkt.

2. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 1, wobei das kubische Granatwirtsmaterial aus der aus Gadoliniumgalliumgranat, Gadoliniumscandium galliumgranat, Gadoliniumscandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminiumgranat und Yttriumgalliumgranat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 2, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadoliniumgalliumgranat ist.

4. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 3, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentra tionsbereich von 0,01 bis 5,0Molprozent vorhanden ist.

5. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 4, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgallium granat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentra tionsbereich von 0,5 bis 2,0Molprozent vorhanden ist.

6. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 1, mit: einem Nachglühen verringernden Element, das inner halb des kubischen Granatwirtsmaterials verteilt ist.

7. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 6, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadoliniumgalliumgranat ist und das Nachglühen verringernde Element aus der aus Yttrium, Thulium, Ytterbium, Samarium und Europium bestehenden Gruppe gewählt ist.

8. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 7, wobei das Nachglühen verringernde Element in dem kubischen Granatwirtsmaterial eine Konzentration von etwa 150 Molteilen pro Million Teilen hat.

9. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 1, mit:
einem Strahlungsschädigung verringernden Element, das innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterial verteilt ist.

10. Transparentes festes Szintillatormaterial nach Anspruch 9, wobei das Strahlungsschädigung verringernde Element Thulium ist.

11. Computertomographiesystem, mit:
einer Röntgenstrahlungsquelle;
einem festen Szintillatormaterial, das ein kubisches Granatwirtsmaterial und innerhalb des kubischen Granat wirtsmaterials verteiltes Praseodym enthält, wobei das Praseodym als Aktivator wirkt; und
einem optisch an das feste Szintillatormaterial gekoppelten Szintillationsstrahlungsdetektor zur Erfassung der Szintillationsstrahlung.

12. Computertomographiesystem nach Anspruch 11, wobei der Szintillationsstrahlungsdetektor eine Anordnung von Fotodetektorzellen umfasst.

13. Computertomographiesystem nach Anspruch 11, wobei der Szintillationsstrahlungsdetektor mindestens eine Fotodiode umfasst.

14. Computertomographiesystem nach Anspruch 13, wobei die mindestens eine Fotodiode eine Anordnung von Foto dioden ist.

15. Computertomographiesystem nach Anspruch 12, mit: einem an die Anordnung von Fotodetektorzellen gekoppelten Steuerungssystem (150) zum Empfang von Signalen, die von der Fotodetektorzellen im Ansprechen auf die Szintillationsstrahlung ausgegeben werden.

16. Computertomographiesystem nach Anspruch 11, wobei das kubische Granatwirtsmaterial aus der aus Gadolinium galliumgranat, Gadoliniumscandiumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminium granat und Yttriumgalliumgranat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

17. Computertomographiesystem nach Anspruch 16, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadoliniumgalliumgranat ist.

18. Computertomographiesystem nach Anspruch 17, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,01 bis 5,0 Molprozent vorhanden ist.

19. Computertomographiesystem nach Anspruch 18, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,5 bis 2,0 Molprozent vorhanden ist.

20. Computertomographiesystem nach Anspruch 11, wobei das transparente feste Szintillatormaterial außerdem ein Nachglühen verringerndes Element enthält, das innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterials verteilt ist.

21. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system, mit:
einem festen Szintillatormaterial, das ein kubisches Granatwirtsmaterial und innerhalb des kubischen Granat wirtsmaterials verteiltes Praseodym enthält, wobei das Praseodym als Aktivator wirkt; und
einem optisch an das feste Szintillatormaterial gekoppelten Szintillationsstrahlungsdetektor zur Erfassung der Szintillationsstrahlung.

22. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, wobei das kubische Granatwirts material aus der aus Gadoliniumgalliumgranat, Gadolinium scandiumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminiumgranat und Yttriumgalliumgranat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

23. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 22, wobei das kubische Granatwirts material Gadoliniumgalliumgranat ist.

24. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 23, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,01 bis 5,0Molprozent vorhanden ist.

25. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 24, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,5 bis 2,0Molprozent vorhanden ist.

26. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 23, wobei das feste Szintillator material außerdem ein Nachglühen verringerndes Element enthält, das innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterials verteilt ist.

27. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, wobei der Szintillations strahlungsdetektor entweder eine Fotodiode oder ein Fotovervielfacher ist.

28. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, wobei das Szintillatormaterial optisch an den Fotodetektor gekoppelt ist, indem es physisch an den Fotodetektor angrenzt.

29. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, wobei das Szintillatormaterial optisch an den Fotodetektor mittels optischer Fasern gekoppelt ist, die die Szintillationsstrahlung von dem Szintillatormaterial zu dem Fotodetektor übertragen.

30. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, wobei der Fotodetektor eine Anordnung von Detektorelementen umfasst.

31. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, mit: einer Steuerungselektronik, die das der Erfassung der Szintillationsstrahlung entsprechende Ausgangssignal von dem Fotodetektor sammelt.

32. Schnell ansprechendes Röntgenstrahlungsdetektor system nach Anspruch 21, mit: einer Röntgenstrahlungsquelle, um Röntgenstrahlen auf das Szintillatormaterial zu richten.

33. Schnell ansprechendes Röntgenstrählungsdetektor system nach Anspruch 32, mit: einer zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Szintillatormaterial gelegenen Kammer, um ein zu unter suchendes Objekt zu halten.

34. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials, mit den Schritten:
Bilden eines Phosphorpulvers aus einem kubischen Granatwirtsmaterial mit innerhalb des kubischen Granat wirtsmaterials verteiltem Praseodym, wobei das Praseodym als Aktivator wirkt;
Pressen des Phosphorpulvers, um einen Pulverpress körper zu bilden; und
Sintern des Pulverpresskörpers.

35. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 34, mit dem Schritt: Kugelmahlen des Phosphorpulvers vor dem Pressen.

36. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 34, wobei das Sintern für eine Dauer zwischen 1 und 3 Stunden in einem Temperaturbereich zwischen etwa 1400 und etwa 1525°C und in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt.

37. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 34, mit dem Schritt: heißisostatisches Pressen des Pulverpresskörpers.

38. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 37, wobei das heißisostatische Pressen in einem Temperaturbereich zwischen 1350 und 1600°C und in einem Druckbereich zwischen 5000 und 25000 psi (34 × 10⁶ und 172 × 10⁶ Pa) erfolgt.

39. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 38, wobei das heißisostatische Pressen in einer Argongas atmosphäre erfolgt.

40. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 34, wobei das kubische Granatwirtsmaterial aus der aus Gadoliniumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumaluminiumgranat, Lutetiumaluminiumgranat und Yttriumgalliumgranat bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

41. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 40, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadolinium galliumgranat ist.

42. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 41, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,01 bis 5,0 Molprozent vorhanden ist.

43. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 42, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,5 bis 2,0 Molprozent vorhanden ist.

44. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 34, wobei innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterials ein Nachglühen verringerndes Element verteilt ist.

45. Verfahren zur Herstellung eines festen poly kristallinen Keramikszintillatormaterials nach Anspruch 34, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadolinium galliumgranat ist und das Nachglühen verringernde Element aus der aus Yttrium, Thulium, Ytterbium, Samarium und Europium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

46. Phosphorpulver, mit
einem kubischen Granatwirtsmaterial;
innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterials verteiltem Praseodym, wobei das Praseodym als Aktivator wirkt; und
einem innerhalb des kubischen Granatwirtsmaterials verteilten, Nachglühen verringernden Element.

47. Phosphorpulver nach Anspruch 46, wobei das kubische Granatwirtsmaterial aus der aus Gadoliniumgalliumgranat, Gadoliniumscandiumgalliumgranat, Gadoliniumscandium aluminiumgranat, Lutetiumaluminiumgranat und Yttrium galliumgranat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

48. Phosphorpulver nach Anspruch 47, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadoliniumgalliumgranat ist.

49. Phosphorpulver nach Anspruch 48, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,01 bis 5,0Mol prozent vorhanden ist.

50. Phosphorpulver nach Anspruch 49, wobei das Praseodym in dem Gadoliniumgalliumgranat bezogen auf das Gadolinium in einem Konzentrationsbereich von 0,5 bis 2,0Molprozent vorhanden ist.

51. Phosphorpulver nach Anspruch 46, wobei das kubische Granatwirtsmaterial Gadoliniumgalliumgranat ist und das Nachglühen verringernde Element aus der aus Yttrium, Thulium, Ytterbium, Samarium und Europium bestehenden Gruppe ausgewählt ist.