EA012938B1

EA012938B1 - Быстрый сцинтиллятор с высоким световым выходом

Info

Publication number: EA012938B1
Application number: EA200800839A
Authority: EA
Inventors: Карел Вильхельм Эдуард Ван Эйк; Ханс-Ульрих Гюдель; Мухаммад Дананг Бировосуто; Питер Доренбос; Карл Вильхельм Кремер
Original assignee: Стихтинг Вор Де Технише Ветенсхаппен; Университе Де Берн
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2010-02-26
Also published as: EP1938127B1; WO2007031583A1; IL189932A0; JP5249032B2; CN101288003B; ATE477509T1; CA2622381A1; IL189932A; US7767971B2; DE602006016149D1; US20090039269A1; JP2009507979A; CN101288003A; EP1938127A1; EA200800839A1; CA2622381C; AU2006290679B2; KR101311695B1; AU2006290679A8; AU2006290679A1

Abstract

Настоящее изобретение относится к материалу, содержащему соединение формулы Pr(LnCeX, где Ln выбирается из элементов или смесей по меньшей мере двух элементов из группы La, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Y; X выбирается из галогенидов или смесей по меньшей мере двух галогенидов из группы Сl, Br, I; х более 0,0005 и менее чем 1; y равен от 0 до менее чем 1 и (х+у) менее чем 1; и к его использованию в качестве детектора сцинтилляций, например, в PET сканере с возможностью регистрации времени пролета.

Description

Настоящее изобретение относится к новым сцинтилляционным материалам, в частности, в форме монокристаллов, к способу получения их в виде монокристаллов и к их использованию для детектирования и/или идентификации рентгеновского излучения и/или γ-излучения.

Сцинтилляционные материалы используются в основном для детектирования γ-излучения, рентгеновского излучения, космических лучей и частиц или электромагнитных волн низких энергий, до 1 кэВ или ниже, обозначаемых ниже в целом как излучение.

Механизмы сцинтилляции основываются на ряде физических принципов, которые в основном преобразуют высокую энергию, поступающих фотонов или частиц в свет, который находится в видимом диапазоне или в разумной близости от него, так что он может детектироваться с помощью стандартных фотодетекторов. Особый интерес представляют собой монокристаллические формы сцинтилляторов, т.е. куски, которые в масштабе использования состоят из одного (самое большее из нескольких) кристалла. Конфигурация монокристалла (монокристаллическая) делает возможным более легкое извлечение испускаемого света на больших размерах по толщине благодаря внутренней диффузии через границы зерен, гетерогенности и другим дефектам, которые имеют тенденцию к присутствию в поликристаллических материалах. Кристаллическая структура (в атомном смысле) является необходимой, поскольку она определяет механизмы сцинтилляции: стеклообразное, аморфное состояние материи, вероятно, дает другие свойства сцинтилляции. Извлеченный свет затем собирают с помощью различных устройств, хорошо известных специалисту в данной области, подобных вакуумным фотоумножителям, фотодиодам и т.п. Другая конфигурация заключается в сохранении по-прежнему кристаллической структуры материала и использовании его в форме порошка, либо компактированного, либо спеченного, либо смешанного со связующим, таким образом, который по-прежнему делает возможным извлечение света. Обычно эти конфигурации являются слишком мутными, при толщине более нескольких миллиметров, при толщине, которая может быть недостаточной для остановки достаточного количества поступающих частиц или фотонов. В целом, где это возможно и экономически эффективно, монокристаллы являются предпочтительными.

Детектирование излучения представляет интерес главным образом в применениях в ядерной медицине, фундаментальной физике, в промышленных датчиках, сканерах для багажа, при исследовании нефтяных скважин и т.п. В этих применениях часто является желательным различать при высокой скорости счета различные виды излучения, которые могут также достигать детектора, и детектор сцинтилляций должен быть способен производить различные сигналы люминесценции в зависимости от типа излучения (см. О.Е. Κηοΐΐ, ВаФайои Ос1се1юп аиб МеавигетеШв (1ойи ^йеу&8оив, №\ν Уогк, 2000)).

Несколько критериев требуются, чтобы составить хороший детектор рентгеновского излучения или γ-излучения.

Способом, хорошо известным специалистам в данной области, строится спектр энергий сцинтиллятора при поступающем излучении, при этом события представляются на гистограмме (с энергиями по оси х, количеством отсчетов по оси у). В протоколе получения данных определяются каналы для сбора сигнала в конкретном диапазоне энергий.

Хорошее разрешение по (низким) энергиям является необходимым для хорошей идентификации пика энергии поступающего излучения. Разрешение по энергиям обычно определяется для данного детектора при данной энергии как полная ширина на высоте пика, половинной от максимальной, рассматриваемого на спектре энергий, деленная на энергию центроида пика (см. О.Е Κηοΐΐ, ВаЛайои ОеЮсбоп аиб Меавшетеи!, 1ойи ^йеу&8оив, 1ис, 2^иб ебйюи, р. 114).

Другой очень важный параметр представляет собой временную константу затухания, которая описывается, в частности, Мовев (Ииск 1ив!г. аиб Ме111. А336 (1993), 253). Быстрые времена затухания делают возможными быстрые анализы. Как правило, временной спектр собранного сигнала от сцинтиллятора под излучением может подгоняться с помощью суммы экспонент, характеризуемых, каждая, временной константой затухания. Качество сцинтиллятора определяется в основном вкладом самого быстрого компонента испускания. Это представляет собой число, которое авторы сообщают далее в тексте.

Семейство широко используемых известных сцинтилляционных кристаллов представляет собой тип йодида натрия, легированного таллием Т1:Ыа1. Это сцинтилляционный материал, открытый в 1948 году КоЬей НоГв1аб1ег и который образует основу современных сцинтилляторов, по-прежнему остается преобладающим материалом в этой области, несмотря на почти 60 лет исследований других материалов. Однако эти кристаллы имеют затухание сцинтилляции, которое не является очень быстрым.

Одно из семейства сцинтилляционных кристаллов, которое подвергается значительному развитию, представляет собой тип германата висмута (ВОО). Кристаллы семейства ВОО имеют высокие временные константы затухания, которые ограничивают использование этих кристаллов низкими скоростями счета.

Недавно сцинтилляционные материалы были описаны О. Сш11о1-№е1 е! а1. (Орбса1 аиб всш1Ша1юи ргорегйев оГ сегшш-бореб ЬаС1₃, ЬиВгз и ЬиС1з 1и Зонта! оГ Ьиттевсеисе 85 (1999) 21-35). Это статья описывает сцинтилляционные свойства соединений, легированных церием, таких как ЬаС1₃, легированный 0,57 мол.% Се; ЬиВг₃, легированный 0,021 мол.%, 0,46 мол.% и 0,76 мол.% Се; ЬиС1₃, легированный 0,45 мол.% Се. Эти сцинтилляционные материалы имеют очень пригодные для использования разреше

- 1 012938 ния по энергии, порядка 7%, и временные константы затухания быстрого компонента сцинтилляции, которые являются умеренно низкими, в частности, в пределах между 25 и 50 нс. Однако интенсивность быстрого компонента этих материалов является низкой, конкретно, порядка от 1000 до 2000 фотонов на 1 МэВ, это означает, что они не могут использоваться как компонент высокопроизводительного детектора.

Настоящее изобретение относится к новому материалу, содержащему галогенид празеодима и галогенид церия, показывающему замечательно низкое время затухания (часто записываемое как τ). Материал по настоящему изобретению содержит соединение формулы

РГ(1-_х-_у)Ьи_уСе_хХз, где Ьи выбирается из Ьа, N6, Рт, Зт, Ей, Об, Υ или из смеси по меньшей мере двух из них (Ьа, N6, Рт, Зт, Ей, Об, Υ);

х больше 0,0005 и меньше чем 1;

х предпочтительно больше чем 0,005;

х предпочтительно меньше чем 0,9 (меньше чем 90 мол.%), предпочтительно меньше чем 0,4;

X выбирается из галогенидов С1, Вг, I или из смесей по меньшей мере двух галогенидов из группы С1, Вг, I;

у может быть равен 0 и находится в пределах от 0 до менее чем 1, предпочтительно до 0,9 и предпочтительно меньше чем (1-х)/2;

(х+у) меньше чем 1.

Предпочтительно, если X представляет собой I (йод) или смесь галогенидов, содержащую 50 мол.% или более галогенида I, Ьи выбирается из группы Ьа, N6 или из смеси их обоих.

Предпочтительно, если X содержит меньше чем 50 мол.% галогенида I (йода), Ьи выбирается из группы Ьа, N6, Рт, Зт, Ей, Об, Υ или из смеси по меньшей мере двух из них.

Более конкретно настоящее изобретение относится к материалу, состоящему в основном из соединения формулы РГ(1_-х-у)Ьи_уСе_хХ₃, а более конкретно - к материалу, состоящему из соединения формулы РГ(1-х-у)ЬИуСехХз.

Более конкретно, рассматривается соединение РГ(_1-х)Ьи_уСе_хХ₃ (где х и X имеют такое же обозначение, как описано выше, и у равен 0). В частности, предпочтительным является соединение РГ(1 _-х)Ьи_уСе_хВг₃ (где х имеет такое же обозначение, как описано выше, и у равен 0).

Значение х представляет собой молярный уровень замещения Рг церием, в дальнейшем именуемый содержание церия. Значение х больше чем 0,0005, но можно также сказать, что х больше чем 0,05 мол.%. Оба словесных выражения являются эквивалентными. В качестве примера, если х равен 0,05 и у равен 0, рассматриваемое соединение может быть записано как РгВг₃:5%Се. Такое словесное выражение хорошо известно специалистам в данной области.

Значение у представляет собой молярный уровень замещения Рг Ьи.

Неорганический сцинтилляционный материал в соответствии с настоящим изобретением, по существу, состоит из Ргл^ТщСеХ’, и может также содержать примеси, обычные в области настоящего изобретения. Как правило, обычные примеси представляют собой примеси, поступающие из сырого материала, содержание которых, в частности, меньше чем 1 мол.% или даже меньше чем 0,1 мол.% (в случае солюбилизированных примесей). В случае нежелательных фаз объемный процент этих нежелательных фаз, в частности, меньше чем 1%.

Сцинтилляционный материал по настоящему изобретению может изготавливаться в форме монокристалла. В этом случае его объем, как правило, равен по меньшей мере 10 мм³. Материал также может использоваться в форме порошка (в поликристаллической форме), возможно, либо уплотненного, либо спеченного, либо смешанного со связующим.

Соединения в примерах выращивают как монокристаллы посредством вертикального метода Бриджмена. Поскольку соединения являются гигроскопичными, эксперименты осуществляют на образцах, герметизированных в кварцевых ампулах. Могут использоваться и другие технологии роста кристаллов, известные специалисту в области, такие как метод Чохральского или Киропулоса, при условии, что материал является в разумной степени защищенным от взаимодействия с водой и кислородом. Образцы монокристаллов в примерах имеют объем примерно 10 мм³.

Свойства РгВг₃:Се³⁺ приводятся в табл. 1 вместе со свойствами сцинтилляторов, уже известных в области детектирования γ-лучей.

- 2 012938

Таблица 1 Сравнительные свойства РгВг₃:Се³⁺ и других сцинтилляторов γ-излучения

Соединение	ЬУ (фот/МэВ)	К (%)	X (нсек)	Плотность	(нм)
РгВгз:5%Се	16000	5,5	10	5,3	370
РгВгз:20%Се	21000	6,9	10	5,3	390
ЬаС1₃:Ю%Се	45000	4	28	3,9	350
ЬаВгз: 5%Се	60000	2,8	16	5,3	380

В табл. 1 используются следующие сокращения:

ЬУ = световой выход;

В = разрешение по энергии;

τ = время затухания;

Х_ет = длина волны главного пика испускания света;

5% Се означает, что х=0,05 в общей формуле, которая на самом деле представляет собой Рго,95Сео,о5Вгз.

Спектры времен затухания сцинтилляций РгВг₃: 5% Се³⁺ и РгВг3: 20% Се³⁺, зарегистрированные при комнатной температуре, при возбуждении γ-излучением 137Ск с использованием методик счета отдельных фотонов показаны на фиг. 1. На этой фигуре можно увидеть кривые затухания сцинтилляций при комнатной температуре (а) РгВг3: 5% Се³⁺ и (Ь) РгВг3: 20% Се³⁺. Эти спектры регистрируют с использованием методики счета отдельных фотонов. Сплошные линии данных представляют собой подгонки отдельными экспонентами. Для сравнения на графике также представлен спектр затухания сцинтилляций ЬаВг3: 5% Се³⁺.

Быстрый компонент, о котором сообщается для РгВг₃, легированного 5 мол.% церия, представляет собой 90% испускаемого света, очень высокое значение, которое увеличивает преимущество сцинтилляционного материала по сравнению с другими детекторами γ-излучения по отношению к его быстрому компоненту.

Фиг. 2 показывает амплитудный спектр импульсов излучения от источника ¹³⁷Ск, регистрируемый с помощью (а) РгВг3: 5% Се³⁺ и (Ь) РгВг3: 20% Се³⁺ для γ-излучения 662 кэВ.

Специалисту в данной области известно, что сцинтилляционные свойства кристалла тесно связаны с его структурой (известной как пространственная группа). Специалисту в данной области также известно, что кристаллы, имеющие одинаковую пространственную группу, могут легко смешиваться и образовывать кристаллический твердый раствор. Пространственная группа РгС1₃ и РгВг₃ представляет собой Р6₃/т. Это та же пространственная группа, что и для ЬаХ₃, СеХ₃, ΝάΧ₃, 8тХ₃, ЕиХ₃ и СбХ₃. с X: С1 или Вг, или для смеси их обоих. Пространственная группа Рг1₃ представляет собой Стет. Это та же пространственная группа, что и для Ьа1₃, Се1₃, ΝάΙ₃.

Показано, в частности, что материалы по настоящему изобретению составляют представляющие интерес γ-детекторы, менее яркие, чем ЬаВг₃: Се, известный в области γ-детектирования, с худшим разрешением по энергии, но с гораздо более быстрым затуханием. По существу, фигуры разрешения по энергии, приводимые для образцов по настоящему изобретению, не составляют фундаментального ограничения для заявляемых композиций. Для специалиста в данной области хорошо известно, что разрешение по энергии может быть улучшено с помощью кристаллов с хорошей кристалличностью и гомогенностью. Гомогенность содержания Се, низкие уровни включений и дефектов являются предпочтительными. Такие кристаллы могут быть получены, например, в хорошо контролируемых печах, при адекватном выборе тепловых условий, градиентов температуры на границе раздела твердое тело/жидкость и петли обратной связи для скорости роста, как хорошо известно специалисту в области получения гомогенных кристаллов.

Такое очень быстрое затухание представляет особенный интерес для применений с высокой скоростью счета, где количество поступающих фотонов, которые должны детектироваться, является особенно высоким, выше 100 килоотсчетов в секунду (керк) или даже выше 1 Мерк (мегаотсчетов в секунду). Это представляет особенный интерес, но не только, при спектроскопических анализах (где образец преднамеренно бомбардируется интенсивным потоком рентгеновского излучения) или в сканерах РЕТ (позитронной эмиссионной томографии). Сканеры РЕТ с возможностью измерения времени пролета, которые требуют исключительно быстрых временных свойств, могли бы преимущественно использовать продукт по настоящему изобретению.

Таким образом, настоящее изобретение относится также к детектору сцинтилляций (сцинтиллятору), содержащему материал по настоящему изобретению.

Настоящее изобретение описывается также в дальнейшем изложении, представленном как главы 1-5.

- 3 012938

1. Введение.

Сцинтилляторы на тригалогенидах лантанидов, легированных Се³⁺ (КЕХ3: Се³⁺, где КЕ=Ьа, С6, Ьи, Υ и Х=Р, С1, Вг, I), исследовались в последние годы в поисках лучших сцинтилляторов. ЬаС13: Се³⁺, ЬаВг3: Се³⁺, и Ьи13: Се³⁺ имеют превосходные сцинтилляционные свойства, включая высокий световой выход, хорошее разрешение по энергии и быстрое время затухания [1-4]. Несмотря на эти достижения, по-прежнему имеется задача поиска лучшего сцинтиллятора.

Наряду с Се³⁺, имеются также попытки введения Рг³' в качестве активатора в соединение [5]. Теоретически испускание 56—4Г в Рг³' должно быть в 2-3 раза быстрее, чем в Се³⁺, из-за более высокой энергии испускания 56->41' Рг³' по сравнению с Се³' [6]. К сожалению, разработка ЬаВг₃:Рг³', как нового быстрого сцинтиллятора, не была успешной. Она не показала ожидаемого испускания 56—4Г; вместо этого наблюдается медленное испускание 4Г—4Г. Перенос заряда из валентной зоны к Рг³' осуществляется при энергии ниже энергии испускания 56—4Г, и это гасит испускание Се³'.

В этой работе авторы сообщают о сцинтилляционных свойствах РгВг₃: Се³'. Его световые выходы, 16000 и 21000 фотонов/МэВ, в 4 раза меньше чем у ЬаВг3: Се³'. С другой стороны, время затухания испускания Се³' 5,6 нс при комнатной температуре у РгВг3: Се³' в три раза быстрее, чем у ЬаВг3: Се³'. Спектроскопия РгВг3: Се³' также представлена.

2. Экспериментальные процедуры.

Относительно малые (5x3x2 мм³) монокристаллы РгВг3: 5% Се³' и РгВг3: 20% Се³' вырезают из исходных кристаллических буль, выращенных из порошка РгВг3 и СеВг3 с помощью метода Бриджмена. Исходные материалы получают из Рг2О3 (Негаеик, 99,999%), ΝΠ·|Βγ (Мегск, >99,9%) и НВг (47% Мегск, проанализ) посредством аммоний-галогенидного способа [8,9]. РгВг3 кристаллизуется в структуру типа ИС13 с пространственной группой Р63/т (по. 176) [10]. На основе его структуры и параметров решетки РгВг3 имеет вычисленную плотность ρτ 5,27 г/см³ и эффективное атомное число 2еГГ 48,27. Детали относительно экспериментальных параметров можно найти в ссылке [4].

3. Результаты и обсуждения.

Возбуждаемые рентгеновским излучением спектры испускания РгВг₃: 5% Се³' и РгВг₃: 20% Се³', регистрируемые при комнатной температуре, показаны на фиг. 3. Каждый спектр корректируется на пропускание системы и нормируется таким образом, что интеграл по всем длинам волн равен абсолютному световому выходу в фотоны/МэВ, как получено из амплитудных спектров импульсов, регистрируемым при времени формирования 10 мкс.

В спектрах преобладают две главных перекрывающихся полосы с пиками на 365 и 395 нм из-за испускания Се³'. Положение этого испускания Се³' сходно с ЬаВг₃: Се³' [11]. Когда концентрация Се³' увеличивается, среднее испускание Се^3' слегка сдвигается в сторону более длинных длин волн и интен3' 2 2 3' сивность полосы Се увеличивается. Интенсивность линий 4Г —4Г для Рг³ , расположенных между 500 и 750 нм, гораздо слабее по сравнению с испусканием Се³'. Эти линии в спектре испускания РгВг3: 5% Се³' перекрываются с линиями в спектре испускания РгВг3: 20% Се³'.

Фиг. 4 показывает амплитудные спектры импульсов излучения от источника ¹³⁷Ск, регистрируемые с помощью РгВг3: 5% Се³' и РгВг3: 20% Се³'. Сателлитные пики, сопровождающие фотопик при более низкой энергии, благодаря уходу характеристик κα, κβ рентгеновского излучения Рг, в спектрах не наблюдаются.

Световой выход и разрешения по энергии, полученные из амплитудных спектров импульсов, измеренных с помощью Натата1ки К.1791 РМТ, представлены в табл. 2. Самый высокий световой выход получен для РгВг₃: 20% Се³'.

Таблица 1

Световой выход и разрешение по энергии, полученные из амплитудных спектров импульсов РгВг₃: 5% Се³' и РгВг₃: 20% Се³' при возбуждении γ-излучением 662 кэВ, измеренные с помощью Натата1ки К1791 РМТ, с использованием времени формирования 0,5, 3 и 10 мкс

Соединение	Световой выход (10³ фотон/МэВ)	Разрешение по энергии К (%)
0,5 мксек	3 мксек	10 мксек
РгВг₃: 5%Се³⁺ РгВг₃: 20%Се³⁺	14,3+1 4 19,1±1 9	15,2±1 5 20,3±2 0	15,6±1 5 20,7±2 0	5,5+0,5 6,9+0,7

- 4 012938

Спектры времени затухания сцинтилляций РгВг₃: 5% Се³⁺ и РгВг3: 20% Се³⁺, регистрируемые при комнатной температуре, при возбуждении γ-излучением ¹³⁷С§, с использованием методики счета отдельных фотонов, показаны на фиг. 5. Медленные компоненты на кривых затухания не наблюдаются. Спектры времени затухания РгВг3: 5% Се³⁺ и РгВг3: 20% Се³⁺ подгоняются с помощью отдельной экспоненты со временем затухания 10±1 нс. Это время затухания быстрее, чем время затухания сцинтилляций ЬаВт3: 5% Се³⁺ (~16 нс), сообщаемое ранее В|/агп е! а1. [12].

Спектры возбуждения и испускания РгВг₃: 5% Се³⁺ показаны на фиг. 6. Спектр возбуждения, отслеживающий испускание Се³⁺ на 380 нм, регистрируемый при 10 К, показывает несколько полос. Пять полос на 277, 288, 299, 312 и 328 нм приписываются переходам 4ί%·5ά Се³⁺. Эти полосы имеют такое же положение, как и для ЬаВт3: Се³⁺ [7]. Полоса низкой интенсивности на 240 нм наблюдалась ранее в ЬаВт3: Рг³⁺ и приписывалась полосе переноса заряда (СТ) от Вг^- к Рг³⁺ [7]. Спектр испускания, возбуж3+ 3+ 2 2 даемый на полосе СТ Рг³ на 240 нм, демонстрирует линии дублетного испускания 56^-Се [ Р5/2, Р7/2] и перехода 4Г^:^4Г² Рг³⁺. Присутствие дублетного испускания Се³⁺, когда оно возбуждается на полосе СТ Рг³³ , показывает, что перенос энергии к Се³⁺ включает в себя Рг²³ как промежуточное состояние. Линии перехода 4Г^4Г² Рг³³ происходят из состояния ³Р0. Отсутствие переходов из состояния ³Р₁, вероятно, вызывается обменом энергии с соседним ионом Рг³³ [13].

Фиг. 7 показывает спектры времен затухания для испускания Се³⁺ на 366 нм для РгВг₃: 5% Се³³ при возбуждении в полосе СТ Рг³³ на 250 нм и при возбуждении перехода 4Г^5б Се³⁺ на 300 нм, регистрируемые при 10 К и при комнатной температуре.

Спектры времен затухания подгоняются с помощью отдельной экспоненты. Времена затухания испускания Се³⁺, возбуждаемого на 300 нм, регистрируемые при 10 К и при комнатной температуре соответственно равны 10,0±1,0 и 5,6±0,6 нс (см. фиг. 7а). Это показывает, что испускание Се³⁺ гасится при комнатной температуре. Времена затухания испускания Се³⁺, оптически возбуждаемые через полосу СТ Рг³³ на 250 нм, регистрируемые при 10 К и комнатной температуре, соответственно равны 11,1±1,1 и 6,0±0,6 нс (см. фиг. 7Ь). Эти времена затухания сходны с характеристикой времени жизни возбужденного состояния Се³³ и, следовательно, рассмотренный выше перенос энергии к Се³³ являются очень быстрыми (~1 нс). Он соответствует примерно 90% вкладу светового выхода в пределах 0,5 мкс в общий световой выход. Однако время затухания испускания Се³³ на 4-5 нс быстрее, чем время затухания сцинтилляций (см. фиг. 5). Процесс сцинтилляций, вероятно, объясняет разницу.

Фиг. 1: кривые затухания сцинтилляций при комнатной температуре (а) РгВг₃: 5% Се³³ и (Ь) РгВг₃: 20% Се³³.

Фиг. 2: амплитудный спектр импульсов излучения от источника ¹³⁷С§, регистрируемый с помощью (а) РгВг3: 5% Се³³ и (Ь) РгВг3:20% Се³³, для γ-излучения 662 кэВ.

Фиг. 3: спектры испускания, возбуждаемого рентгеновским излучением, регистрируемые при комнатной температуре, для РгВг₃: 5% Се³³ и для РгВг₃: 20% Се³³. Ось у калибруется с использованием световых выходов, полученных из амплитудных спектров импульсов. Спектры, находящийся в диапазоне от 500 до 750 нм, увеличиваются в 20 раз, по сравнению с их реальной интенсивностью.

Фиг. 4: амплитудные спектры импульсов (а) РгВг₃: 5% Се³³ и (Ь) РгВг₃: 20% Се³³ для γ-излучения 662 кэВ. Спектры измеряют с помощью Нататайи К.1791 РМТ.

Фиг. 5: кривые затухания сцинтилляций при комнатной температуре (а) РгВг₃: 5% Се³³ и (Ь) РгВг3: 20% Се³³. Эти спектры регистрируют с использованием методики счета отдельных фотонов. Сплошные линии данных представляют собой подгонку отдельными экспонентами. Для сравнения приводится также график спектра затухание сцинтилляций ЬаВт3:5% Се³³ , взятый из ссылки [12].

Фиг. 6: (а) спектр возбуждения РгВг₃: 5%Се³³, отслеживающий испускание на 380 нм при 10 К, и (Ь) спектр испускания в логарифмическом масштабе РгВг₃: 5%Се³³, возбуждаемого на 240 нм при комнатной температуре. В (а) используют подгонку с помощью пяти гауссовых кривых для определения пяти полос возбуждения 4Г^5б Се³³.

Фиг. 7: спектры времен затухания в логарифмическом масштабе испускания на 366 нм Се³³ для РгВг₃: 5% Се³³, возбуждаемого с помощью (а) перехода 4Г^5б Се³³ на 300 нм и (Ь) полосы СТ Рг³³ на 250 нм, регистрируемые при (1) 10 К и (и) при комнатной температуре. Сплошные линии, показанные для данных, представляют собой подгонку отдельными экспонентами.

4. Выводы.

Авторы ввели новый сцинтиллятор, РгВг₃: Се³³, для детектирования γ-излучения. Зарегистрированы более низкий световой выход (—16000-21000 фотонов/МэВ) и более быстрое время затухания сцинтилляций (~10 нс), чем у ЬаВт₃: Се³³. Предлагается быстрый перенос энергии, и времена затухания испускания Се³³, регистрируемые при 10 К и комнатной температуре, показывают, что испускание Се³³ гасится при комнатной температуре.

- 5 012938

5. Ссылки.

[1] О. Сш11о1-Ыое1, 1.Т.М. бе Наак, Р. БогепЬок, С.У.Е. уап Бук, К.У. Кгатег, Н.и. Сибе1, 1оииа1 ок Битшексепсе, 85 (1999), 21.

[2] Ε.ν.Ό. уаи Боек, Р. БогепЬок, С.У.Е. уаи Ецк, К.У. Кгатег, Н.и. Сибе1, Арр1. РБук. Бей. 79 (2001), 1573.11.

[3] К.8. 8йай, 1. С1обо, М. К1идегтап, У. Нфдтк, Т. Сир1а, Р. Уопд, У.У. Мокек, 8.Е. Бегеп/о, М.1. УеЬег, Р. БогепЬок, 1ЕЕЕ Тгапк. Ыис1. 8с1. 51 (2004), 2302.

[4] М.Б. В1готеоки1о, Р. БогепЬок, С.У.Е. уап Бук, К.У. Кгатег, Н.и. Сибе1, 1ЕЕЕ Тгапк. Ыис1. 8с1. 52 (2005), 1114.

[5] Р. БогепЬок, В. Мккет, С.У.Е. уап ЕЦк, И.М. КБаИикоу, М.У КогхЫк, 1ЕЕЕ Тгапк. Ыис1. 8ск 40 (1993), 388.

[6] Р. БогепЬок, Ыис1. 1пк1г. Ме111. РБук. Век. А 486 (2002), 208.

[7] Р. БогепЬок, ЕМБ. уап Боек, А.1.Р. νΟιΚ Е. уап бег Ко1к, С.У.Е. Vап Еук, К.У. Кгатег, Н.и. Сибек У.М. Нфдшк, К.8. 8йай, 1оигпа1 ок Битшексепсе хх (200х), ш риЬНсаИоп.

[8] 1. В. Вееб, В.8. Норктк, Б.Е. АибпеШ, 1погд. 8уп111..1 (1936), 28.

[9] С. Меуег, 1погд. 8уп1й. 25 (1989), 146 [10] В. 8скт1б, В. На1д, А. Еиггег, У. иг1апб, В. Кгетег, 1. Арр1. РБук. 61 (1987), 3426.

[11] ЕМБ. уап Боек, Р. БогепЬок, С.У.Е. уап Еук, К.У. Кгатег, Н.и. Сибе1, Ыис1. 1пк1г. Ме111. РБук. Век. А 486 (2002), 254.

[12] С. В|/аггк 1.Т.М. бе Наак, Р. БогепЬок, С.У.Е. уап Еук, 1ЕЕЕ Тгапк. Ыис1. 8с1. хх (200х), ш риЬНсайоп.

[13] К. В. Сегтап, А. К1е1, РБук. Веу. В 8 (1973), 1846.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сцинтилляционный материал, содержащий соединение формулы РТ(1_-х-у)Бп_уСе_хХз, где Бп выбирается из элементов или смесей по меньшей мере двух элементов из группы: Ба, Мб, Рт, 8т, Ей, Сб, Υ;

X выбирается из галогенидов или смесей по меньшей мере двух галогенидов из группы: С1, Вг, I;

х больше 0,0005 и меньше чем 0,9;

у равен от 0 до менее чем 1 и (х+у) меньше чем 1.
2. Сцинтилляционный материал по предыдущему пункту, где у меньше чем (1-х)/2.
3. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где х больше 0,005.
4. Сцинтилляционный материал по предыдущему пункту, где х меньше чем 0,4.
5. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где у меньше чем 0,9.
6. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где он состоит, по существу, из соединения формулы РТ(1_-х-у)Бп_уСе_хХ₃.
7. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где он состоит из соединения формулы РТ(1_-х-у)Бп_уСе_хХ₃.
8. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где у равен 0.
9. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где X представляет собой Вг.
10. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пп.1-8, где X представляет собой I (йод) или смесь галогенидов, содержащих 50 мол.% или более галогенида I, и Бп выбирается из группы: Ба, Мб или из смеси их обоих.
11. Материал по любому из предыдущих пп.1-8, где X содержит менее чем 50 мол.% I (йода).
12. Сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов, где он находится в форме монокристалла.
13. Сцинтилляционный материал по предыдущему пункту, где объем монокристалла составляет по меньшей мере 10 мм³.
14. Сцинтилляционный материал по любому из пп.1-11, где он находится в форме порошка.
15. Сцинтилляционный материал по предыдущему пункту, где он является либо уплотненным, либо спеченным, либо смешанным со связующим.
16. Детектор сцинтилляций, содержащий сцинтилляционный материал по любому из предыдущих пунктов.
17. РЕТ сканер, содержащий детектор сцинтилляций по предыдущему пункту.
18. РЕТ сканер по предыдущему пункту, обладающий способностью измерять время пролета.
19. Применение сцинтилляционного материала по любому из пп.1-15 при детектировании γ- и/или рентгеновского излучения и/или космических лучей.
20. Применение по п.19, при скоростях счета более чем 100 ксрк.