DE10108553C2 - Verfahren zur Herstellung einer Szintillatorkeramik und Verwendung der Szintillatorkeramik - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung einer hochdichten, transluzenten Szintillatorkeramik auf der Basis von Metalloxisulfiden (MOS) und deren Verwendung.

Szintillatorkeramiken bzw. -körper werden zum Nachweis von hochenergetischen Strahlen, beispielsweise Röntgen-, Gamma- und Elektronenstrahlen verwendet. Diese Körper enthalten einen Leuchtstoff, der die hochenergetische Strahlung absorbiert und in sichtbares Licht umwandelt. Die dabei erzeugte Lumineszenzstrahlung wird mit Hilfe lichtempfindlicher Systeme, wie Photodioden oder Photomultipliern, elektronisch erfasst und ausgewertet.

Für hochempfindliche Strahlungsdetektoren, wie sie zum Beispiel in der Röntgen-Computer-Tomographie erforderlich sind, sind Szintillatorkeramiken aus Pigmentpulvern der Seltenen-erd-Oxidsulfide bekannt, welche der allgemeinen Summenformel

(M_1-xLn_x)₂O₂S

gehorchen. Es handelt sich dabei somit um Metalloxisulfide (MOS), welche mit spezifischen Seltenenerd-Elementen (Ln) dotiert sind. In der allgemeinen Summenformel steht M für Y, La und/oder Gd und Ln für ein Element aus der Gruppe Eu, Ce, Pr, Tb, Yb, Dy, Sm und/oder Ho. Eine derartige Szintilltorkeramik und ein Verfahren zu dessen Herstellung geht beispielsweise aus der US 35 02 590 A hervor.

Für eine hohe Lichtausbeute bei der Umwandlung der hochenergetischen Strahlung muss die Szintillatorkeramik optisch transluzent bis transparent sein, um einen hohen Transmissionsgrad der Lumineszenzstrahlung innerhalb des Szintillatorkörpers sicherzustellen. Weiterhin ist ein hoher Quantenwirkungsgrad bei der Umwandlung erforderlich. Ein zu starkes Nachleuchten ist unerwünscht.

Eine hohe Transparenz des Szintillatorkörpers kann nur mit einer hochdichten Keramik erzielt werden, die eine möglichst geringe Restporosität aufweist. Störend für eine optimale Transmission der Lumineszenzstrahlung sind neben einer Kristallanisotropie der optischen Brechzahl weiterhin Fremdphaseneinschlüsse sowie Korngrenzen und insbesondere Poren.

Zur Erzeugung einer optimalen Szintillatorkeramik muss ein Metalloxisulfid-Pulver der entsprechenden (gewünschten) Zusammensetzung in einen kompaktierten Pulverkörper übergeführt werden, der dann bei hohen Temperaturen zu einer möglichst porenfreien Keramik durch Sintern verdichtet wird. Da sich die Metall-Oxisulfide bei hohen Temperaturen chemisch zersetzen, kann das Sinterergebnis durch einfache Erhöhung der Sintertemperatur nicht in ausreichendem Maße optimiert werden. Dieser Nachteil kann durch das Aufbringen von mechanischem Druck während des Sintervorganges weitgehend kompensiert werden.

Entsprechende Druck-Sintertechnologien werden für die Herstellung von hochlichtdurchlässigen Szintillatorkeramiken aus Metalloxisulfiden eingesetzt. So wird in der DE 36 29 180 A1 bzw. der DE 37 02 357 C2 die Herstellung von Szintillatorkörpern beschrieben, wobei während des Sintervorganges ein heiß-isostatisches Pressen angewendet wird. Die Verfahrensschritte hierfür sind sehr komplex und auch die Anschaffungskosten für die erforderlichen Apparaturen sind relativ hoch.

Durch eine erhebliche Steigerung der spezifischen Oberfläche des Ausgangspulvers von < 1 m²/g auf < 10 m²/g konnte die Sinteraktivität im Pulverkörper soweit verbessert werden, dass das aufwendige heißisostatische Pressen durch das günstigere einachsige Pressen ersetzt werden konnte. Die einzelnen Verfahrensbedingungen dazu sind in der DE 42 24 931 C2 oder der DE 44 02 258 A1 beschrieben. Bedingt durch den Herstellungsweg für das eingesetzte Metalloxisulfidpulver bestehen die Partikel dieser sinteraktiveren Pulver aus einer Vielzahl von Primärpartikeln, die stabile, harte und poröse Agglomerate bzw. Aggregate mit Partikelgrößen zwischen 30 µm und 85 µm bilden. Das führt primär zu relativ niedrigen und inhomogenen Rohdichten, d. h. es treten Dichtegradienten in dem Pulverkörper auf, so dass ein druckunterstütztes Sintern erforderlich ist.

Aus der US 44 21 671 A geht eine oxidische Yttrium- Gadolinium-Szintillatorkeramik hervor, die mit einem Seltenerdmetall dotiert ist. Zum Herstellen eines Szintillatorkörpers aus der Szintillatorkeramik wird beispielsweise heißisostatisches Pressen angewandt.

Ein gemeinsamer Nachteil sowohl des durch heißisostatisches Pressen als auch des durch einachsiges Heißpressen unterstützten Sinterns ist, dass aus wirtschaftlichen Gründen nur die Herstellung von größeren Keramikblöcken möglich ist, die dann durch aufwendige Schneide- bzw. Sägearbeiten in kleinere Komponenten zerlegt werden müssen. Das kann zu erheblichen Materialverlusten bis zu 50% des ursprünglichen Materiales führen.

Die bisherigen Herstellungsverfahren für Szintillatorkeramiken erfordern daher hohe Investitionen für die benötigten Maschinen und es sind beträchtliche Prozesskosten zu tragen.

Aus der US 42 42 221 A geht die Herstellung eines Szintilltorkörpers durch "kaltes" Pressen der entsprechenden pulverförmigen Sizinillatorkeramik hervor. Als Szintillatorkeramik werden beispielsweise BaFCl:Eu, LaOBr:Tb, CsI:Tl, CaWO₄ oder CdWO₄ eingesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein weniger aufwendiges Verfahren für die Verdichtung von Pigmentpulvern der Seltenenerd-Oxisulfide anzugeben, bei dem sich die Keramik durch druckloses Sintern möglichst formnah herstellen lässt, wobei die guten Eigenschaften der bisher bekannten Szintillatorkeramiken beibehalten werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erzeugung einer hochdichten, transluzenten Szintillatorkeramik mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bevorzugt werden Gadoliniumoxisulfide (GOS) eingesetzt, deren spezifische Oberfläche mindestens 10 m²/g aufweist. Die Herstellung dieser Gadoliniumoxisulfide ist ausführlich in der DE 42 24 931 C2 beschrieben, so dass an dieser Stelle nur Bezug darauf genommen wird.

Die bei der eingesetzten Nassmahltechnik verwendete Mahlflüssigkeit ist organischen Ursprungs und diese Flüssigkeiten sind aus Ethanol, Isopropanol, Benzin und Cyclohexan ausgewählt. Besonders bevorzugt werden wasserfreie, unpolare Flüssigkeiten gewählt, die eine niedrige Viskosität aufweisen. Darunter bevorzugt verwendet man als Mahlflüssigkeit getrocknetes Benzin. Es hat sich nämlich dabei herausgestellt, dass die durch die Zerkleinerung neu entstandenen Oberflächen diese Flüssigkeiten absorptiv passivieren. Dadurch wird beispielsweise die Oxidation der Oberflächen, welche in einer Reorganisation der gesamten Kristallstruktur, und damit in unerwünschten Einschlüssen im Endprodukt resultieren könnte, vermieden.

In einer besonderen Ausgestaltung wird nach dem Nassmahlverfahren durch Abziehen der Mahlflüssigkeit auf eine Restfeuchte von einschließlich 0,01 Gew.-% bis einschließlich 5 Gew.-% eine Granulierung des Pulvers zu einem rieselfähigen, weichen Granulatpulver durchgeführt, aus dem nachfolgend der Pulverkörper erzeugt wird.

Die Granulierung des erhaltenen MOS-Pulvers wird vorzugsweise auch ohne Bindemittel durchgeführt. Damit lassen sich weitere unerwünschte Fremdphaseneinschlüsse im Endprodukt, welche dessen Dichte bzw. Porosität beeinflussen könnten, vermieden. Die angewendete Granulierung des Pulvers bringt auch den Vorteil mit sich, dass ein rieselfähiges Zwischenprodukt erzeugt wird, das weitgehend staubfrei weiterverarbeitet werden kann.

Das zu erzeugende Granulat beziehungsweise Granulatpulver weist vorteilhaft eine Granulengröße von 0,1 mm bis 1 mm auf. Eine Granulendichte beträgt dabei beispielsweise 30%. Insbesondere wird als Pulverkörper ein Presskörper verwendet, der durch Pressen des Pulvers erzeugt wird. Dabei wird vorzugsweise als Pulver das Granulatpulver eingesetzt.

Mit diesem Granulat lässt sich ein Presskörper mit einer auf die theoretische Dichte bezogene Gründichte von 40% bis 60% oder höher erzeugen. Vorzugsweise beträgt die Gründichte 45% bis 55%. Der Pressdruck kann dabei zwischen 50 und 140 MPa gewählt werden.

Zur Erhöhung der Gründichte, was vorteilhaft für den weiteren Sinterungsschritt ist, kann gegebenenfalls ein isostatisches Kaltpressen bis zu 300 MPa folgen, was die auf die theoretische Dichte bezogene Gründichte auf < 50% erhöht, wobei die Dichtehomogenität < 1% ist. Man kann den Presskörper auch unmittelbar durch isostatisches Kaltpressen in den angegebenen Bereichen erzeugen.

Der Sinterungsprozess wird im Allgemeinen im Vakuum durchgeführt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass man nach Beendigung einer Hauptverdichtungsphase in einer Inertgasatmosphäre weiter arbeitet. Vorzugsweise ist das Inertgas dann Argon. Gegebenenfalls kann man auch in einer reaktiven Atmosphäre weiterarbeiten, die beispielsweise Schwefel oder Schwefelwasserstoff enthält.

Es hat sich des weiteren als vorteilhaft erwiesen, dass die Aufheizrate während des Sinterverfahrens, sobald eine Temperatur von etwa 800°C erreicht ist, auf < 3 K/min bis zum Erreichen der Maximaltemperatur eingestellt wird. Damit lassen sich die besten Ergebnisse bei den erzeugten Szintillatorkeramiken erreichen.

Bevorzugt liegt die maximale Sintertemperatur zwischen 1350°C und 1450°C. Die Heizrate kann zwischen 0,1 K/min und 5 K/min gewählt werden, wobei die besten Ergebnisse bei einer Aufheizrate von 1 K/min. einer maximalen Sintertemperatur von 1380°C und einer Haltezeit von 3 Stunden erreicht werden. Die auf die theoretische Dichte bezogene relative Dichte der dabei erzeugten Keramik liegt dann bei bzw. über 99,5%.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die zuvor beschriebene Szintillatorkeramik zur Detektion energiereicher Strahlung eingesetzt. Die energiereiche Strahlung kann elektromagnetische Strahlung (γ-, Röntgen-, UV-Strahlung) oder Partikelstrahlung umfassen. Zur Detektion von Röntgenstrahlung kann die Szintillatorkeramik in der Röntgen- Computer-Tomographie (CT) eingesetzt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der folgenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1a zeigt ein unbehandeltes, d. h. nicht gemahlenes GOS- Pulver

Fig. 1b zeigt ein GOS-Pulver, das 20 Stunden lang in Gegenwart von trockenem Benzin gemahlen wurde.

Fig. 1c zeigt eine Pulvergrößenverteilung des unbehandelten und des gemahlenen Pulvers.

Fig. 2 zeigt die Morphologie eines beispielhaften GOS- Granulats, hergestellt mittels einer Rotationsverdampfertechnik.

Fig. 3 zeigt die relative Sinterdichte in Abhängigkeit von der relativen Gründichte.

Fig. 4a und b zeigen die Mikrostruktur unterschiedlich drucklos gesinterter GOS-Keramiken.

Fig. 5 zeigt typische Lichtausbeuteprofile drucklos gesinterter GOS-Keramiken.

In Fig. 1a und Fig. 1b ist die Pulvermorphologie eines GOS- Materiales vor und nach der Behandlung in einem Nassmahlverfahren unter Zusatz von organischer Mahlflüssigkeit gezeigt. Daraus geht deutlich hervor, dass die Partikelgröße des GOS-Produktes deutlich reduziert ist und zwar auf < 10 µm. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde das Nassmahlverfahren unter Zusatz von Benzin als Mahlflüssigkeit während 19 Stunden durchgeführt. In Fig. 1c ist die Pulvergrößenverteilung des GOS-Materials gezeigt. Ohne Behandlung (11) beträgt die mittlere Partikelgröße nahe 100 µm. Durch das Nassmahlverfahren erniedrigt sich die durchschnittliche Partikelgroße auf < 10 µm (12, Mahldauer 19 Stunden, 13, Mahldauer 67 Stunden).

In Fig. 2 ist die Morphologie eines GOS-Granulats, das durch ein Rotationsverdampferverfahren hergestellten wurde. Dieses Granulat ist weich und rieselfähig, bedingt durch seine weitgehend gleichförmige Größe der Granulatkörner.

Diese Partikelgrößenverteilung des erhaltenen Pulvers ist wichtig für die aus dem Pulver erzeugten Presskörper bzw. dessen relative Gründichte, da davon die relative Sinterdichte des Endproduktes abhängig ist. Diese Abhängigkeit ist in Fig. 3 gezeigt. Aus dieser Figur ergibt sich, dass mit zunehmender relativer Gründichte auch die erreichbare relative Sinterdichte bis zu einem Grenzwert ansteigt.

Entscheidend für die relative Sinterdichte des erzeugten Endproduktes, d. h. der Szintillatorkeramik, ist auch die Aufheizrate und letztendlich die Haltetemperatur bei der erreichten optimalen Maximaltemperatur. Fig. 4 zeigt in diesem Zusammenhang die Mikrostruktur unterschiedlich drucklos gesinterter GOS-Keramiken, wobei Fig. 4b die Mikrostruktur einer GOS-Keramik mit einer Aufheizrate von 2,8 K/min auf 1300°C und einer Haltezeit von 3 Stunden zeigt und Fig. 4a die Mikrostruktur der drucklos gesinterten GOS- Keramik gleicher Zusammensetzung und gleicher Behandlung bei einer Aufheizrate von 1,0 K/min auf 1380°C und einer Haltezeit von 6 Stunden zeigt. Daraus ergibt sich, dass die Feinheit der Mikrostruktur wesentlich abhängig von der Aufheizrate, der Maximaltemperatur und der Haltezeit ist.

Für das bei dem Verfahren eingesetzte GOS-Ausgangsprodukt wird bezüglich dessen Herstellung ausdrücklich auf die diesbezügliche Beschreibung in der DE 42 24 931 C2 Bezug genommen, wonach insbesondere ein Gadoliniumoxisulfid mit einer spezifischen Oberfläche von < 10 m²/g, insbesondere zwischen 20 m²/g und 50 m²/g, typischerweise 35 m²/g hergestellt wird.

Zur Pulveraufbereitung wird eine partikelschonende Mahltechnik mit geringem Energieeintrag verwendet. Die Nassmahlung wird unter Verwendung der oben angegebenen Mahlflüssigkeiten, insbesondere Benzin, mittels einer üblichen Kugelmühltechnik durchgeführt. Hierbei werden die ursprünglichen Pulveraggregate in der Mahlsuspension durch Scherkräfte zwischen den Mahlkugeln aufgebrochen, wobei die Wechselwirkungshäufigkeit gering ist und eine thermische Beanspruchung der Partikeloberfläche praktisch nicht stattfindet.

Die Mahlung wird in einer 500 ml Kugelmühle aus Polyamid durchgeführt. Dazu werden 100 g GOS-Pulver der angegebenen Herkunft mit 200 ml getrocknetem Benzin versetzt. Zur Mahlung werden 9 Kugeln mit 15,5 mm Durchmesser und 27 Kugeln mit 10 mm Durchmesser aus Zirkoniumdioxid zugegeben und der verschlossene Behälter auf einem Walzenstuhl rotiert.

Nach beendeter Mahlzeit wird die Mahlflüssigkeit entfernt. Das erhaltene Pulver wird dann in ein Pulvergranulat übergeführt, um eine staubfreie Weiterverarbeitung und gute Rieselfähigkeit für das anschließende Pressen zu gewährleisten. Der Einsatz von Bindemitteln für die Granulierung wird vermieden, um eine Oxidation des GOS- Materials durch thermische Zersetzung des Bindemittels und Fremdphaseneinschluss während der Sinterung zu vermeiden.

Für die Trocknung der Mahlsuspension und eine Aufbaugranulierung wird die Rotationsverdampfertechnik eingesetzt. Die nach der Zerkleinerung erhaltene Suspension wird dazu in einen 500 ml Rotationsverdampferkolben gefüllt. Reste des gemahlenen Pulvers werden mit getrocknetem Benzin in den Kolben gespült. Der Kolben wird dann zunächst dreimal auf 150 mbar evakuiert und jeweils mit Stickstoff gespült, um den Luftsauerstoff aus der Apparatur zu entfernen.

Anschließend wird unter Druck auf 150 mbar eingestellt und der Kolbeninhalt mittels eines Wasserbades auf 60°C aufgeheizt. Dabei bildet das Pulver Granalien von ca. 1 mm Durchmesser, wie in Fig. 2 gezeigt. Der letzte Anteil des Lösungsmittels (Benzin) wird durch Erwärmung auf 70°C und bei einem Restdruck von 50 mbar entfernt und das Pulver getrocknet.

Für das nachfolgende Vorpressen des Pulvers wird vorteilhaft darauf geachtet, dass eine Restfeuchte von etwa 1% eingehalten wird, weil das Pulvers dann bessere Gleiteigenschaften besitzt und sich besser verdichten lässt. Dadurch lassen sich bei der Ausbildung des Presskörpers im nachfolgenden Schritt Risse im Grünkörper vermeiden.

Die Formgebung und Vorverdichtung der erzeugten Granulate erfolgt durch einachsiges Trockenpressen. Alternativ dazu wird isostatisches Kaltpressen durchgeführt.

Es werden 40 g Granulat in eine Stahlmatritze mit einem Innendurchmesser von 50 mm gleichmäßig eingefüllt. Für eine möglichst homogene Vorverdichtung wurde zusätzlich ein 5- minütiges Einrütteln auf einer Rüttelbank bei aufgesetztem Pressstempel durchgeführt. Die so vorbereitete Pulverfüllung wird dann unter einer Handpresse bei einem Pressdruck zwischen 50 und 140 MPa verdichtet und nach einer Wartezeit von 15 Minuten langsam entlastet, um das Ausgasen komprimierter Luft zu ermöglichen. Für die Maximierung der Gründichte können die so erzeugten Pulverkörper nachträglich einem kaltisostatischen Pressen bei bis zu 300 MPa nachverdichtet werden. Hierzu wird der einachsig gepresste Grünkörper, zum Beispiel mit einer Gründichte von etwa 40%, in eine Folientasche unter Vakuum eingeschweißt und dann in der wassergefüllten Druckkammer einer isostatischen Presse mit einem speziellen Be- und Entlastungsprogramm gepresst.

Es zeigt sich, dass die erzielbare Gründichte vom Pressdruck und der Presstechnik abhängig ist. Durch den nachträglichen isostatischen Kaltpressprozess lässt sich die Gründichte auf knapp über 50% steigern.

Die optimale Gründichte für die Sinterung lässt sich aus Fig. 3 entnehmen, welche die Abhängigkeit der relativen, auf die theoretische Dichte bezogene Sinterdichte von der relativen, auf die theoretische Dichte bezogene Gründichte zeigt. Bei Gründichten von größer etwa 47% ist die erreichte Sinterdichte bei einer Sintertemperatur von 1300°C und einer Sinterzeit von 2 Stunden etwa 99% und durch eine weitere Steigerung der Gründichte nur unwesentlich zu verbessern.

Die Steigerung der Sinterdichte auf die angestrebten 100% muss durch den Sintervorgang selbst erbracht werden.

Zur Sinterung wird der erzeugte Grünkörper in einem Sinter­ ofen unter Vakuum aufgeheizt. Das Vakuum wird dabei auf etwa 0,15 mbar eingestellt. Der Grünkörper wird zunächst mit 5,3 K/min auf etwa 800°C aufgeheizt und dann weiter mit der für den Anwendungsfall gewünschten Heizrate auf die maximale Sintertemperatur gebracht. Nach einer Haltezeit von 1 bis 3 Stunden wird mit einer Eigenabkühlung des Ofens abgekühlt. Bei einer Ofentemparatur von etwa 700°C wird mit Inertgas, hier Argon, belüftet. Nachdem der Ofen auf etwa 150°C abgekühlt ist, wird das Sintergut entnommen.

Der Sinterkörper zeigt eine geschlossene Porosität und die Sinterdichte ist deshalb mit einem speziellen Gaspyknometer zu messen, das eine Messgenauigkeit von ca. 0,01% ermöglicht.

Neben der Sinterdichte hängt natürlich auch das Korngefüge von den Sinterbedingungen, d. h. dem Temperatur-Zeit-Integral ab. In Fig. 4 sind zwei typische Gefügeaufnahmen wiedergegeben. Beide Mikrostrukturen weisen eine globulare, nahezu gleichachsige Kornform auf. In den Körnern sind einzelne Restporen erkennbar mit einem Volumenanteil von < 0,5%.

An erzeugten Grünkörpern, welche alle die identische GOS- Zusammensetzung aufwiesen, wurde der Einfluss auf die resultierenden Szintillatoreigenschaften bei variierenden Sinterparametern untersucht. Diese Sinterparameter bestehen in der Aufheizzeit von 800°C auf T_max, der Aufheizgeschwindigkeit, der Haltezeit und der eingestellten Maximaltemperatur. Angegeben sind die relative Dichte des erzeugten gesinterten Produkts, das Nachleuchten, die Lichtausbeute und die Drift. Die mit T gekennzeichneten Proben wurden bei 800°C für 10 Stunden getempert.

Den in der Tabelle zusammengefassten Ergebnissen ist zu entnehmen, dass die Lichtausbeute mit steigender Sintertemperatur und abnehmender Aufheizrate zunimmt, was insgesamt auf eine verbesserte optische Transparenz (bessere Sinterung) zurückzuführen ist. Die Nachleuchtwerte(log I/I₀) erhöhen sich mit steigender Sintertemperatur und Heizrate, lassen sich jedoch durch Tempern auf Werte um -4,0 verbessern. Die Drift-Werte zeigen keine ausgeprägten Abhängigkeiten.

An getemperten Proben konnten Lichtausbeuten bis ca. 87% von heißgepresster Szintillatorkeramik (Nachleuchtwerte (F1) = -4,0 und (F2) = -4,6 sowie Driftwerte von ca. 7 GE) gemessen werden. In Fig. 5 ist ein Lichtausbeuteprofile von einer ganzflächig röntgenbestrahlten GOS-Scheibe gezeigt, die eine bemerkenswerte Lumineszenz- und Transmissionshomogenität aufweist.

Mit den erzielten Ergebnissen ist der Nachweis erbracht, dass durch druckloses Sintern GOS-Keramiken hergestellt werden können, die heißgepressten GOS-Keramiken hinsichtlich der Szintillagoreigenschaften ebenbürtig sind. Die vorliegenden Messdaten lassen den Schluss zu, dass die Pulveraufbereitung durch kontrollierte Mahlung und die drucklose Sinterung bei erhöhter Temperatur, entgegen früheren Erwartungen, keine dramatischen Einbrüche bei den Szintillatoreigenschaften verursachen.

Obwohl das einzig ausgeführte Beispiel sich auf Gadolinium­ oxidsulfid bezieht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Es ist zu erwarten, dass sich auch weitere Metalloxisulfide mit ebenso günstigen Szintillatoreigenschaften erzeugen lassen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Erzeugung einer hochdichten, transluzenten Szintillatorkeramik mit einem mit spezifischen Seltenenerden-Elementen (Ln) dotierten Metalloxisulfid (MOS) der allgemeinen Summenformel
(M_1-x Ln_x)₂O₂S
mit M zumindest ein Element aus der Gruppe Y, La und Gd und
mit Ln zumindest ein Element aus der Gruppe Eu, Ce, Pr, Tb, Dy, Sm und Ho,
aus einem Pulver des Metalloxisulfids mit einer spezifischen Oberfläche von zumindest 10 m²/g, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) in einem Nassmahlverfahren unter Zusatz einer organischen Mahlflüssigkeit eine Partikelgröße des Pulvers auf < 10 µm eingestellt,
• b) aus dem Pulver ein Pulverkörper mit einer aus dem Bereich von einschließlich 40% bis einschließlich 60% ausgewählten, auf die theoretische Dichte bezogene Gründichte erzeugt und
• c) der erhaltene Pulverkörper im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre bei einer aus dem Bereich von einschließlich 1200°C bis einschließlich 1450°C ausgewählten Temperatur drucklos gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum drucklosen Sintern der Pulverkörper auf etwa 800°C vorgeheizt wird, mit einer Aufheizrate < 3 K/min auf Maximaltemperatur gebracht und zumindest 1 h gehalten wird, wobei die Maximaltemperatur < 1200°C beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die organische Mahlflüssigkeit aus Ethanol, Isopropanol, Benzin und Cyclohexan auswählt, insbesondere aus wasserfreien unpolaren Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mahlflüssigkeit trockenes Benzin einsetzt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Nassmahlverfahren durch Abziehen der Mahlflüssigkeit auf eine Restfeuchte von einschließlich 0,01 Gew.-% bis einschließlich 5 Gew.-% eine Granulierung des Pulvers zu einem rieselfähigen, weichen Granulatpulver durchgeführt wird, aus dem nachfolgend der Pulverkörper erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulierung ohne Bindemittelzusatz durchführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Granulat mit einer Granulengröße von 0,1 mm bis 1 mm erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Pulverkörper ein Presskörper verwendet wird, der durch Pressen des Pulvers erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen einachsig bei einem Pressdruck zwischen 50 und 140 MPa und/oder isostatisch bei einem Pressdruck von bis 300 MPa durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man den Sinterprozess erst nach Beendigung einer Hauptverdichtungsphase in einer Inertgasatmosphäre, vorzugsweise unter Argon, oder einer reaktiven Atmosphäre, wie Schwefel, Schwefelwasserstoff, durchführt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizrate während des Sinterverfahrens ab etwa 800°C auf 1 bis 3 K/min eingestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Sintertemperatur zwischen 1350°C und 1450°C eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizrate 1 K/min. die Sintertemperatur 1380°C und die Haltezeit 3 Stunden beträgt.

14. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erzeugten Szintillatorkeramik zur Detektion energiereicher Strahlung.