JP2007246653A

JP2007246653A - 蛍光材料およびそれを用いた放射線検出器

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Publication number: JP2007246653A
Application number: JP2006070966A
Authority: JP
Inventors: Taisei Matsumoto; 大成松本; Ryohei Nakamura; 良平中村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: JP5035660B2

Abstract

【課題】本発明は、高い発光強度と小さな残光を兼ね備えた蛍光材料およびそれを用いた放射線検出器を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の蛍光材料は、Ｃｅを発光元素とし、少なくともＧｄ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含んだガーネット構造の蛍光材料であって、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含み、その含有量が０．０００５ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線等の放射線を吸収し発光する蛍光材料、それを用いた放射線検出器に関するものである。

Ｘ線診断装置の一つにＸ線ＣＴ（Computed Tomography）がある。このＣＴは扇状のファンビームＸ線を照射するＸ線管と、多数のＸ線検出素子を併設したＸ線検出器とで構成される。該装置は、Ｘ線検出器に向けてＸ線管からファンビームＸ線を照射し、１回照射を行うごとに断層面に対して例えば角度を１度ずつ変えていくことによってＸ線吸収データを収集する。その後、このデ−タをコンピュータで解析することによって断層面個々の位置のＸ線吸収率を算出し、その吸収率に応じた画像を形成するものである。

従来からこのＸ線検出器としてはキセノン（Ｘｅ）ガス検出器が用いられてきている。このキセノンガス検出器はガスチャンバにキセノンガスを封入し、多数配列した電極間に電圧を印加すると共にＸ線を照射すると、Ｘ線がキセノンガスを電離し、Ｘ線の強度に応じた電流信号を取り出すことができ、それにより画像が構成される。しかし、このキセノンガス検出器では高圧のキセノンガスをガスチャンバに封入するため厚い窓が必要であり、そのためＸ線の利用効率が悪く感度が低いという問題があった。また、高解像度のＣＴを得るためには電極板の厚みを極力薄くする必要があり、そのように電極板を薄くすると外部からの振動によって電極板が振動しノイズが発生するという問題があった。

一方、ＣｄＷＯ_４単結晶、（Ｙ，Ｇｄ）_２Ｏ_３：Ｅｕ、Ｐｒ及びＧｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆ組成のセラミックス（以下ＧＯＳ：Ｐｒと称する）、或いは酸化ガドリニウム、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化セリウムを主成分としたガーネット構造を有する酸化物（以下ＧＡＧＧ：Ｃｅと称する）の多結晶セラミックスなどの蛍光材料を用いたシンチレータと、シリコンフォトダイオードを組み合わせた検出器が開発され、既に実用化されている。この検出器においては、シンチレータがＸ線を吸収すると発光し、この光をシリコンフォトダイオードが検出することによってＸ線を検出する。この際、シンチレータとなる蛍光材料は、母材中に添加された発光元素が作り出すエネルギー準位に応じた波長の光を発光する。この波長が５００ｎｍ以上の可視光である場合に、シリコンフォトダイオードの検出効率が良いため、特に感度の高いＸ線検出器となる。なお、蛍光材料の記載方法として、組成式中、：をはさんで左側に母材を、右側に発光イオンを記載した。これらの材料を用いた検出器では、検出素子を小型化し、チャンネル数を増やすことが容易であることから、キセノンガス検出器よりも解像度の高い画像を得ることが可能となる。こうした蛍光材料に要求される一般的な点としては、材料の均一性が高く、Ｘ線特性のばらつきが小さいこと、放射線劣化が小さいこと、温度など環境の変化に対して発光特性の変化が少ないこと、加工性が良く、加工劣化が小さいこと、吸湿性・潮解性がなく、化学的に安定であることなどが挙げられる。

こうしたＸ線検出器においては、Ｘ線の吸収に応じてシンチレータが発する光の強度（発光強度）が高いほど高感度となる。発光強度を大きくするためにはＸ線を充分に吸収する必要がある。また、この吸収が小さいと、シンチレータを透過するＸ線量が増加し、シリコンフォトダイオードのノイズ源となり、感度の低下の一因となる。シンチレータを透過するＸ線量を減らすためにはシンチレータを厚くする必要があるが、そうすると、検出素子の小型化ができないとともにコストが増加する。従って、薄い蛍光材料で充分なＸ線吸収をするためには、Ｘ線吸収係数が大きいことが必要である。また、発光波長における蛍光材料の透過率が低いと、発生した光のうちフォトダイオードまで届かなくなるものが増えるため、実質的に発光強度は低下する。従って、発光強度を高くするためには、シンチレータ材料となる蛍光材料には、（１）Ｘ線の吸収係数が大きいこと、（２）発光する光の透過率が高いことが要求される。

また、Ｘ線ＣＴには、解像度の向上、すなわち検出素子の小型化と、体動の影響を少なくするため走査時間の短縮が必要とされている。この場合、一つの検出素子における積分時間は短くなり、積分時間中に吸収するＸ線総量は低下することになるため、特に発光効率が高い（発光強度が大きい）ことが必要である。さらに、検出素子の時間分解能を上げるためには、Ｘ線照射停止後の発光（残光）が瞬時に小さくなることが必要となる。このためには、発光の減衰時定数及び残光強度が小さいことが必要である。ここで、発光の減衰時定数とは、Ｘ線照射を停止し、発光強度がＸ線照射中の発光強度の１／ｅになるまでの時間であり、残光強度とは、Ｘ線照射を停止し一定時間経過後の発光強度の、Ｘ線照射中の発光強度に対する比率を表す。減衰が完全に指数関数的であれば、減衰時定数が小さければ必然的に残光強度も低くなるが、実際には残光の減衰は指数関数的ではない。そのため、残光を小さくして高性能のＸ線ＣＴ装置を得るためには、減衰時定数および残光強度が共に小さい蛍光材料を用いることが必要となる。従来使用されている各種蛍光材料における、発光強度と減衰時定数、及び３０ｍｓ後の残光強度について表１に示す。

上記の材料のうち、Ｇｄ_３Ａｌ_３Ｇａ_２Ｏ_１２：Ｃｅ（ＧＡＧＧ：Ｃｅ）は、発光元素のＣｅが、Ｃｅ^３＋の５ｄ準位から４ｆ準位の許容遷移により発光する。これにより、例えば、特許文献１、特許文献２において、高い発光強度と小さな残光を兼ね備えたシンチレータ材料として、ＧＧＡＧ：Ｃｅの多結晶材料が開示されている。

特開２００１−４７５３号公報特開２００３−１１９０７０号公報

しかしながら、近年の高性能Ｘ線ＣＴにおいては、より解像度の高い断層面の画像を得るためと、人体の被爆線量を極力小さくするために、単一のＸ線検出素子がＸ線を検出するための積分時間はさらに短くなる傾向にある。このため、Ｘ線検出素子のシンチレータにおいては、残光が小さいことに対してさらに厳しい水準が要求されている。上記のＧＧＡＧ：Ｃｅの多結晶の特性も、この要求を満たすものではなかった。従って、こうした高性能Ｘ線ＣＴを実現できるだけの高い発光強度と小さな残光を兼ね備えた蛍光材料はなく、高性能Ｘ線ＣＴを得ることは困難であった。

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく、種々の希土類元素を添加し、その残光特性と発光特性とに与える影響を詳細に検討した。その結果、ＧＧＡＧ：Ｃｅに対し、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍが残光を低減する効果があることを見いだし、本発明を完成させた。

本発明の蛍光材料は、Ｃｅを発光元素とし、少なくともＧｄ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含んだガーネット構造の蛍光材料であって、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含み、その含有量が０．０００５ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下であることを特徴とする。これらの元素を添加することにより、新たな準位がこの蛍光材料の禁制帯中に形成され、残光の原因となる準位を介した電子の遷移を抑制することができる。添加量が０．０００５ｍｏｌ％未満だとＸ線停止から３００ｍｓ後の残光強度が３０ｐｐｍより大きくなり十分な効果が得られない。従って、添加量の下限は０．０００５ｍｏｌ％とした。一方、添加量が多くなりすぎると、新たに形成された準位が電子やホールのトラップ源となり、残光が増加する。また、この蛍光材料本来の発光であるＣｅ^３＋の５ｄ準位から４ｆ準位の許容遷移による発光も影響を受けるため、発光強度も変化する。また添加量が１ｍｏｌ％よりも多くなると、Ｃｅの発光よりも添加したＰｒやＳｍなどの発光が主となり、これらの元素の発光効率はＣｅよりも小さいため、添加量の増加により発光強度が著しく低下する。添加量が１ｍｏｌ％より大きくなると残光強度が３０ｐｐｍより大きくなり、また発光強度も無添加の場合と比して８０％未満に低下するため、添加量の上限を１ｍｏｌ％とした。

上記Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量を規定した理由を、以下図１〜３を参照しつつ詳述する。図１〜３では、Ｃｅを発光元素とし、少なくともＧｄ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含んだガーネット構造の蛍光材料として、（Ｇｄ_{０．９０１４}Ｌ_{０．０９６}Ｃｅ_{０．００２６}）_３．０５（Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４）_４．９５Ｏ_１２を用いた。図１はＰｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量（ｍｏｌ％）と残光強度との関係を示したものであり、図２は、図１の添加量０．０００１〜１ｍｏｌ％の範囲を示したものである（横軸は対数表示）。また、図３はＰｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量（ｍｏｌ％）と発光強度との関係を示したものである。ここで、図１および図２における残光強度は、Ｘ線照射停止から３００ｍｓ経過後の発光強度のＸ線照射中の発光強度に対する比率であり、図３における発光強度は、無添加のものを１００とした場合の相対発光強度である（以下同様）。

図１〜３から明らかなように、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍとも添加量に対する発光強度と残光強度の変化は、ほぼ同様な変化を示している。添加量が０．０５ｍｏｌ％以下の範囲では、添加量の増加に伴って新たな準位が形成され、発光元素であるＣｅにエネルギー伝達が可能になるため残光強度が低減されて発光強度が増加する。添加量が０．０５ｍｏｌ％よりも多くなると、新たに形成された準位が電子やホールのトラップ源となるため残光強度が増大し、発光強度が低下する。添加量が１ｍｏｌ％よりも多い範囲では、添加量の増加に伴って残光の増大量と発光強度の低下量に元素毎の差が出ているが、これはＣｅによる発光よりも添加元素による発光が主となるためであり、各元素の時定数が残光強度の増大量に、発光効率が発光強度の低下量に影響している。ここで、走査時間が１秒以下の高速走査のＸ線ＣＴに組み込まれるシンチレータの残光特性は、実用的には、Ｘ線停止後３００ｍｓ後において３０ｐｐｍ以下である必要があり、１０ｐｐｍ以下になることがより好ましい。したがって、図１および図２の結果より、Ｘ線停止後３００ｍｓ後の残光強度を３０ｐｐｍ以下に抑えるためには、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量は０．０００５ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下である必要があり、残光強度が１０ｐｐｍ以下となる０．００５ｍｏｌ％以上０．５ｍｏｌ％以下の添加量がより好ましい。また発光強度の観点から、相対発光強度８０％未満では放射線検出装置の感度が低下するため、相対発光強度８０％以上が得られる範囲として、添加量の上限は１ｍｏｌ％以下、より好ましくは相対発光強度９５％以上が得られる０．５ｍｏｌ％以下である。図１〜３にはそれぞれの元素を単独で添加した場合についての結果を示したが、これらの元素を複数同時に添加した場合には、それぞれの添加量の総和が０．０００５ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下のときに同様の効果が得られた。

上記蛍光材料を、ＬをＬｕ又は／及びＹとして一般式（Ｇｄ_{１−ｘ−ｚ}Ｌ_ｘＣｅ_ｚ）_３＋ａ（Ａｌ_１−ｕＧａ_ｕ）_５−ａＯ_１２と表した場合、その組成を、
（１）０＜ａ≦０．１５、
（２）０＜ｘ＜１．０、
（３）０．０００３≦ｚ≦０．０１６７（ただしｘ＋ｚ＜１．０）、
（４）０．２≦ｕ≦０．６
と構成することが望ましい。かかる蛍光材料は、Ｌｕまたは／およびＹを含み、ガーネット構造における組成を化学量論組成（ａ＝０）からずらし、０＜ａとして、ガーネット構造におけるＣサイト（８配位）元素（Ｇｄ、Ｌ、Ｃｅ）を過剰とし、Ａサイト（６配位）およびＤサイト（４配位）元素（Ａｌ、Ｇａ）をその分減らしたことに特徴がある。

ここで、残光の原因としては、Ｃｅ^３＋が形成する本来の発光をもたらす準位以外にも電子遷移が可能な準位が禁制帯中に形成され、この準位を介した電子遷移が生ずるということがある。Ｃサイト（８配位）に空孔が生じると、こうした準位が形成されるが、０＜ａとすることにより、これを抑制している。従って、これにより高い発光強度を得ながら、残光強度を低くすることができる。一方、ａが大きくなると、この蛍光材料中に、ガーネット構造とは異なるペロブスカイト相（異相）のＧｄＡｌＯ３等が形成されやすくなる。この層は発光にほとんど寄与せず、かつ母材であるガーネット相と屈折率が異なるためペロブスカイト相で光散乱が生じ、発光波長の光に対する透過率が低くなるため、この蛍光材料の発光強度を小さくする原因となる。またペロブスカイト相が生成すると、母材であるガーネット相と熱膨張率などが異なるため、クラックが発生しやすくなる。図３は、ＬとしてＬｕ、ｘ＝０．０９６、Ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１、Ｐｒ添加量０．０５ｍｏｌ％について、発光強度と残光強度のａに対する依存性を調べた結果である。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はａ＝０の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。ａ＝０の場合は発光強度は高いが、残光強度も高い。ａ＞０となると、上記の理由により、急激に残光強度が低くなる。一方、ａの増加に伴って発光強度は徐々に低下し、ａ＝０．１５の場合に相対発光強度はａ＝０の場合の８０％となる。また、ａが０．１５よりも大きくなるとペロブスカイト相が生成されるため、相対発光強度がさらに低下し、クラックも発生しやすくなる。従って、相対発光強度の下限を８０％とすると、残光強度が低く、かつ発光強度が高い蛍光材料をもたらすａの上限は０．１５となり、ａがこれよりも大きくなると残光強度は低いものの、相対発光強度が８０％よりも小さくなり、かつクラックも発生しやすくなる。

ｚは発光元素であるＣｅの組成を決定し、０．０００３≦ｚ≦０．０１６７の範囲で特に発光強度が大きくなる。ｚが０.００３未満の場合には、発光元素であるＣｅ原子の数が少なすぎる為に、吸収したＸ線のエネルギーを効率よく光エネルギーに変換することができない。０.０１６７よりも大きな場合は、Ｃｅ原子間の距離が小さくなりすぎるために、発光を伴わない、所謂濃度消光という現象が起きるために発光強度が低下する。

ｕはＡｌとＧａの組成比を決定し、０．２≦ｕ≦０．６の範囲で特に発光強度が大きくなる。ｕが０．２未満の場合には上記のペロブスカイト相が出て、発光強度が低くなる。ｕが０．６よりも大きな場合は発光強度が低下し、残光が大幅に増加する。

また、ｘを０＜ｘ＜１．０（ただしｘ＋ｚ＜１．０）としており、この蛍光材料はＬとして、Ｌｕまたは／およびＹを必ず含む。これらの元素を添加することによって、ガーネット構造におけるＣサイト（８配位）の平均イオン半径を小さくすることができ、結果として格子定数を小さくすることができるので、イオン半径の小さいＡｌがＡサイト（６配位）で安定に存在できるようになる。これにより、ａ、ｕ、およびｚが上記の範囲でペロブスカイト相が出ることを抑制している。また、特にＬとしてＬｕを含む場合は、その原子量が大きいため、この蛍光材料の密度を高くし、Ｘ線の吸収係数を大きくすることもできる。

ａの上限は上記の通り０．１５であるが、下限としては、０．０３２とすることがより好ましい。ａがこの値以下になると、蛍光材料にクラックが入りやすくなるために製造歩留まりが低下する。Ａサイト（６配位）に入っているＡｌはイオン半径が小さいため、格子歪みを大きくしている。Ｃサイト（８配位）の原子比を３より大きくすることで、過剰の希土類イオンがＡサイト（６配位）に入り、Ａサイト（６配位）の平均イオン半径を大きくして格子歪みを緩和するが、ａの値が０．０３２以下ではこの効果が十分ではなく、格子歪みによりクラックが入りやすくなる。図４は、ＬがＬｕ、ｘ＝０．０９６、ｚ＝０．００２７、ｕ＝０．４１、Ｐｒ添加量０．０５ｍｏｌ％としたときの、相対発光強度と単結晶成長における歩留まりの、ａについての依存性を調べた結果である。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はａ＝０の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。結晶歩留まりは、ＣＺ法によって結晶成長後に得られた結晶にクラックが入っていた割合を示す。相対発光強度はａが大きくなるに従って、徐々に低下していくが、結晶歩留まりはほぼ０．０３２＜ａ≦０．１５の間で高くなっている。すなわち、ａを０．０３２＜ａ≦０．１５の範囲内とすることによって、高い発光強度と、低い残光強度と、高い歩留まりとを兼ね備えることができる。ａが０．０３２以下では結晶歩留まりが悪くなり、ａが０．１５より大きいと、上記の通り、発光強度が低くなると同時に、結晶歩留まりが悪くなる。

ＬがＬｕである場合、ｘとして上記の範囲のうち、ｘを０．０３３≦ｘ≦０．５とすることによって、特に発光強度を高くすることができる。図５は、ＬがＬｕ、ａ＝０．０５、ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１、Ｐｒ添加量０．０５ｍｏｌ％としたときの、相対発光強度のｘ依存性である。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はｘ＝０．１０の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。ｘが０．１未満の場合にはペロブスカイト相（異相）が生成されるために相対発光強度が低くなり、また異相生成によりクラックも発生しやすくなる。相対発光強度の観点から、０．０３３≦ｘであることがより好ましく、異相生成によるクラック発生を防止する観点からは０．０９２５＜ｘであることがさらに好ましい。一方、ｘが大きくなると発光強度は徐々に減少する。ｘが０．５より大きいと、この蛍光材料における発光波長が短くなるため、フォトダイオードの受光感度が低下するため、実質的に相対発光強度が低くなる。

ＬがＹである場合、ｘとして上記の範囲のうち、ｘを０．０６６≦ｘ≦０．６７とすることによって、特に発光強度を高くすることができる。図６は、ＬがＹ、ａ＝０．１２、ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１、Ｐｒ添加量０．０５ｍｏｌ％としたときの、相対発光強度のｘ依存性である。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はｘ＝０．２０の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。ｘが０．２０未満の場合にはＬｕの場合と同様に、異相が生成されるために相対発光強度が低くなる。また、異相の発生によって蛍光材料にクラックも生じやすくなる。相対発光強度の観点から、０．０６６≦ｘであることがより好ましく、異相生成によるクラック発生を防止する観点からは０．２≦ｘであることがさらに好ましい。一方、ＹはＧｄと比べて軽い元素である（原子量がＧｄの１５７に対してＹは８９）ために、ｘが０．６７より大きいと、蛍光材料全体の密度が小さくなり、Ｘ線の吸収が不充分となる。

ＬとしてＬｕとＹを両方含むこともできる。その場合、ＬｕとＹの比率をｖ：（１−ｖ）（ただし０＜ｖ＜１）として、０．０９２５ｖ＋０．２（１−ｖ）＜ｘ≦０．５ｖ＋０．６７（１−ｖ）の範囲とすることによって、発光強度を高くすることができる。

以上に述べた蛍光材料において、これが単結晶である場合には、特に材料における可視光の透過率を高めることができ、結晶の厚さを大きくしても蛍光出力を取り出すことができるので好ましい。一方、多結晶である場合には、同じ組成の単結晶と比べると、この透過率が劣るために性能ではこれに比べて劣るが、低コストで蛍光材料を得ることができるので、この蛍光材料をシンチレータとして用いた場合、安価な放射線検出器を得ることができる。

本発明の放射線検出器は、放射線を吸収して発光するシンチレータと該シンチレータの発光を検出する受光素子とを有する放射線検出器であって、前記シンチレータとして上記蛍光材料を用いることを特徴とする。

すなわち、上記蛍光材料をシンチレータとして用いた場合、Ｘ線感度の低下や、Ｘ線漏れといった問題を解決することができ、高性能の放射線検出器を得ることができる。
この放射線検出器は、シンチレータと、この蛍光材料の発光を検知するための光検出器とを備えたものであり、シンチレータとして上記の蛍光材料を用いる。光検出器としては、高感度・高速応答で、かつ波長感度域が可視光から近赤外領域にあって本発明の蛍光材料とのマッチングが良いことから、ＰＩＮ型フォトダイオードを用いるのが望ましい。この検出器に使用する蛍光材料の厚さは、０.５〜１０ｍｍであることが望ましい。０.５ｍｍよりも薄くなると蛍光出力の低下・漏洩Ｘ線の増加を招く一方、１０ｍｍよりも厚くなると素子自体の重量が重くなりすぎるため、Ｘ線ＣＴのような素子を高速で回転させて使用するような用途においては好ましくない。高い蛍光出力を得て、発光した光の減衰を回避して高感度の放射線検出器を構成する観点からはシンチレータの厚さは、１.５〜３ｍｍとすることが好ましい。

本発明の蛍光材料によれば、従来のＧＧＡＧ：Ｃｅ系蛍光材料よりも残光の小さなシンチレータを提供することができる。またかかる蛍光材料をシンチレータとして用いる本発明の放射線検出器は、走査時間の短縮を通じて解像度の向上に寄与するほか、安定した検出性能も発揮しうる。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明の蛍光材料および放射線検出器は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．００６５ｇ計量した。次に、これらの素原料を湿式ボールミル混合後、Ｂ５サイズのアルミナルツボに入れ、１４００℃で２ｈ焼成し、冷却後、原料粉を十分にほぐした。得られた原料粉をゴムチューブに詰めて、加圧力９８ＭＰａで冷間静水圧プレスを行い、棒状の成形体とした。この成形体をイリジウムルツボ中で高周波溶解後、種結晶を浸漬し、引上げ速度１ｍｍ／ｈ、回転速度１０ｒｐｍとして、ＣＺ法により２インチサイズの単結晶育成を行った。育成雰囲気は２ｖｏｌ％の酸素を含む窒素ガス中で、育成方向は〈１１１〉方向とした。得られた結晶は、内周スライサーを用いて厚さ３ｍｍの板に機械加工後、１００ｖｏｌ％の酸素雰囲気中で１５００℃×２ｈの熱処理を行った。熱処理の昇温速度は３００℃／ｈとした。熱処理後、表面に光学研磨を施し、単結晶の蛍光材料を試料として作製した。作製した試料は、底面以外の面に酸化チタンを主成分とする白色塗料を塗り、図７に示すような配置でＸ線管球１、試料（蛍光材料）３、フォトダイオード５を配置し、管電圧１４０ｋＶ、管電流５ｍＡの条件で発生したＸ線を照射したときの発光強度と残光強度を測定した。

（実施例２）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．０６５３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例３）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５２５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例４）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを６．５２５２ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例５）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１３．０５０４ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例６）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｓｍ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．０１３３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例７）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｓｍ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６６６７ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例８）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．３９１５ｇ、Ｓｍ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．２６６７ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例９）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを３．９１５１ｇ、Ｓｍ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを２．６６６８ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１０）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｎｄ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５７５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１１）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｎｄ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを３．９４５１ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１２）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｄｙ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを０．０６５８ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１３）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｄｙ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを０．６５７９ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１４）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｅｒ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを０．６６５０ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１５）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｅｒ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを６．６５０３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１６）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｈｏ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを０．６６１５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１７）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｈｏ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを１０．５８４５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１８）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｔｍ（ＮＯ_３）_３・４Ｈ_２Ｏを０．０１２８ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例１９）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｔｍ（ＮＯ_３）_３・４Ｈ_２Ｏを０．６４０５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２０）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｓｍ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６６６７ｇ、Ｄｙ（ＮＯ_３）_３・５Ｈ_２Ｏを０．６５７９ｇ、Ｔｍ（ＮＯ_３）_３・４Ｈ_２Ｏを０．６４０５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２１）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４６３．７１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７９．０７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５５２ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４５８．８３ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．３３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５２５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２２）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４６３．７１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７９．０７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５５２ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４５８．８３ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．３３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを６．５２５２ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２３）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１４８９．８６ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５２５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２４）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１４８９．８６ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを６．５２５２ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２５）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１４８９．８６ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１３．０５０４ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２６）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１３２２．４３ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を２０６．６２ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．０６５３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２７）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１３２２．４３ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を２０６．６２ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５２５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２８）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１３２２．４３ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を２０６．６２ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを６．５２５２ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例２９）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８４５．４３ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５２５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例３０）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を８４５．４３ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１３．０５０４ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例３１）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１０２０．２７ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７８．７８ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を３１７．０４ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．００６５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（実施例３２）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１０２０．２７ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７８．７８ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を３１７．０４ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．６５２５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例１）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例２）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを０．００１３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例３）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを２６．１００８ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例４）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４９４．９１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７４．７７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．３３０ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４６．６７ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５７０．６３ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．４４０３ｇ、Ｓｍ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．６６７２ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例５）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１４６３．７１ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７９．０７ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５５２ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４５８．８３ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．３３ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例６）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１４８９．８６ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例７）
Ｇｄ_２Ｏ_３を３３４．８９ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１４８９．８６ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを２６．１００８ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

（比較例８）
Ｇｄ_２Ｏ_３を１０２０．２７ｇ、Ｌｕ_２Ｏ_３を１７８．７８ｇ、Ｙ_２Ｏ_３を３１７．０４ｇ、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを１０．５６７ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３を４４０．３５ｇ、Ｇａ_２Ｏ_３を５６２．５６ｇ、Ｐｒ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏを２６．１００８ｇとした以外は実施例１と同様の方法で、単結晶の蛍光材料を試料として作製し、評価した。

上記、実施例１〜３２および比較例１〜８の発光強度と残光強度の測定結果を表２に示す。なお、発光強度はＣｄＷＯ_４単結晶の発光強度を１００とした相対値で示し、残光強度はＸ線照射停止後３００ｍｓ後の発光強度とＸ線照射中の発光強度の比で示した。Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量（複数の元素を添加する場合は添加量の和）が０．０００５〜１ｍｏｌ％の実施例１〜３２では、３００ｍｓ後の残光強度を３０ｐｐｍ以下の蛍光材料が得られており、Ｌｕ添加量の多い実施例２３〜２５を除いて発光強度も大きい。実施例２３〜２５は発光強度ではやや劣るが、Ｌｕ添加量が多いため蛍光材料の密度が高いので放射線の吸収係数が大きく、また残光強度も小さいので、高エネルギーの放射線検出器に有用である。しかし、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量が０．０００５ｍｏｌ％未満または１ｍｏｌ％より大きい比較例１〜８では残光強度が大きくなっている。また、添加量が１ｍｏｌ％より大きい比較例３、４、７および８では、発光強度も大幅に低下している。

（実施例３３）
図８に本発明の蛍光材料をシンチレータとして用いた放射線検出器の一例を示す。蛍光材料３はフォトダイオード５を固定したシリコンフォトダイオード固定治具４に接着し、蛍光材料の発光を外部に逃がさないための白色塗料２で覆う。蛍光材料３の厚さは３ｍｍとし、白色塗料２にはＸ線を透過し、発光した光をよく反射する酸化チタンを主成分とする塗料を用いる。本発明の蛍光材料３がＸ線を吸収すると、従来の蛍光材料と比較して高い発光強度を有し、高い効率でフォトダイオードによって光電変換された。また、残光も従来の蛍光材料と比較して極めて小さく、放射線検出器として優れた特性を示した。

本発明の一実施形態に係る蛍光材料におけるＰｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量と残光強度との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る蛍光材料におけるＰｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量と残光強度との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る蛍光材料におけるＰｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍの添加量と発光強度との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る蛍光材料におけるａと発光強度および残光強度との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る蛍光材料における、ａと相対発光強度および単結晶育成における歩留まりとの関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る蛍光材料における、Ｌｕを含む場合のｘと発光強度との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る蛍光材料における、Ｙを含む場合のｘと発光強度との関係を示す図である。Ｘ線を照射して発光強度測定を行なった装置の構成の模式図である。本発明の放出線検出器の一実施例の構成を示す図である。

符号の説明

１：Ｘ線管球
２：白色塗料
３：蛍光材料
４：フォトダイオード固定治具
５：フォトダイオード

Claims

Ｃｅを発光元素とし、少なくともＧｄ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含んだガーネット構造の蛍光材料であって、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含み、その含有量が０．０００５ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下であることを特徴とする蛍光材料。
請求項１に記載の蛍光材料であって、前記Ｐｒ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、ＨｏおよびＴｍからなる群から選択される少なくとも１種の元素の含有量が０．００５ｍｏｌ％以上０．５ｍｏｌ％以下であることを特徴とする蛍光材料。
請求項１または２に記載の蛍光材料であって、その組成が、ＬをＬｕおよび／またはＹとして、下記一般式で表されることを特徴とする蛍光材料。
（Ｇｄ_{１−ｘ−ｚ}Ｌ_ｘＣｅ_ｚ）_３＋ａ（Ａｌ_１−ｕＧａ_ｕ）_５−ａＯ_１２（ I ）
ここで、
０＜ａ≦０．１５、
０＜ｘ＜１．０、
０．０００３≦ｚ≦０．０１６７（ただしｘ＋ｚ＜１．０）、
０．２≦ｕ≦０．６
である。
請求項３に記載の蛍光材料であって、上記一般式において、
０．０３２＜ａ≦０．１５
であることを特徴とする蛍光材料。
請求項３に記載の蛍光材料であって、上記一般式において、
ＬがＬｕの場合に、０．０９２５＜ｘ≦０．５、
ＬがＹの場合に、０．２≦ｘ≦０．６７、
ＬがＬｕおよびＹの場合には、ＬｕとＹの比率をｖ：（１−ｖ）（０＜ｖ＜１）として、
０．０９２５ｖ＋０．２（１−ｖ）＜ｘ≦０．５ｖ＋０．６７（１−ｖ）
であることを特徴とする蛍光材料。
単結晶であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蛍光材料。
放射線を吸収して発光するシンチレータと該シンチレータの発光を検出する受光素子とを有する放射線検出器であって、前記シンチレータとして請求項１乃至６のいずれかに記載の蛍光材料を用いることを特徴とする放射線検出器。