JP2003041244A - シンチレータ - Google Patents
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- JP2003041244A JP2003041244A JP2001225142A JP2001225142A JP2003041244A JP 2003041244 A JP2003041244 A JP 2003041244A JP 2001225142 A JP2001225142 A JP 2001225142A JP 2001225142 A JP2001225142 A JP 2001225142A JP 2003041244 A JP2003041244 A JP 2003041244A
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- crystal
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/32—Titanates; Germanates; Molybdates; Tungstates
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛍光の減衰時間を劣化することなしに光量を
改善したＸ線やγ線等の放射線検出用シンチレータを得
る。 【解決手段】 タングステン酸塩単結晶を使用し、その
単結晶を原子密度が稠密である結晶面と放射線の入射方
向が平行となる結晶方位で配置させる。原子密度が稠密
である結晶面としてへき開面を選択する。
改善したＸ線やγ線等の放射線検出用シンチレータを得
る。 【解決手段】 タングステン酸塩単結晶を使用し、その
単結晶を原子密度が稠密である結晶面と放射線の入射方
向が平行となる結晶方位で配置させる。原子密度が稠密
である結晶面としてへき開面を選択する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線やγ線等の放
射線検出用シンチレータ、特に、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒ
ｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の
医療用の放射線検出に有用なシンチレータに関するもの
である。
射線検出用シンチレータ、特に、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒ
ｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の
医療用の放射線検出に有用なシンチレータに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ＰＥＴに代表される医療用機器は、日進
月歩で高性能化している。ＰＥＴなどに使用されるγ線
等の放射線検出用のシンチレータには、時間分解能にす
ぐれた材料、すなわち放射線によって励起され、そのエ
ネルギー放出の際に発生する蛍光の減衰時間の短い（好
ましくは数ナノ秒以下）材料が要求される。
月歩で高性能化している。ＰＥＴなどに使用されるγ線
等の放射線検出用のシンチレータには、時間分解能にす
ぐれた材料、すなわち放射線によって励起され、そのエ
ネルギー放出の際に発生する蛍光の減衰時間の短い（好
ましくは数ナノ秒以下）材料が要求される。
【０００３】さらに、空間分解能がすぐれた材料、すな
わち単位体積当たりの放射線の吸収能力を高めるために
高密度の材料が要求される。一方、測定器の感度の点か
らは、光量（ｐ．ｅ．／ＭｅＶ：ｐ．ｅ．はフォトエレ
クトロン）が大きい程有利となる。上記の要求を満たす
ための材料として、従来Ｂｉ4 Ｇｅ3 Ｏ12が使用されて
いる。しかし、近年医療用機器の高性能化に対応するた
め、従来の材料よりも高密度で、蛍光の減衰時間が短い
材料を求めて種々の物質の探索が行われている。
わち単位体積当たりの放射線の吸収能力を高めるために
高密度の材料が要求される。一方、測定器の感度の点か
らは、光量（ｐ．ｅ．／ＭｅＶ：ｐ．ｅ．はフォトエレ
クトロン）が大きい程有利となる。上記の要求を満たす
ための材料として、従来Ｂｉ4 Ｇｅ3 Ｏ12が使用されて
いる。しかし、近年医療用機器の高性能化に対応するた
め、従来の材料よりも高密度で、蛍光の減衰時間が短い
材料を求めて種々の物質の探索が行われている。
【０００４】表１にＰＥＴ用として使用されている、あ
るいは使用可能と思われるシンチレータ材料の特性を示
している。これらシンチレータ材料は通常単結晶で使用
される。
るいは使用可能と思われるシンチレータ材料の特性を示
している。これらシンチレータ材料は通常単結晶で使用
される。
【０００５】
【表１】
【０００６】現在は、Ｇｄ2 ＳｉＯ5 ：Ｃｅ、Ｌｕ2 Ｓ
ｉＯ5 ：Ｃｅ等を使用してＰＥＴを作製する試みも行わ
れているが、 Ｇｄ2 ＳｉＯ5 ：ＣｅやＬｕ2 Ｓｉ
Ｏ5 ：Ｃｅは高い光量を発光する反面、密度が未だ十分
に高いとはいえず、さらなる高密度に対する要求があ
る。タングステン酸塩の一つであるＣｄＷＯ4 は、光量
が大きいことからＸ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ ｔｒａｎｓｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ）の分野で利用され、その有用性が実証されている
が、検出感度を一層増加させるためには光量がより大き
いことが望まれる。
ｉＯ5 ：Ｃｅ等を使用してＰＥＴを作製する試みも行わ
れているが、 Ｇｄ2 ＳｉＯ5 ：ＣｅやＬｕ2 Ｓｉ
Ｏ5 ：Ｃｅは高い光量を発光する反面、密度が未だ十分
に高いとはいえず、さらなる高密度に対する要求があ
る。タングステン酸塩の一つであるＣｄＷＯ4 は、光量
が大きいことからＸ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ ｔｒａｎｓｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ）の分野で利用され、その有用性が実証されている
が、検出感度を一層増加させるためには光量がより大き
いことが望まれる。
【０００７】同様にタングステン酸塩であるＰｂＷＯ4
は、高密度で蛍光の減衰時間が短い点でＰＥＴ用として
適しているが、従来のＰｂＷＯ4 は、同じ強さの放射線
が当たった時の光量が、相対値でＢｉ4 Ｇｅ3 Ｏ12に対
し１／２５、 Ｇｄ2 ＳｉＯ5：Ｃｅに対し１／５０、 さ
らにＬｕ2 ＳｉＯ5 ：Ｃｅに対し１／１８８と極めて小
さいため、ＰＥＴ用に利用することができなかった。と
ころが近年、光検出器としてフォトダイオードの性能が
飛躍的に向上したことによって小量の光量でも検出が可
能になってきており、検出可能な最低限の光量は従来の
ＰｂＷＯ4 の２倍とされている。
は、高密度で蛍光の減衰時間が短い点でＰＥＴ用として
適しているが、従来のＰｂＷＯ4 は、同じ強さの放射線
が当たった時の光量が、相対値でＢｉ4 Ｇｅ3 Ｏ12に対
し１／２５、 Ｇｄ2 ＳｉＯ5：Ｃｅに対し１／５０、 さ
らにＬｕ2 ＳｉＯ5 ：Ｃｅに対し１／１８８と極めて小
さいため、ＰＥＴ用に利用することができなかった。と
ころが近年、光検出器としてフォトダイオードの性能が
飛躍的に向上したことによって小量の光量でも検出が可
能になってきており、検出可能な最低限の光量は従来の
ＰｂＷＯ4 の２倍とされている。
【０００８】ＰｂＷＯ4 単結晶は、一般に三酸化タング
ステン（ＷＯ3 ）及び酸化鉛（ＰｂＯ）、又はＰｂＷＯ
4 を出発原料として、白金坩堝中で加熱溶融し、回転引
上法（チョクラルスキー法）で製造される。これまで、
ＰｂＷＯ4 の高密度で蛍光の減衰時間が短いという利点
を生かしつつその光量を増加させるために、種々の試み
がなされている。
ステン（ＷＯ3 ）及び酸化鉛（ＰｂＯ）、又はＰｂＷＯ
4 を出発原料として、白金坩堝中で加熱溶融し、回転引
上法（チョクラルスキー法）で製造される。これまで、
ＰｂＷＯ4 の高密度で蛍光の減衰時間が短いという利点
を生かしつつその光量を増加させるために、種々の試み
がなされている。
【０００９】その方法の一例は、Ｍｏの添加である。と
ころがＰｂＷＯ4 にＭｏを添加すると、放射線の弱い領
域では光量が増加したように見えるが、放射線の強い領
域では無添加の結晶と同じ光量であり、しかもＭｏの添
加で蛍光の減衰時間を悪化させる。希土類のＴｂ、Ｐ
ｒ、Ｅｕ、Ｓｍを添加すると光量増加の効果が認められ
るが、減衰時間の遅い成分が増加し、減衰時間の早い成
分の光量は増加しないという欠点がある。
ころがＰｂＷＯ4 にＭｏを添加すると、放射線の弱い領
域では光量が増加したように見えるが、放射線の強い領
域では無添加の結晶と同じ光量であり、しかもＭｏの添
加で蛍光の減衰時間を悪化させる。希土類のＴｂ、Ｐ
ｒ、Ｅｕ、Ｓｍを添加すると光量増加の効果が認められ
るが、減衰時間の遅い成分が増加し、減衰時間の早い成
分の光量は増加しないという欠点がある。
【００１０】また、ＰｂＷＯ4 単結晶に添加するＣｄ量
を、分子式Ｐｂ1-X ＣｄX ＷＯ4 におけるＸの値が０．
０１以上、０．３０以下となるようにすることで、光量
を増加させる方法も開発されているが、このＰｂ1-X Ｃ
ｄX ＷＯ4 は単結晶にクラックが入りやすく歩留りが悪
いという欠点がある。他元素をドープする以外に、Ｐｂ
ＷＯ4 単結晶を真空加熱することで余剰のＷおよびＯを
除去し、格子欠陥のない結晶にする方法も開発されてい
る（特願２００１−１３９４５８参照）。この方法で
は、従来のＰｂＷＯ4 単結晶と比較して２倍以上の光量
増加が実現されているが、これは未だ必要最低限の光量
に達したに過ぎず、測定器の感度を改善するため一層の
光量増加が望まれている。
を、分子式Ｐｂ1-X ＣｄX ＷＯ4 におけるＸの値が０．
０１以上、０．３０以下となるようにすることで、光量
を増加させる方法も開発されているが、このＰｂ1-X Ｃ
ｄX ＷＯ4 は単結晶にクラックが入りやすく歩留りが悪
いという欠点がある。他元素をドープする以外に、Ｐｂ
ＷＯ4 単結晶を真空加熱することで余剰のＷおよびＯを
除去し、格子欠陥のない結晶にする方法も開発されてい
る（特願２００１−１３９４５８参照）。この方法で
は、従来のＰｂＷＯ4 単結晶と比較して２倍以上の光量
増加が実現されているが、これは未だ必要最低限の光量
に達したに過ぎず、測定器の感度を改善するため一層の
光量増加が望まれている。
【００１１】このように、タングステン酸塩単結晶とり
わけＰｂＷＯ4 単結晶を使用し、蛍光の減衰時間が短
く、かつ大きな光量を示すようなシンチレータは未だ製
品化されていない。
わけＰｂＷＯ4 単結晶を使用し、蛍光の減衰時間が短
く、かつ大きな光量を示すようなシンチレータは未だ製
品化されていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、タング
ステン酸塩単結晶を使用したシンチレータは、光量の増
加が求められている。なかでもＰＥＴ等の医療用の放射
線検出用のシンチレータとして、ＰｂＷＯ4 単結晶を使
用したシンチレータで光量を従来のＰｂＷＯ4 単結晶を
使用したシンチレータと比較して少なくとも４倍以上と
することが強く望まれている。
ステン酸塩単結晶を使用したシンチレータは、光量の増
加が求められている。なかでもＰＥＴ等の医療用の放射
線検出用のシンチレータとして、ＰｂＷＯ4 単結晶を使
用したシンチレータで光量を従来のＰｂＷＯ4 単結晶を
使用したシンチレータと比較して少なくとも４倍以上と
することが強く望まれている。
【００１３】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、蛍光の減衰時間を劣化することなしに光量を改善す
るタングステン酸塩単結晶を使用したＸ線やγ線等の放
射線検出用シンチレータ、特に、ＰＥＴ等医療用の放射
線検出用シンチレータとして利用することができるシン
チレータを提供することを目的とする。
て、蛍光の減衰時間を劣化することなしに光量を改善す
るタングステン酸塩単結晶を使用したＸ線やγ線等の放
射線検出用シンチレータ、特に、ＰＥＴ等医療用の放射
線検出用シンチレータとして利用することができるシン
チレータを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のシンチレータ
は、タングステン酸塩単結晶を使用したシンチレータで
あって、タングステン酸塩単結晶を原子密度が稠密であ
る結晶面と放射線の入射方向が平行となる結晶方位で配
置することにより上記課題を解決している。本発明者
は、大きな光量を発するシンチレータを作製するため鋭
意研究した結果、光量が小さい原因として、タングステ
ン酸塩単結晶の化学量論比からのずれによって発生する
多数の格子欠陥の他に、単結晶への放射線の入射方向の
影響があることを見出した。
は、タングステン酸塩単結晶を使用したシンチレータで
あって、タングステン酸塩単結晶を原子密度が稠密であ
る結晶面と放射線の入射方向が平行となる結晶方位で配
置することにより上記課題を解決している。本発明者
は、大きな光量を発するシンチレータを作製するため鋭
意研究した結果、光量が小さい原因として、タングステ
ン酸塩単結晶の化学量論比からのずれによって発生する
多数の格子欠陥の他に、単結晶への放射線の入射方向の
影響があることを見出した。
【００１５】代表的なタングステン酸塩の一つであるＰ
ｂＷＯ4 単結晶は、通常大気中で製造される。分子式か
ら明らかなように酸素（Ｏ）が結晶構造を構成する主元
素であるため、単結晶中の格子欠陥の発生に対しては雰
囲気中のＯ2 濃度が大きい影響を与える。ＰｂＯは、単
結晶製造時に融液からその一部が蒸発し、固化した結晶
中では、減少したＰｂ2+を電荷補償するため、大気中の
Ｏ2 を再び取り込みながらＰｂ4+が発生し、結果的に陽
イオンと陰イオンのバランス、すなわちＷＯ4 2-あるい
は（ＷＯ4 2-＋Ｏ2-）に対する（Ｐｂ2+＋Ｐｂ4+）が電
荷的に等価となるようにバランスがとられ、ＰｂＷＯ4
単結晶中のＯ／ＰｂおよびＷ／Ｐｂの原子比は化学量論
比から正にずれが生じ、それによって多数の格子欠陥を
含むものと考えられる。
ｂＷＯ4 単結晶は、通常大気中で製造される。分子式か
ら明らかなように酸素（Ｏ）が結晶構造を構成する主元
素であるため、単結晶中の格子欠陥の発生に対しては雰
囲気中のＯ2 濃度が大きい影響を与える。ＰｂＯは、単
結晶製造時に融液からその一部が蒸発し、固化した結晶
中では、減少したＰｂ2+を電荷補償するため、大気中の
Ｏ2 を再び取り込みながらＰｂ4+が発生し、結果的に陽
イオンと陰イオンのバランス、すなわちＷＯ4 2-あるい
は（ＷＯ4 2-＋Ｏ2-）に対する（Ｐｂ2+＋Ｐｂ4+）が電
荷的に等価となるようにバランスがとられ、ＰｂＷＯ4
単結晶中のＯ／ＰｂおよびＷ／Ｐｂの原子比は化学量論
比から正にずれが生じ、それによって多数の格子欠陥を
含むものと考えられる。
【００１６】ＰｂＷＯ4 単結晶を無酸素雰囲気下におい
て加熱すると、ＰｂＷＯ4 単結晶中に含まれる過剰のＯ
およびＷがＯ2 およびＷＯ3 として結晶外に放出され、
それに伴ってＰｂ4+はＰｂ2+に戻り、格子欠陥の少ない
単結晶へ変化するものと考えられる。この処理によっ
て、ＰｂＷＯ4 単結晶は黄色透明から無色透明へと変化
し、特に３２５〜６００ｎｍの光の透過率が格段に上昇
するため、４００ｎｍ以上の光を検出するフォトダイオ
ードにとって適した性質を付加できる。
て加熱すると、ＰｂＷＯ4 単結晶中に含まれる過剰のＯ
およびＷがＯ2 およびＷＯ3 として結晶外に放出され、
それに伴ってＰｂ4+はＰｂ2+に戻り、格子欠陥の少ない
単結晶へ変化するものと考えられる。この処理によっ
て、ＰｂＷＯ4 単結晶は黄色透明から無色透明へと変化
し、特に３２５〜６００ｎｍの光の透過率が格段に上昇
するため、４００ｎｍ以上の光を検出するフォトダイオ
ードにとって適した性質を付加できる。
【００１７】格子欠陥を除去したタングステン酸塩単結
晶は、原子密度が稠密である結晶面に対して放射線が平
行に入射されるように所定の寸法で切断、研磨を行い、
放射線が入射される面と反対の面にフォトダイオードを
接合する。原子密度が稠密である結晶面は、タングステ
ン酸塩の結晶構造によって異なるが、それら結晶の空間
群が通常Ｉ４１／ａ、Ｐ２／ａ、Ｉ2/a に属するため
（１０１）面、（１００）面、（０１０）面、（００
１）面、（１１０）面、（１１１）面、（１１２）面な
どが相当する。
晶は、原子密度が稠密である結晶面に対して放射線が平
行に入射されるように所定の寸法で切断、研磨を行い、
放射線が入射される面と反対の面にフォトダイオードを
接合する。原子密度が稠密である結晶面は、タングステ
ン酸塩の結晶構造によって異なるが、それら結晶の空間
群が通常Ｉ４１／ａ、Ｐ２／ａ、Ｉ2/a に属するため
（１０１）面、（１００）面、（０１０）面、（００
１）面、（１１０）面、（１１１）面、（１１２）面な
どが相当する。
【００１８】原子密度が稠密である結晶面内の原子の結
合は強固であり、逆に原子密度が稠密である結晶面同士
の結合は弱く、その代表的なものはへき開面である。放
射線がへき開面と平行に入射されると結晶面同士の結合
が弱い部分において放射線が単結晶の深部まで到達し、
そこでＷＯ4 2-が励起されるため単結晶全体から大きな
光量を発する。
合は強固であり、逆に原子密度が稠密である結晶面同士
の結合は弱く、その代表的なものはへき開面である。放
射線がへき開面と平行に入射されると結晶面同士の結合
が弱い部分において放射線が単結晶の深部まで到達し、
そこでＷＯ4 2-が励起されるため単結晶全体から大きな
光量を発する。
【００１９】従来のように結晶方位を考慮せずに無作為
に切断、研磨を行って作製されたシンチレータは、光量
のばらつきが大きいのみならず、仮に原子密度が稠密で
ある結晶面、すなわちへき開面に対して放射線が垂直方
向に入射された場合には、入射された放射線の多くが単
結晶の表面において吸収され単結晶表面近傍のＷＯ4 2-
のみが主として励起されるだけで大きな光量が得られな
かったものと考えられる。
に切断、研磨を行って作製されたシンチレータは、光量
のばらつきが大きいのみならず、仮に原子密度が稠密で
ある結晶面、すなわちへき開面に対して放射線が垂直方
向に入射された場合には、入射された放射線の多くが単
結晶の表面において吸収され単結晶表面近傍のＷＯ4 2-
のみが主として励起されるだけで大きな光量が得られな
かったものと考えられる。
【００２０】タングステン酸塩のへき開面は、ＰｂＷＯ
4 が（１０１）面、ＣｄＷＯ4 が（０１０）面、ＺｎＷ
Ｏ4 が（０１０）面である。従来のＰｂＷＯ4 単結晶を
使用したシンチレータの光量は、約３０ｐ．ｅ．／Ｍｅ
Ｖであるのに対し、無酸素下で加熱したＰｂＷＯ4 単結
晶を使用したシンチレータの光量は、従来のＰｂＷＯ4
単結晶を使用したシンチレータの２倍以上の６０ｐ．
ｅ．／ＭｅＶ以上を示す。そのＰｂＷＯ4 単結晶の（１
０１）面を放射線の入射方向と平行に配置することによ
って、従来のＰｂＷＯ4 単結晶を使用したシンチレータ
の４倍以上の１２０ｐ．ｅ．／ＭｅＶ以上を示し、蛍光
の減衰時間が従来のものと変わらないシンチレータとな
る。
4 が（１０１）面、ＣｄＷＯ4 が（０１０）面、ＺｎＷ
Ｏ4 が（０１０）面である。従来のＰｂＷＯ4 単結晶を
使用したシンチレータの光量は、約３０ｐ．ｅ．／Ｍｅ
Ｖであるのに対し、無酸素下で加熱したＰｂＷＯ4 単結
晶を使用したシンチレータの光量は、従来のＰｂＷＯ4
単結晶を使用したシンチレータの２倍以上の６０ｐ．
ｅ．／ＭｅＶ以上を示す。そのＰｂＷＯ4 単結晶の（１
０１）面を放射線の入射方向と平行に配置することによ
って、従来のＰｂＷＯ4 単結晶を使用したシンチレータ
の４倍以上の１２０ｐ．ｅ．／ＭｅＶ以上を示し、蛍光
の減衰時間が従来のものと変わらないシンチレータとな
る。
【００２１】タングステン酸塩単結晶の中でＣｄＷＯ4
単結晶や、ＺｎＷＯ4 単結晶は、減衰時間が５０００ナ
ノ秒と長いのでＰＥＴ用シンチレータには適していない
が、Ｘ線ＣＴ用シンチレータとしては最適であり、単結
晶の（０１０）面を放射線の入射方向と平行に配置する
ことによって検出感度が一層増加する。
単結晶や、ＺｎＷＯ4 単結晶は、減衰時間が５０００ナ
ノ秒と長いのでＰＥＴ用シンチレータには適していない
が、Ｘ線ＣＴ用シンチレータとしては最適であり、単結
晶の（０１０）面を放射線の入射方向と平行に配置する
ことによって検出感度が一層増加する。
【００２２】
【発明の実施の形態】タングステン酸塩単結晶として、
ＰｂＷＯ4 単結晶を使用する場合、ＷＯ3 およびＰｂ
Ｏ、またはＰｂＷＯ4 を出発原料とし、白金坩堝中で加
熱溶融し、チョクラルスキー法でＰｂＷＯ4 単結晶を製
造する。良質なＰｂＷＯ4 単結晶を製造するためには、
出発原料であるＷＯ3 およびＰｂＯは、ＷＯ2 やＰｂＯ
2 など原子価の異なる酸化物を極力低下させたものを使
用する必要がある。また、それらを使用して調整したＰ
ｂＷＯ4 を使用する必要がある。不純物の総量は１×１
０-4モル以下が好ましい。出発原料はこれら酸化物が最
適であるが、目的とするＰｂＷＯ4 単結晶が製造できる
ものであれば他の原料の使用も可能である。
ＰｂＷＯ4 単結晶を使用する場合、ＷＯ3 およびＰｂ
Ｏ、またはＰｂＷＯ4 を出発原料とし、白金坩堝中で加
熱溶融し、チョクラルスキー法でＰｂＷＯ4 単結晶を製
造する。良質なＰｂＷＯ4 単結晶を製造するためには、
出発原料であるＷＯ3 およびＰｂＯは、ＷＯ2 やＰｂＯ
2 など原子価の異なる酸化物を極力低下させたものを使
用する必要がある。また、それらを使用して調整したＰ
ｂＷＯ4 を使用する必要がある。不純物の総量は１×１
０-4モル以下が好ましい。出発原料はこれら酸化物が最
適であるが、目的とするＰｂＷＯ4 単結晶が製造できる
ものであれば他の原料の使用も可能である。
【００２３】製造されたＰｂＷＯ4 単結晶は、淡黄色透
明で非常に脆い円柱状インゴットである。このＰｂＷＯ
4 単結晶をＡｒまたはＮ2 雰囲気あるいは真空において
６００〜１１００℃で加熱する。ＡｒまたはＮ2 は特に
高純度を必要としないが、Ｏ2 濃度が２０ｖｏｌｐｐｍ
以下のものを使用することが好ましい。真空において
は、その真空度を１３Ｐａ以下にするのがよく、できる
ならば５×１０-2Ｐａ以下が最適である。ＡｒまたはＮ
2 雰囲気で加熱する場合、これらのガス流量は０．５〜
５Ｌ／ｍｉｎが良いが、単結晶の大きさなどを考慮し任
意に変更する。
明で非常に脆い円柱状インゴットである。このＰｂＷＯ
4 単結晶をＡｒまたはＮ2 雰囲気あるいは真空において
６００〜１１００℃で加熱する。ＡｒまたはＮ2 は特に
高純度を必要としないが、Ｏ2 濃度が２０ｖｏｌｐｐｍ
以下のものを使用することが好ましい。真空において
は、その真空度を１３Ｐａ以下にするのがよく、できる
ならば５×１０-2Ｐａ以下が最適である。ＡｒまたはＮ
2 雰囲気で加熱する場合、これらのガス流量は０．５〜
５Ｌ／ｍｉｎが良いが、単結晶の大きさなどを考慮し任
意に変更する。
【００２４】ＰｂＷＯ4 単結晶は、円柱状インゴットの
まま加熱しても良いが、結晶内部において過剰のＯおよ
びＷが迅速に拡散し、結晶外へＯ2 およびＷＯ3 の形で
短時間に放出させるためには、最終の研磨代を勘案した
寸法に切断後、加熱することが好ましい。切断には、切
断面の欠損が少ない内周刃スライシングマシンやブレー
ドソーなどを使用し、へき開面である（１０１）面と平
行な面がでるように切り出す。
まま加熱しても良いが、結晶内部において過剰のＯおよ
びＷが迅速に拡散し、結晶外へＯ2 およびＷＯ3 の形で
短時間に放出させるためには、最終の研磨代を勘案した
寸法に切断後、加熱することが好ましい。切断には、切
断面の欠損が少ない内周刃スライシングマシンやブレー
ドソーなどを使用し、へき開面である（１０１）面と平
行な面がでるように切り出す。
【００２５】加熱温度は６００℃未満では、結晶内にお
いてＯおよびＷの拡散速度が遅く、Ｏ2 およびＷＯ3 を
結晶外へ放出させるのに長時間を要する。一方、１１０
０℃より高温では、ＰｂＷＯ4 の融点に近いため融解の
危険性が伴う上にＰｂＷＯ4の蒸発量が増加する。Ｐｂ
ＷＯ4 単結晶は白金ボートに乗せ加熱するが、その加熱
時間は雰囲気の種類と結晶の大きさによって異なり、通
常１２〜９６ｈが適当である。
いてＯおよびＷの拡散速度が遅く、Ｏ2 およびＷＯ3 を
結晶外へ放出させるのに長時間を要する。一方、１１０
０℃より高温では、ＰｂＷＯ4 の融点に近いため融解の
危険性が伴う上にＰｂＷＯ4の蒸発量が増加する。Ｐｂ
ＷＯ4 単結晶は白金ボートに乗せ加熱するが、その加熱
時間は雰囲気の種類と結晶の大きさによって異なり、通
常１２〜９６ｈが適当である。
【００２６】無酸素雰囲気下において加熱すると単結晶
表面はわずかに白濁するが、表面を研磨すれば無色透明
な平滑面が表れる。加熱処理後の単結晶を鏡面研磨した
後、放射線が入射される端面と反対側の端面にフォトダ
イオードを接合する。単結晶の（１０１）面と平行方向
に60Ｃｏ源のγ線を照射した時の光量は、最大１２０
ｐ．ｅ．／ＭｅＶ以上、また蛍光の減衰時間は１０ナノ
秒を維持し、シンチレータは極めて良好な特性を示す。
表面はわずかに白濁するが、表面を研磨すれば無色透明
な平滑面が表れる。加熱処理後の単結晶を鏡面研磨した
後、放射線が入射される端面と反対側の端面にフォトダ
イオードを接合する。単結晶の（１０１）面と平行方向
に60Ｃｏ源のγ線を照射した時の光量は、最大１２０
ｐ．ｅ．／ＭｅＶ以上、また蛍光の減衰時間は１０ナノ
秒を維持し、シンチレータは極めて良好な特性を示す。
【００２７】
【実施例】〔実施例１〕純度９９．９９％のＷＯ3 粉末
およびＰｂＯ粉末を等モル計量し、混合した後、これを
直径７０ｍｍ、高さ７０ｍｍの白金坩堝に入れ、高周波
加熱により混合粉末原料を溶融し、その融液からチョク
ラルスキー法で直径３５ｍｍ、長さ６５ｍｍのＰｂＷＯ
4 単結晶を製造した。
およびＰｂＯ粉末を等モル計量し、混合した後、これを
直径７０ｍｍ、高さ７０ｍｍの白金坩堝に入れ、高周波
加熱により混合粉末原料を溶融し、その融液からチョク
ラルスキー法で直径３５ｍｍ、長さ６５ｍｍのＰｂＷＯ
4 単結晶を製造した。
【００２８】次に、このＰｂＷＯ4 単結晶を内周刃スラ
イシングマシンで１．１ｃｍ×１．１ｃｍ×２．１ｃｍ
の大きさに切断したが、このとき１．１ｃｍ×２．１ｃ
ｍの面が（１０１）面と平行になるようにした。切断し
たＰｂＷＯ4 単結晶を白金ボートに乗せ、真空加熱炉を
使用し、真空度５×１０-2Ｐａにおいて９５０℃で７２
ｈ加熱した。
イシングマシンで１．１ｃｍ×１．１ｃｍ×２．１ｃｍ
の大きさに切断したが、このとき１．１ｃｍ×２．１ｃ
ｍの面が（１０１）面と平行になるようにした。切断し
たＰｂＷＯ4 単結晶を白金ボートに乗せ、真空加熱炉を
使用し、真空度５×１０-2Ｐａにおいて９５０℃で７２
ｈ加熱した。
【００２９】加熱処理後のＰｂＷＯ4 単結晶を鏡面研磨
して１．０ｃｍ×１．０ｃｍ×２．０ｃｍの寸法とした
後、１．０ｃｍ×１．０ｃｍの一方の端面にフォトダイ
オードを接合し、もう一方の端面から60Ｃｏ源のγ線を
照射した時の光量および蛍光の減衰時間を測定した。光
量は従来のＰｂＷＯ4 単結晶の約４．０倍の１２０ｐ．
ｅ．／ＭｅＶとなり、蛍光の減衰時間は、１０ナノ秒を
維持していた。
して１．０ｃｍ×１．０ｃｍ×２．０ｃｍの寸法とした
後、１．０ｃｍ×１．０ｃｍの一方の端面にフォトダイ
オードを接合し、もう一方の端面から60Ｃｏ源のγ線を
照射した時の光量および蛍光の減衰時間を測定した。光
量は従来のＰｂＷＯ4 単結晶の約４．０倍の１２０ｐ．
ｅ．／ＭｅＶとなり、蛍光の減衰時間は、１０ナノ秒を
維持していた。
【００３０】〔実施例２〕ＰｂＷＯ4 単結晶を内周刃ス
ライシングマシンで１．１ｃｍ×１．１ｃｍ×２．１ｃ
ｍの大きさに切断したが、このとき１．１ｃｍ×２．１
ｃｍの面が（１１２）面と平行になるようにした。それ
以外は実施例１と同様に処理した。単結晶の端面から60
Ｃｏ源のγ線を照射した時の光量および蛍光の減衰時間
を測定した。
ライシングマシンで１．１ｃｍ×１．１ｃｍ×２．１ｃ
ｍの大きさに切断したが、このとき１．１ｃｍ×２．１
ｃｍの面が（１１２）面と平行になるようにした。それ
以外は実施例１と同様に処理した。単結晶の端面から60
Ｃｏ源のγ線を照射した時の光量および蛍光の減衰時間
を測定した。
【００３１】光量は従来のＰｂＷＯ4 単結晶の約３．８
倍の１１４ｐ．ｅ．／ＭｅＶとなり、蛍光の減衰時間
は、１０ナノ秒を維持していた。 〔実施例３〕純度９９．９９％のＷＯ3 粉末およびＣｄ
Ｏ粉末を等モル計量し、混合した後、これを直径７０ｍ
ｍ、高さ７０ｍｍの白金坩堝に入れ、高周波加熱により
混合粉末原料を溶融し、その融液からチョクラルスキー
法で直径３５ｍｍ、長さ６５ｍｍのＣｄＷＯ4 単結晶を
製造した。
倍の１１４ｐ．ｅ．／ＭｅＶとなり、蛍光の減衰時間
は、１０ナノ秒を維持していた。 〔実施例３〕純度９９．９９％のＷＯ3 粉末およびＣｄ
Ｏ粉末を等モル計量し、混合した後、これを直径７０ｍ
ｍ、高さ７０ｍｍの白金坩堝に入れ、高周波加熱により
混合粉末原料を溶融し、その融液からチョクラルスキー
法で直径３５ｍｍ、長さ６５ｍｍのＣｄＷＯ4 単結晶を
製造した。
【００３２】次に、このＣｄＷＯ4 単結晶を内周刃スラ
イシングマシンで１．１ｃｍ×１．１ｃｍ×２．１ｃｍ
の大きさに切断したが、このとき１．１ｃｍ×２．１ｃ
ｍの面が（１０１）面と平行になるようにした。切断し
たＣｄＷＯ4 単結晶を白金ボートに乗せ、真空加熱炉を
使用し、真空度５×１０-2Ｐａにおいて１０００℃で４
８ｈ加熱した。
イシングマシンで１．１ｃｍ×１．１ｃｍ×２．１ｃｍ
の大きさに切断したが、このとき１．１ｃｍ×２．１ｃ
ｍの面が（１０１）面と平行になるようにした。切断し
たＣｄＷＯ4 単結晶を白金ボートに乗せ、真空加熱炉を
使用し、真空度５×１０-2Ｐａにおいて１０００℃で４
８ｈ加熱した。
【００３３】加熱処理後のＣｄＷＯ4 単結晶を鏡面研磨
して１．０ｃｍ×１．０ｃｍ×２．０ｃｍの寸法とした
後、１．０ｃｍ×１．０ｃｍの一方の端面にフォトダイ
オードを接合し、もう一方の端面から60Ｃｏ源のγ線を
照射した時の光量および蛍光の減衰時間を測定した。光
量は従来のＣｄＷＯ4 単結晶の約１．５倍の４２７５
ｐ．ｅ．／ＭｅＶとなり、蛍光の減衰時間は、５０００
ナノ秒を維持していた。
して１．０ｃｍ×１．０ｃｍ×２．０ｃｍの寸法とした
後、１．０ｃｍ×１．０ｃｍの一方の端面にフォトダイ
オードを接合し、もう一方の端面から60Ｃｏ源のγ線を
照射した時の光量および蛍光の減衰時間を測定した。光
量は従来のＣｄＷＯ4 単結晶の約１．５倍の４２７５
ｐ．ｅ．／ＭｅＶとなり、蛍光の減衰時間は、５０００
ナノ秒を維持していた。
【００３４】
【発明の効果】このように、本発明のシンチレータは、
蛍光の減衰時間を劣化することなしに光量が改善される
ため、Ｘ線やγ線等の放射線検出用シンチレータとして
好適であり、特に、ＰＥＴ等医療用の放射線検出用シン
チレータとして利用することができる。
蛍光の減衰時間を劣化することなしに光量が改善される
ため、Ｘ線やγ線等の放射線検出用シンチレータとして
好適であり、特に、ＰＥＴ等医療用の放射線検出用シン
チレータとして利用することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山本 一富
茨城県つくば市観音台１−25−13 古河機
械金属株式会社研究開発本部素材総合研究
所内
Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF04 FF07 GG10 JJ09
JJ37 LL15
4H001 CA02 CA08 XA08 XA48 XA74
XA82
Claims (2)
- 【請求項１】 タングステン酸塩単結晶を使用したシン
チレータであって、タングステン酸塩単結晶を原子密度
が稠密である結晶面と放射線の入射方向が平行となる結
晶方位で配置してなるシンチレータ。 - 【請求項２】 原子密度が稠密である結晶面としてへき
開面を選択することを特徴とする請求項１記載のシンチ
レータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225142A JP2003041244A (ja) | 2001-07-25 | 2001-07-25 | シンチレータ |
| DE10231812A DE10231812A1 (de) | 2001-07-25 | 2002-07-15 | Szintillator |
| US10/202,602 US20030020045A1 (en) | 2001-07-25 | 2002-07-24 | Scintillator |
| GB0217170A GB2379665A (en) | 2001-07-25 | 2002-07-24 | A scintillator using single crystals of a tungstate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225142A JP2003041244A (ja) | 2001-07-25 | 2001-07-25 | シンチレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003041244A true JP2003041244A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19058182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225142A Pending JP2003041244A (ja) | 2001-07-25 | 2001-07-25 | シンチレータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030020045A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003041244A (ja) |
| DE (1) | DE10231812A1 (ja) |
| GB (1) | GB2379665A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013501929A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | ナシヨナル・ニユークリア・ラボラトリー・リミテツド | 新しい放射線検出器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100999A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-23 | Hitachi Chem Co Ltd | Heat treatment of single crystal of tungstic acid compound |
| JPS59141087A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-08-13 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 固体検出器モジユ−ル |
| US4563584A (en) * | 1982-12-29 | 1986-01-07 | General Electric Company | Solid state detector |
| JPH042989A (ja) * | 1990-04-20 | 1992-01-07 | Toshiba Corp | Ｘ線ｃｔ装置用検出器およびその製造方法 |
| JPH10291898A (ja) * | 1997-04-22 | 1998-11-04 | Furukawa Co Ltd | タングステン酸鉛単結晶 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS597679B2 (ja) * | 1979-03-28 | 1984-02-20 | 株式会社日立製作所 | シンチレ−タ用結晶及びその製造方法 |
| US4560882A (en) * | 1984-08-31 | 1985-12-24 | Regents Of The University Of California | High-efficiency X-radiation converters |
| US4883956A (en) * | 1985-12-23 | 1989-11-28 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and apparatus for gamma-ray spectroscopy and like measurements |
| US5118934A (en) * | 1990-08-03 | 1992-06-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fiber fed x-ray/gamma ray imaging apparatus |
| US6194726B1 (en) * | 1994-12-23 | 2001-02-27 | Digirad Corporation | Semiconductor radiation detector with downconversion element |
-
2001
- 2001-07-25 JP JP2001225142A patent/JP2003041244A/ja active Pending
-
2002
- 2002-07-15 DE DE10231812A patent/DE10231812A1/de not_active Withdrawn
- 2002-07-24 US US10/202,602 patent/US20030020045A1/en not_active Abandoned
- 2002-07-24 GB GB0217170A patent/GB2379665A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100999A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-23 | Hitachi Chem Co Ltd | Heat treatment of single crystal of tungstic acid compound |
| JPS59141087A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-08-13 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 固体検出器モジユ−ル |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013501929A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | ナシヨナル・ニユークリア・ラボラトリー・リミテツド | 新しい放射線検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2379665A (en) | 2003-03-19 |
| GB0217170D0 (en) | 2002-09-04 |
| US20030020045A1 (en) | 2003-01-30 |
| DE10231812A1 (de) | 2003-06-05 |
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