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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Anmeldung betrifft das Züchten von Kristallen.
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HINTERGRUND
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In manchen Verfahren zum Züchten von Kristallen, wie dem Czochralski-Verfahren, wird ein Impfkristall mit der Oberfläche einer Schmelze in Kontakt gebracht und dann aus der Schmelze zurückgezogen. Ein Kristall wächst auf dem Impfkeim, während dieser zurückgezogen wird. Der Impfkeim und der wachsende Kristall werden manchmal auch um eine vertikale Achse rotiert, während sie zurückgezogen werden. In großen Kristallen, die mit Hilfe dieser Technik gezüchtet werden, treten häufig Wachstumsinstabilitäten auf. Zum Beispiel kann der Kristall beginnen, in einer Spiralform anstatt in einer gewünschten zylindrischen Form zu wachsen. Wachstumsinstabilitäten können zu Spannungen aufgrund von Variationen bei den Wärmeausdehnungskoeffizienten innerhalb des Kristalls führen, welche ein Zersplittern des Kristalls verursachen können. Wachstumsinstabilitäten können durch die Anhäufung von Verunreinigungen in der Schmelze, Veränderungen in den Ladungszuständen von einigen der Schmelzenbestandteile, die zur Erzeugung von unterschiedlichen molekularen Komplexen führen, sowie durch Überschüsse von Schmelzenbestandteilen, die sich an der Grenzfläche zwischen der Oberfläche der Schmelze und dem wachsenden Kristall ansammeln, verursacht werden.
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C. D. Brandle et al., ”Effects of impurities and atmosphere an the growth of Cr-doped gadolinium scandium gallium garnet. I”, Journal of Crystal Growth 85, Seiten 223 bis 228, 1987 und V. J. Fratello et al., ”Effects of impurities and atmosphere an the growth of Cr-doped gadolinium scandium gallium garnet. II”, Journal of Crystal Growth 85, Seiten 229 bis 233, 1987 betreffen Untersuchungen und ihre theoretische Erklärung anhand eines Modells der Variation von Verunreinigungen und der Atmosphäre auf das Wachstum von Cr-dotierten Gadolinium-Scandium-Gallium-Granat bei einem Czochralski-Kristall-Zuchtverfahren.
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US-A-2011/0050090 betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung mit Oxiorthosilikat.
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US-Patent 6,278,832 betrifft Oxiorthosilikat-Kristalle, die Cerium einschließen und im Strukturtyp Lu
2SiO
5 kristallisiert sind. Zudem erwähnt die Druckschrift eine Mangan (Element der Gruppe 7) umfassende Zusammensetzung und ein Cz-Verfahren zur Herstellung von Kristallen.
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US-A-2004/0017154 betrifft eine Vorstufe für ein Phosphorsilikat und dessen Herstellung durch Brennen der Vorstufe.
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US-A-2011/038947 betrifft anorganische Phosphorverbindungen, die durch Nassmahlen erhältlich sind und eine Teilchengrößenverteilung von d90 < 5 μm besitzen.
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US-A-2003/094889 betrifft eine grün emittierende Phosphorverbindung, die ein Überschuss der gewöhnlichen SiO
2-Komponente einschließt, die in einem durch Tb stöchiometrisch aktivierten Stammmaterial Y2-2xSiO5 eingeschlossen ist.
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US-A-2007/035813 betrifft eine Phosphorverbindung zum Umwandeln von ultraviolettem Licht oder blauem Licht, das von einem lichtemittierenden Element emittiert wird, in eine sichtbare weiße Strahlung mit einem hohen Niveau an farbgebenden Eigenschaften.
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US-A-2011/089580 betrifft eine Halbleitervorrichtung, die härtbare Polyorganosiloxankompositmaterialien umfasst, wobei die Kompositmaterialien mindestens 0,1 Gew.-% von Elementen der 4. und/oder 13. Gruppe des Periodensystems enthalten.
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DE 691 05 710 T2 ,
US 2006/0 288 926 A1 ,
US 2008/0 089 824 A1 und
US 2007/0 292 330 A1 beschreiben alle jeweils Cz-Verfahren unter Einsatz weiterer Elemente.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Erfindungsgemäß werden die Nachteile in den Verfahren nach dem Stand der Technik zur Herstellung von Seltenerdoxyorthosilikatkristallen durch die Bereitstellung der Verwendung einer Substanz, die mindestens ein Element aus Gruppe 7 des Periodensystems umfasst, zur Unterdrückung von Wachstumsinstabilitäten als zweite Substanz in einem Verfahren zum Züchten eines Seltenerdoxyorthosilikat-Kristalls gemäß Anspruch 1, überwunden. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen dargestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls.
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2 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Züchten eines Kristalls zeigt.
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3a zeigt einen beispielhaften Einkristallkörper.
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3b zeigt ein Bild eines Einkristallkörpers.
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4 zeigt ein Beispiel für einen Szintillationszähler.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Erfindungsgemäß wird die Substanz, die mindestens ein Element aus Gruppe 7 des Periodensystems umfasst, zur Unterdrückung von Wachstumsinstabilitäten als zweite Substanz in einem Verfahren zum Züchten eines Seltenerdoxyorthosilikat-Kristalls verwendet, wobei das Verfahren die Herstellung einer Schmelze umfasst, welche eine geschmolzene Substanz umfasst, die mindestens ein Element aus der Gruppe 7 des Periodensystems (IUPAC-Notation) einschließt. Die Schmelze kann Wachstumsinstabilitäten während des Wachstums von Oxyorthosilikat-Kristallen unterdrücken, die zum Beispiel unter Anwendung eines Czochralski-Verfahrens aus der Schmelze gezüchtet werden. Die Gruppe 7, welche man ebenfalls als Übergangsmetalle bezeichnet, schließt die Elemente Mangan (Mn) und Rhenium (Re) ein.
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Das Zusetzen von Mn zu einer Schmelze, die eine geschmolzene erste Substanz enthält, welche mindestens ein erstes Seltenerdelement einschließt, kann zu einer erheblichen Verringerung der Wachstumsinstabilitäten in Seltenerdoxyorthosilikat-Kristallen führen, die als Einkristallkörper aus einer derartigen Schmelze gezüchtet werden, indem die Schritte des Bereitstellens eines Impfkristalls, Inkontaktbringens der Oberfläche der Schmelze mit dem Impfkristall und Zurückziehens des Impfkristalls aus der Schmelze angewandt werden. Ein Beispiel eines Kristallzüchtungsverfahrens, das diese Schritte einschließt, ist als ein Czochralski-Verfahren bekannt. Oxyorthosilikat-Einkristallkörper, die aus Schmelzen gezüchtet werden, welche mindestens ein Element aus Gruppe 7 einschließen, können eine überlegene Szintillationsleistung im Vergleich zu Kristallen aufweisen, die aus ähnlichen Schmelzen gezüchtet werden, welche ein Element aus Gruppe 7 nicht einschließen. Unter Verwendung von Kristallen, die mit Hilfe der hier beschriebenen Verfahren gebildet werden, können die Intensitäten von emittiertem Licht aus Szintillatorkristallen, die aus unterschiedlichen Stellen entlang der Länge des Einkristallkörpers scheibenförmig herausgeschnitten werden, größere Einheitlichkeit von der Spitze bis zum Boden des Einkristallkörpers zeigen, wie es nachstehend erklärt wird. Außerdem kann die insgesamte Szintillationseffizienz – die Menge von aus dem Kristall emittiertem Licht, wenn ein ausreichend energetisches geladenes Teilchen oder Photon mit einer speziellen Energie im Kristall absorbiert wird – bei solchen Seltenerdoxyorthosilikat-Kristallen größer sein als bei äquivalenten Kristallen, die ohne ein Element aus Gruppe 7 gezüchtet wurden. Darüber hinaus kann die Energieauflösung des Kristalls durch das Zusetzen eines Elements aus Gruppe 7 zu der Schmelze verbessert werden.
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform einer Kristallzüchtungs-Vorrichtung 100, welche eine Schmelze 145 beinhaltet. Die Schmelze 145 kann durch Schmelzen einer ersten Substanz, die mindestens ein erstes Seltenerdelement einschließt, und einer zweiten Substanz, die mindestens ein Element 150 aus Gruppe 7 des Periodensystems einschließt, hergestellt werden. Alternativ dazu können das mindestens eine Seltenerdelement und das mindestens eine Element aus Gruppe 7 beide in einer Substanz eingeschlossen sein. Die erste Substanz kann ein Oxid des ersten Seltenerdelements sein. Die Schmelze 145 kann auch geschmolzenes stöchiometrisches SiO2 (Silica) oder ein anderes Siliciumoxid einschließen. Die Schmelze 145 kann auch eine geschmolzene dritte Substanz einschließen, welche ein zweites Seltenerdelement einschließt, das von dem ersten Seltenerdelement verschieden ist.
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Die Schmelze 145 kann eine geschmolzene vierte Substanz einschließen, welche mindestens ein weiteres Element umfasst, das von dem ersten Seltenerdelement oder -elementen verschieden ist. Weitere Elemente können Lutetium (Lu), Gadolinium (Gd), Lanthan (La) oder Yttrium (Y) in beliebiger Kombination sein.
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Die Schmelze 145 kann eine geschmolzene fünfte Substanz einschließen, welche mindestens ein Element aus Gruppe 2 des Periodensystems umfasst. Die Gruppe 2, welche man ebenfalls als Erdalkalimetalle bezeichnet, schließt die Elemente Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) ein.
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Die Schmelze 145 kann in einem Tiegel 135 enthalten sein, der aus Iridium hergestellt sein kann. Der Tiegel 135 ist in einem Gehäuse 115 enthalten. Das Gehäuse 115 kann verwendet werden, um die Umgebungs-Atmosphäre über der Schmelzenoberfläche, in der ein Seltenerdoxyorthosilikat-Kristall als ein Einkristallkörper 130 wächst, zu steuern. Das Gehäuse 115 ist von einem thermisch isolierenden Material 110 umschloßen. Die Schmelze 145 wird durch umgebende Heizschlangen 140 in einem geschmolzenen Zustand gehalten. Der Einkristallkörper 130 wächst an oder nahe bei der Grenzfläche 125 zwischen einem Abschnitt des Einkristallkörpers, der bereits gewachsen ist, und einer Oberfläche der Schmelze 145. Das Wachstum des Einkristallkörpers 130 wird durch Anbringen eines Impfkristalls (nicht gezeigt) an einem Stab 120 initiiert. Der Stab 120 wird langsam aufwärts gehoben, während das Kristallwachstum voranschreitet. Der Stab 120 kann auch rotiert werden, wie durch einen Pfeil angedeutet ist. Obwohl der Pfeil die Rotation des Stabes 120 in einer Richtung im Uhrzeigersinn, wie von oben betrachtet, andeutet, kann der Stab 120 auch gegen den Uhrzeigersinn, wie von oben betrachtet, rotiert werden.
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Die Zugabe von Gruppe-7-Element 150 zur Schmelze 145 kann zu einer Verringerung von Wachstumsinstabilitäten und zu höherwertigen Szintillationseigenschaften des gezüchteten Einkristallkörpers 130 führen, wie nachstehend beschrieben. Die Schmelze 145 kann eine geschmolzene dritte Substanz einschließen, welche ein zweites Seltenerdelement einschließt. Bei dem zweiten Seltenerdelement kann es sich, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, um Cer (Ce) handeln. Das zweite Seltenerdelement kann in den Einkristallkörper 130 eingebaut werden. Das zweite Seltenerdelement kann als Dotierstoff in den Einkristallkörper 130 eingebaut werden. Es kann als ein substitutioneller Dotierstoff in dem Gitter des Einkristallkörpers 130 eingebaut werden. Zum Beispiel kann ein Dotierungsatom Ce eine Gitterposition besetzen, welche in einem Kristallgitter von Lutetiumoxyorthosilikat normalerweise von einem Lu-Atom besetzt ist.
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Die Zusammensetzung des gezüchteten Seltenerdoxyorthosilikat-Einkristallkörpers 130 kann durch die chemische Formel L2xA2yR2(1-x-y)SiO5 beschrieben werden. In dieser Formel repräsentiert R das erste Seltenerdelement, zum Beispiel Lutetium; L repräsentiert das von dem ersten Seltenerdelement verschiedene zweite Seltenerdelement, welches als ein Dotiermittel wirken kann, zum Beispiel Cer (Ce); und A repräsentiert ein Element aus Gruppe 7. Das Seltenerd-Dotiermittel L ist nachstehend weiter beschrieben. Die Symbole x und y repräsentieren die Atomanteile des zweiten Seltenerdelements bzw. des Gruppe-7-Elements im Kristall. Die Werte von x und y können durch Auswählen einer Menge der zweiten Substanz und einer Menge der dritten Substanz, welche in der Schmelze eingeschlossen werden sollen, festgelegt werden.
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Alternativ kann R eine Mischung von mindestens einem Seltenerdelement und mindestens einem weiteren Element, das von dem ersten Seltenerdelement verschieden ist, in beliebiger Kombination repräsentieren. Das weitere Element bzw. die weiteren Elemente können Lutetium (Lu), Lanthan (La), Gadolinium (Gd) oder Yttrium (Y) in beliebiger Kombination sein. In diesem Fall repräsentiert R die Gesamtsumme von diesen, von dem mindestens einen Seltenerdelement und den weiteren Elementen. Zum Beispiel kann R für eine Mischung aus 90% Lu und 10% Y stehen. Diese Mischung steuert dann einen Atomanteil in dem Einkristallkörper bei, der gemäß der obenstehenden Formel durch (1-x-y) angegeben wird. Die Elemente, welche diese Mischung ausmachen, können von anderen Elementen in dem Kristall basierend auf den Positionen unterschieden werden, die sie in einer Einheitszelle des Kristallgitters besetzen.
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In alternativer Weise kann A in der obenstehenden Formel eine Mischung von Gruppe-7-Elementen und mindestens einem Gruppe-2-Element, wie Be, Mg, Ca, Sr und Ba, repräsentieren. In diesem Fall bezeichnet der tiefgestellte Index ”y” in der obenstehenden Formel einen Atomanteil der Mischung im Kristall, nicht einen Atomanteil eines Elements. Die Elemente, welche diese Mischung ausmachen, können von anderen Elementen in dem Kristall basierend auf den Positionen unterschieden werden, die sie in einer Einheitszelle des Kristallgitters besetzen.
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Alternativ kann L eine Mischung von zwei oder mehr zweiten Seltenerdelementen repräsentieren.
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Der Wert von x kann Null sein, das heißt, ein zweites Seltenerdelement L kann abwesend sein. Der Bereich von x kann 0,00001 ≤ x ≤ 0,1 betragen. Dieser Bereich von x kann auch in Bezug auf Atomprozent an Element L als 0,001% bis einschließlich 10% ausgedrückt werden. Der Bereich von y kann 0,00001 ≤ y ≤ 0,1 betragen. Dieser Bereich von y kann auch in Bezug auf Atomprozent an Element A als 0,001% bis einschließlich 10% ausgedrückt werden. Alternativ können die Bereiche für beide, x und y, 0,00005 ≤ x, y ≤ 0,015 betragen, was auch als 0,005% bis einschließlich 1,5%, ausgedrückt werden kann. Alternativ dazu kann der Bereich von x und der Bereich von y, ausgedrückt in der Prozentform, jeweils unabhängig darauf eingeschränkt sein, zwischen beliebigen zwei ganzzahligen Vielfachen von 0,001%, einschließlich diesen zwei Vielfachen von 0,001%, innerhalb eines Bereichs von 0,1% bis 10% zu liegen, wobei 0,1% und 10% eingeschlossen sind. Die Substanz, welche das Gruppe-7-Element 150 einschließt, kann ein Oxid dieses Elements sein. Sie kann ein Sulfat oder ein Sulfit sein. Sie kann ein Nitrat oder ein Nitrit sein. Sie kann ein Phosphat oder ein Phosphit sein. Sie kann ein Oxyhalogenid, ein Carbonat oder ein Hydroxid sein. Die Substanz, welche das Gruppe-7-Element 150 einschließt, kann nach thermischer Zersetzung bei Temperaturen, wie jenen, die in der Schmelze herrschen, ein sauerstoffhaltiges Anion des Elements aus Gruppe 7 ergeben.
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Die 2 zeigt eine nicht als einschränkend anzusehende Ausführungsform eines Verfahrens zur Einbringung mindestens eines Gruppe-7-Elements 150 in die Schmelze 145. Wie in 2 veranschaulicht, kann eine pulverisierte Substanz, die ein erstes Seltenerdelement umfasst, mit einem pulverisierten Siliciumoxid, wie Silica (SiO2), gemischt werden 210. Eine pulverisierte Substanz, welche ein Gruppe-7-Element einschließt, wird zugegeben, um ein Pulvergemisch 210 herzustellen. Die pulverisierte Substanz, die ein erstes Seltenerdelement umfasst, kann ein Seltenerdoxid oder eine Mischung von derartigen Oxiden, wie Lu2O3, Gd2O3 oder La2O3, oder ein Gemisch davon, sein. Ein Oxid eines weiteren Elements, wie Y2O3, kann ebenfalls zugesetzt werden 210. Das Gruppe-7-Element kann, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, Mangan oder Rhenium sein. Darüber hinaus können ein oder mehrere Substanzen, die mindestens ein Element aus Gruppe 2 des Periodensystems einschließen, in das Gemisch bei Schritt 210 eingebracht werden. Die Zugabe von Gruppe-2-Elementen kann zur Stabilisierung des Wachstums des Kristalls beitragen. Eine zweite pulverisierte Substanz, die ein zweites Seltenerdelement umfasst, kann mit dem Pulvergemisch bei Schritt 210 vermischt werden. Die zweite pulverisierte Substanz kann ein Seltenerdoxid oder jedwede Seltenerdverbindung, die eine Sauerstoffeinheit einschließt, sein. Als ein Beispiel kann eine pulverisierte Substanz, die Cer beinhaltet, wie ein Ceroxid CeO2, zum Zweck des Züchtens eines mit Cer dotierten Oxyorthosilikat-Kristalls als Szintillatorkristall, in das Pulvergemisch eingebracht werden.
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Bei Schritt 220 wird das Pulvergemisch im Tiegel 135 geschmolzen, um die Schmelze 145 herzustellen. Bei Schritt 230 wird ein Seltenerdoxyorthosilikat-Kristall aus der Schmelze 145 gezüchtet.
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Die in 2 veranschaulichte Ausführungsform schließt die Verwendung von Pulvern für das Siliciumoxid, für eine Substanz, die mindestens ein erstes Seltenerdelement umfasst, für eine Substanz, die mindestens ein Gruppe-7-Element umfasst, und gegebenenfalls eine Substanz, die mindestens ein zweites Seltenerdelement umfasst, und eine Substanz, die mindestens ein Gruppe-2-Element umfasst, ein. Eine andere Ausführungsform schließt die Verwendung von verschiedenen Stoff-Formen für manche oder alle von diesen Beispielsubstanzen ein, einschließlich, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, Flüssigkeiten, gesinterten Substanzen, granulierten Substanzen, gepressten Tabletten oder Feststoffen, welche nicht pulverförmig sind.
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Die 3a zeigt ein Beispiel eines Einkristallkörpers 300, der gemäß eines oben beschriebenen Verfahrens gezüchtet wurde. Zur Auswertung der Szintillationseigenschaften von mit Hilfe des in 2 veranschaulichten Verfahrens hergestellten Kristallen wurden Einkristallkörper in mehrere Proben (Scheiben) zerschnitten, und jede Probe wurde separat ausgewertet. Die 3 zeigt einen Einkristallkörper, der in zwölf Proben 310 zerschnitten ist. Die Probe 1 wird vom Boden des Einkristallkörpers, d. h. dem letzten zu züchtenden Teil des Einkristallkörpers, entnommen. Die Probe 12 wird von der Spitze des Einkristallkörpers, d. h. dem ersten zu züchtenden Abschnitt, entnommen.
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Die 3b zeigt eine Photographie eines gemäß einem oben beschriebenen Verfahren gezüchteten Kristalls. Bei dem Kristall handelt es sich um Lutetiumoxyorthosilikat (LSO), das mit Mn gezüchtet wurde und dieses einbindet. Der Einkristallkörper besitzt eine zylindrische Gestalt mit einem fast konstanten Durchmesser entlang seiner Länge, außer nahe den zwei Enden, ohne Anzeichen von Spiral-Wachstumsmustern oder Rissbildung. Dies ist ein Beweis für einen stabilen Wachstumsprozess.
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Oxyorthosilikat-Kristalle können über die folgenden Bereiche von Bedingungen hinweg gezüchtet werden: Temperatur von 1900°C bis einschließlich 2200°C, Rückziehgeschwindigkeiten von 0,001 mm/h bis einschließlich 10 mm/h und Rotationsraten von 0 bis einschließlich 100 Umdrehungen pro Minute (U/min). Diese Bereiche sind exemplarisch, und unter den hierin beschriebenen Verfahren können eine oder mehrere beliebige dieser Bedingungen innerhalb oder außerhalb dieser Bereiche variiert werden, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Oxyorthosilikat-Kristalle können über Bereiche von Temperatur, Rückziehgeschwindigkeit und Rotationsrate hinweg wachsen gelassen werden, die so eingeschränkt sind, dass sie zwischen beliebigen zwei ganzzahligen Werten liegen und diese ganzzahligen Werte, innerhalb der oben aufgeführten Bereiche, einschließen. Exemplarische Cer-dotierte Lutetiumoxyorthosilikat-Szintillatorkristallkörper wurden gemäß einer Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens gezüchtet. Für diese exemplarischen Einkristallkörper wurden die Wachstumsbedingungen wie folgend festgelegt: Schmelzentemperatur etwa 2100°C, Rückziehgeschwindigkeit 3 mm/h und Rotationsrate 1 U/min. Die Kristalle wurden in einer Atmosphäre, die etwa 1% Sauerstoff in Stickstoff enthält, gezüchtet. Die Kristalle wurden zu etwa 80 mm Durchmesser und etwa 240 mm Länge wachsen gelassen. Die Scheiben wiesen eine Dicke von 20 mm auf und wurden beginnend vom Bodenabschnitt des Einkristallkörpers, wie in 3a gezeigt, geschnitten und nummeriert. Messungen des Lichtaustoßes wurden unter Anregung mit einer Cs137-Gamma-Quelle (662 keV) durchgeführt. Das Szintillationslicht wurde unter Verwendung eines Hamamatsu-R877-Photovervielfachers erfasst.
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Die Tabelle 1 zeigt den Lichtanstoß und die Energieauflösung eines Szintillatorkristalls, der unter Zugabe eines Oxids von Mangan zur Schmelze gezüchtet wurde. Im Gegensatz dazu zeigt die Tabelle 2 entsprechende Daten für einen Kristall, der auf die gleiche Weise, jedoch ohne Zugeben einer Substanz, die ein Gruppe-7-Element einschließt, gezüchtet wurde. In beiden, Tabelle 1 und 2, sind die Ergebnisse unter Verwendung willkürlicher Skalen präsentiert, welche durch die Anzahlen an Kanälen einer Mehrkanal-Analysator(MCA)-Einheit definiert sind, die bei den Messungen verwendet wurde. Ein mit einem Wismut-Impfkeim gezüchteter Kristall (Bi
4Ge
2O
12; BGO) wurde als Referenz verwendet (der BGO-Licht-Peak wurde auf die Kanal-100-Position gesetzt). Wie beim Vergleich der Tabellen 1 und 2 ersichtlich, zeigt der Kristall, der mit dem Gruppe-7-Element gezüchtet wurde, eine signifikant bessere Einheitlichkeit der Lichtemission von der Spitze bis zum Boden des Einkristallkörpers; einen höheren Gesamt-Lichtausstoß, was auf einen effizienteren Szintillationsprozess hinweist; und eine bessere Energieauflösung.
| Scheibe Nr. (mit Gruppe-7-Element) | Dicke (mm) | Lichtausstoß (willkürliche Einheiten) | Energieauflösung (%) |
| 1 | 20 | 604 | 11 |
| 2 | 20 | 611 | 11 |
| 3 | 20 | 616 | 13 |
| 4 | 20 | 610 | 13 |
| 5 | 20 | 629 | 13 |
| 6 | 20 | 621 | 14 |
| 7 | 20 | 618 | 13 |
| 8 | 20 | 599 | 13 |
| 9 | 20 | 606 | 16 |
| 10 | 20 | 596 | 16 |
| 11 | 20 | 613 | 14 |
| 12 | 20 | 589 | 20 |
TABELLE 1
| Scheibe Nr. (ohne Gruppe-7-Element) | Dicke (mm) | Lichtausstoß (willkürliche Einheiten) | Energieauflösung (%) |
| 1 | 20 | 497 | 20 |
| 2 | 20 | 489 | 18 |
| 3 | 20 | 520 | 17 |
| 4 | 20 | 543 | 18 |
| 5 | 20 | 548 | 23 |
| 6 | 20 | 591 | 19 |
| 7 | 20 | 567 | 18 |
| 8 | 20 | 584 | 17 |
| 9 | 20 | 590 | 16 |
| 10 | 20 | 621 | 13 |
| 11 | 20 | 631 | 16 |
| 12 | 20 | 633 | 15 |
TABELLE 2
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In anderen Untersuchungen wurden Wellenlängenspektren von emittiertem Licht aus Proben von Cer-dotierten Lutetiumoxyorthosilikat-Kristallen erhalten, welche unter Zugabe einer Substanz, die Mn einschließt, zu der Schmelze gezüchtet wurden. In einer solchen Untersuchung wurden die Kristalle mit 35 kV Röntgenstrahlung angeregt; in einer anderen wurden sie mit Licht bei Wellenlängen im Bereich von 240–380 nm angeregt. In beiden Untersuchungen, waren die Formen der Emissionsspektren nicht von den Formen äquivalenter Emissionsspektren unterscheidbar, die aus Cer-dotierten Lutetiumoxyorthosilikat-Kristallen erhalten wurden, die ohne Zugabe eines Elements aus Gruppe 7 zu der Schmelze gezüchtet worden waren.
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Die 4 zeigt einen Szintillationszähler 400, der einen nach dem oben beschriebenen Verfahren gezüchteten Seltenerdoxyorthosilikat-Kristall 450 als Detektor verwendet. Strahlen 460, wie Gamma-Photonen, werden vom Oxyorthosilicat-Kristall 450 absorbiert, was zur Emission von Szintillationslicht 440 aus dem Oxyorthosilicat-Kristall 450 führt. Das Szintillationslicht 440 wird vom Lichtdetektor 430, wie einer Photovervielfacherröhre oder einem beliebigen anderen Lichtsensor, erfasst. Ein elektrisches Signal, das vom Lichtdetektor 430 erzeugt wird, wird durch den elektrischen Anschluß 410 zur analysierenden Elektronik 420 geleitet. Informationen, wie Energiespektren und Zeitgebung der Strahlung 460, können mit Hilfe der analysierenden Elektronik 420 gewonnen werden.
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Obwohl die vorangehende Beschreibung auf bestimmte Ausführungsformen Bezug nimmt, sollte erkannt werden, dass die Beschreibung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt ist. Vielmehr können einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet zahlreiche Modifikationen und Variationen offensichtlich sein, welche nicht vom Umfang und Sinngehalt abweichen, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.
