JP2006241251A - シンチレータの製造方法及びシンチレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本実施形態のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。
【選択図】 なし
Description
Lu2xGd2(1−x)−ySiO5:Cey…(1)
0.05≦x≦0.9…(2)
0.001≦y≦0.02…(3)
本実施形態のシンチレータは、母材中にセリウム(Ce)を発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる。
Lu2xGd2(1−x)−ySiO5:Cey…(1)
0.05≦x≦0.9…(2)
0.001≦y≦0.02…(3)
0.1≦x≦0.5…(4)
0.01≦y≦0.02…(5)
0.2≦x≦0.3…(6)
0.015≦y≦0.02…(7)
上記シンチレータは本実施形態のシンチレータの製造方法により好適に得られる。本実施形態のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、その溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。以下、低減工程、溶融工程及び固化工程についてそれぞれ詳細に説明する。
まず、無機固体中の塩素含有割合を低減する。無機固体中の塩素含有割合を低減するには、(1)市販の無機固体から塩素含有割合の低い無機固体を選別してもよいし、(2)市販の無機固体を精製して塩素を除去してもよいし、或いは、(3)塩素をなるべく含有しないように無機固体を合成してもよい。(1)市販の無機固体から塩素含有割合の低い無機固体を選別する方法としては、例えば、市販の無機固体のイオン分析を行い、塩素含有割合の低い無機固体を選別する方法が挙げられる。(2)市販の無機固体を精製して塩素を除去する方法としては、例えば、市販の無機固体を空気中1000℃程度で焼結させることにより塩素を除去する方法が挙げられる。(3)塩素をなるべく含有しないように無機固体を合成する方法としては、例えば、硝酸塩等を使用して共沈させる方法ではなくイオン交換法を用いて塩素含有割合の低い無機固体を合成する方法が挙げられる。
次に、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る。具体的には、例えば、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を溶融させる。
次に、上記溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る。
成長工程では、溶融工程で得られた溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶が浸漬された溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の所定の結晶面に沿って結晶を成長させてインゴットを得ることが好ましい。種結晶及びインゴットは単結晶であることが好ましい。
切断工程では、成長工程で得られたインゴットを所望の形状及び大きさに切り出すことが好ましい。このようにして、本実施形態のシンチレータが得られる。
溶融工程では、るつぼ17中に、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を出発原料として投入し、高周波誘導コイル15に高周波誘導電力を印加することにより、溶融液18を得る。
<成長工程>
成長工程では、まず、高周波誘導加熱炉14の上方から、先端に種結晶2が固定された引き上げ棒12を溶融液18中に浸漬することによって種結晶2を溶融液18中に浸漬させる。その後、引き上げ棒12を引き上げながら、種結晶2周囲の溶融液を結晶化させ、結晶を成長させる。これにより、シンチレータを得るための単結晶インゴット1が形成される。このとき、抵抗加熱ヒータ13の加熱出力を調節し、溶融液18から引き上げられる単結晶インゴット1を、その断面が所定の直径となるように成長させることが好ましい。その後、抵抗加熱ヒータ13の加熱出力を調節し、単結晶インゴット1を冷却することが好ましい。
切断工程では、単結晶インゴット1を、所望の形状及び大きさに切り出す。このようにして上述のシンチレータが得られる。
まず、市販の酸化ルテチウム(信越化学社製)を、空気中1000℃で焼結し、精製して塩素含有割合が約50質量ppmの酸化ルテチウム(Lu2O3、純度99.99質量%)を得た(低減工程)。
低減工程において、塩素含有割合が約50質量ppmの酸化ルテチウム(Lu2O3、純度99.99質量%)に代えて塩素含有割合が約300質量ppmの酸化ルテチウム(Lu2O3、純度99.99質量%)を得たこと以外は実施例1と同様にしてシンチレータのサンプルを得た。
低減工程を経ずに、塩素含有割合が約50質量ppmの酸化ルテチウム(Lu2O3、純度99.99質量%)に代えて塩素含有割合が1000質量ppm以上の酸化ルテチウム(Lu2O3、純度99.99質量%)をそのまま用いたこと以外は実施例1と同様にしてシンチレータのサンプルを得た。
実施例1及び2ではそれぞれ3つのサンプルを抜き出し、比較例1では1つのサンプルを抜き出して、各サンプルについて、(1)蛍光出力、(2)エネルギー分解能、及び(3)蛍光減衰時間について評価を行った。
Claims (6)
- 無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、
前記低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、
前記溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程と、
を含む、シンチレータの製造方法。 - 前記シンチレータは単結晶である、請求項1に記載のシンチレータの製造方法。
- 前記母材が、ルテチウムを含む希土類珪酸塩結晶である、請求項1又は2に記載のシンチレータの製造方法。
- 前記希土類珪酸塩結晶がガドリニウムを更に含む、請求項3に記載のシンチレータの製造方法。
- 前記シンチレータが、下記一般式(1)で表される化学組成を有し、かつ、下記式(2)及び(3)で表される条件を同時に満たしている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシンチレータの製造方法。
Lu2xGd2(1−x)−ySiO5:Cey…(1)
0.05≦x≦0.9…(2)
0.001≦y≦0.02…(3) - 母材中にセリウムを発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる、シンチレータ。
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