JP2013040274A - Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same - Google Patents

Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013040274A
JP2013040274A JP2011177774A JP2011177774A JP2013040274A JP 2013040274 A JP2013040274 A JP 2013040274A JP 2011177774 A JP2011177774 A JP 2011177774A JP 2011177774 A JP2011177774 A JP 2011177774A JP 2013040274 A JP2013040274 A JP 2013040274A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scintillator
garnet
type crystal
crystal
light emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011177774A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kei Kamata
圭 鎌田
Hiroki Sato
浩樹 佐藤
Kosuke Tsutsumi
浩輔 堤
Takanori Endo
貴範 遠藤
Shigeki Ito
繁記 伊藤
Akira Yoshikawa
彰 吉川
Takeyuki Yanagida
健之 柳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Furukawa Co Ltd
Original Assignee
Tohoku University NUC
Furukawa Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC, Furukawa Co Ltd filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2011177774A priority Critical patent/JP2013040274A/en
Publication of JP2013040274A publication Critical patent/JP2013040274A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a garnet type crystal for a scintillator suitably applied to a radiation detector and having a short fluorescent lifetime.SOLUTION: The garnet type crystal for the scintillator is represented by general formula (I): LuPrYAlGaO, provided that 0.0001≤x≤0.15, 0.3≤Y≤3, and 1≤z≤3.

Description

本発明は、シンチレータ用ガーネット型結晶、およびこれを用いる放射線検出器に関する。   The present invention relates to a garnet crystal for a scintillator and a radiation detector using the same.

シンチレータ単結晶はγ線、X線、α線、中性子線等を検出する放射線検出器に用いられ、このような放射線検出器は、陽電子放射断層撮影(PET)装置やX線コンピュータ断層装置(CT装置)などの医療画像装置、高エネルギー物理分野における各種放射線計測装置、資源探査装置などに幅広く応用されている。一般に、放射線検出器は、γ線、X線、α線、中性子線を吸収し、シンチレーション光に変換するシンチレータと、シンチレータ光を受光し、電気信号等に変換する受光素子から構成される。例えば、高エネルギー物理やPETイメージングシステムでは、シンチレータと、核崩壊によって発生する放射線との衝突に基づいて画像が作成される。また、陽電子放射断層撮影法において、被検体内の陽電子(ポジトロン)と対応する電子との相互作用から生じるガンマ線がシンチレータの中へ入って、光検出器によって検出することのできるフォトンに変換される。例えば、被検体内の特定の位置から放出されたフォトンはフォトダイオード(PD)、シリコンフォトマルチプライヤー(Si−PM)、もしくは光電子増倍管(PMT)、または他の光検出器を使用して、検出することができる。   Scintillator single crystals are used in radiation detectors that detect γ-rays, X-rays, α-rays, neutrons, etc., and such radiation detectors can be used for positron emission tomography (PET) devices or X-ray computed tomography devices (CT). It is widely applied to medical imaging devices such as devices, various radiation measuring devices in the field of high energy physics, and resource exploration devices. Generally, a radiation detector is composed of a scintillator that absorbs γ rays, X rays, α rays, and neutron rays and converts them into scintillation light, and a light receiving element that receives the scintillator light and converts it into an electrical signal or the like. For example, in high energy physics and PET imaging systems, an image is created based on a collision between a scintillator and radiation generated by nuclear decay. Also, in positron emission tomography, gamma rays resulting from the interaction of positrons in the subject and the corresponding electrons enter the scintillator and are converted into photons that can be detected by a photodetector. . For example, photons emitted from a specific location within the subject can be detected using a photodiode (PD), silicon photomultiplier (Si-PM), or photomultiplier tube (PMT), or other photodetector. Can be detected.

そこで、これらの放射線検出器に適するシンチレータには、検出効率の点から密度が高く原子番号が大きいこと(光電吸収比が高いこと)、高速応答の必要性や高エネルギー分解能の点から発光量が多く、蛍光寿命(蛍光減衰時間)が短いことが望まれる。   Therefore, the scintillators suitable for these radiation detectors have a high density and a high atomic number (high photoelectric absorption ratio) from the viewpoint of detection efficiency, and a light emission level from the viewpoint of high-speed response and high energy resolution. In many cases, it is desired that the fluorescence lifetime (fluorescence decay time) is short.

現在、各種放射線検出器へ応用される好ましいシンチレータとして、ガーネット構造を有するシンチレータがある。ガーネット構造を有するシンチレータは、化学的に安定で、劈開性や潮解性が無く、加工性に優れるという利点がある。例えば、特許文献1、非特許文献2に記載の、Pr3+の4f5d準位からの発光を利用するガーネット構造を持つシンチレータは、蛍光寿命が40ns程度以下と短い。例えば、Pr添加LuAl12(Pr:LuAG)では、発光量19000photon/MeV程度、蛍光寿命20ns程度、密度6.7g/cmと優れた特性を示す。また、非特許文献2ではPr:LuAGのAlサイトにGaを置換することで欠陥を低減し、長寿命発光成分を低減する技術が開示されている。 Currently, there is a scintillator having a garnet structure as a preferable scintillator applied to various radiation detectors. A scintillator having a garnet structure has the advantages that it is chemically stable, has no cleavage and deliquescence, and has excellent workability. For example, scintillators having a garnet structure that utilizes light emission from the 4f5d level of Pr 3+ described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 have a short fluorescence lifetime of about 40 ns or less. For example, Pr-added Lu 3 Al 5 O 12 (Pr: LuAG) exhibits excellent characteristics such as a light emission amount of about 19000 photon / MeV, a fluorescence lifetime of about 20 ns, and a density of 6.7 g / cm 3 . Non-Patent Document 2 discloses a technique for reducing defects by replacing Ga with an Al site of Pr: LuAG to reduce a long-life light-emitting component.

国際公開第2006/049284号パンフレットInternational Publication No. 2006/049284 Pamphlet

Winicjusz Drozdowski,Pieter Dorenbos,Johan T.M.de Haas,Renata Drozdowska,Alan Owens,Kei Kamada,Kousuke Tsutsumi,Yoshiyuki Usuki,Takayuki Yanagida,and Akira Yoshikawa,IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE,VOL.55,NO.4,(2008)2420−2424Winicjuz Drozdowski, Pieter Dorenbos, Johan T. M.M. de Haas, Renata Drozdowska, Alan Owens, Kei Kamada, Kosuke Tsusumumi, Yoshiyuki Uuki, Takayuki Yanagida ECL ESC 55, NO. 4, (2008) 2420-2424 H.Ogino,K.Kamada and A.Yoshikawa,et Al.,IEEE Trans.Nucl.Sci.,55(2008)1197H. Ogino, K .; Kamada and A.K. Yoshikawa, et al. , IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 (2008) 1197

しかしながら、本発明者の知見によれば、特許文献1の技術では、20ns程度の早い蛍光寿命成分と同時に、100ns以上の長寿命発光成分が全発光量に対し70%以上の割合で存在するという問題が明らかとなった。   However, according to the knowledge of the present inventor, in the technique of Patent Document 1, a long-lived light emitting component of 100 ns or more is present at a ratio of 70% or more with respect to the total light emission amount simultaneously with a fluorescent life component of about 20 ns. The problem became clear.

非特許文献1に記載の技術では、Pr:LuAGのAlサイトにGaを置換することで欠陥を低減し、当該の長寿命発光成分を低減できるものの、発光量が減少するという問題がある。   Although the technique described in Non-Patent Document 1 can reduce defects by substituting Ga for the Al site of Pr: LuAG and reduce the long-life light-emitting component, there is a problem that the light emission amount is reduced.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放射線検出器に好適に適用できる、高発光量かつ蛍光寿命が短く、長寿命発光成分の少ないシンチレータ用ガーネット型結晶を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a garnet-type crystal for a scintillator that can be suitably applied to a radiation detector, has a high emission amount, a short fluorescence lifetime, and a long lifetime emission component. .

上記課題を解決する本発明によれば、
一般式(1):
Lu3−x−YPrAl5−zGa12 (I)
(式(I)中、0.0001≦x≦0.15、0.3≦y≦3、1≦z≦3である)
で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶が提供される。
According to the present invention for solving the above problems,
General formula (1):
Lu 3-x-Y Pr x Y y Al 5-z Ga z O 12 (I)
(In the formula (I), 0.0001 ≦ x ≦ 0.15, 0.3 ≦ y ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 3)
A garnet-type crystal for a scintillator represented by:

また、本発明によれば、上記のシンチレータ用ガーネット型結晶から構成されるシンチレータと、前記シンチレータの発光を検出する受光器とを備える、放射線検出器が提供される。   Moreover, according to this invention, a radiation detector provided with the scintillator comprised from said garnet-type crystal | crystallization for scintillators, and the light receiver which detects light emission of the said scintillator is provided.

本発明によれば、Prを発光元素とし、AlとOとを必須成分とし、かつ、Gaを含むガーネット型結晶に、YあるいはLuを含ませたことにより、エネルギーバンド構造が最適化され、Pr3+の4f5d発光が促進され、結果として蛍光寿命が短くなり、長寿命発光成分が減少するとともに、発光量が高くなる。したがって、放射線検出器に好適に適用できる、蛍光寿命が短く、高発光量かつ長寿命発光成分の少ないシンチレータ用ガーネット型結晶が実現可能となる。 According to the present invention, Pr is a light emitting element, Al and O are essential components, and Y or Lu is contained in a garnet-type crystal containing Ga, thereby optimizing the energy band structure. 3+ 4f5d light emission is promoted, and as a result, the fluorescence lifetime is shortened, the long-life light emission component is decreased, and the light emission amount is increased. Therefore, it is possible to realize a garnet crystal for a scintillator that can be suitably applied to a radiation detector and has a short fluorescence lifetime, a high light emission amount and a long lifetime light emission component.

本発明によれば、放射線検出器に好適に適用できる、高発光量かつ蛍光寿命が短く、長寿命発光成分の少ない、シンチレータ用ガーネット型結晶が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the garnet-type crystal | crystallization for scintillators which can be applied suitably for a radiation detector and has a high light emission amount, a short fluorescence lifetime, and a long lifetime light emission component is provided.

本発明のシンチレータ用ガーネット型結晶をγ線励起させたときの発光量及び蛍光減衰時間を測定する装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the apparatus which measures the light-emission quantity and fluorescence decay time when the garnet-type crystal for scintillators of this invention is excited by a gamma ray. 本発明のシンチレータ用ガーネット型結晶をγ線励起させたときに発光量が高くなり、発光する蛍光寿命が短寿命であり、かつ、長寿命成分が低減する原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle that the emitted light amount becomes high when the garnet-type crystal for scintillators of the present invention is excited by γ-rays, the fluorescence lifetime of light emission is short, and the long-life component is reduced. マイクロ引下げ法で作製したLu1.97Pr0.03AlGa12結晶及びLu1.97Pr0.03AlGa12結晶の発光スペクトルを示す図である。Is a graph showing an emission spectrum of Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 4 Ga 1 O 12 crystals was produced and Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 3 Ga 2 O 12 crystals in the micro-pulling-down method.

以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るシンチレータ用ガーネット型結晶は、以下の
一般式(I)で表される。
Lu3−x−YPrAl5−zGa12 (I)
(式(I)中、0.0001≦x≦0.15、0.3≦y≦3、1≦z≦3である。)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The scintillator garnet-type crystal according to the embodiment of the present invention is represented by the following general formula (I).
Lu 3-x-Y Pr x Y y Al 5-z Ga z O 12 (I)
(In the formula (I), 0.0001 ≦ x ≦ 0.15, 0.3 ≦ y ≦ 3, and 1 ≦ z ≦ 3.)

上記式(I)で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶において、Prの濃度xは、0.0001≦x≦0.15であり、好ましくは、0.001≦x≦0.10であり、より好ましくは、0.015≦x≦0.09である。このように、一般式(I)において好適なPrの値をとることで、Pr3+の4f5d準位からの発光が促進され、結果として蛍光寿命が短くなり、長寿命発光成分が減少するとともに、発光量が高くなる。 In the garnet-type crystal for scintillator represented by the above formula (I), the Pr concentration x is 0.0001 ≦ x ≦ 0.15, preferably 0.001 ≦ x ≦ 0.10. Preferably, 0.015 ≦ x ≦ 0.09. Thus, by taking a suitable Pr value in the general formula (I), the emission of light from the 4f5d level of Pr 3+ is promoted, and as a result, the fluorescence lifetime is shortened and the long-life emission component is reduced. The amount of luminescence increases.

上記式(I)で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶において、Gaの濃度zは、1≦z≦3であり、より好ましいzの範囲は、1≦z≦2.5である。
このように、一般式(I)において好適なY,Gaをとることで、蛍光寿命が短くなり、長寿命発光成分が減少するとともに、発光量が高くなる。
In the garnet-type crystal for scintillator represented by the above formula (I), the Ga concentration z is 1 ≦ z ≦ 3, and a more preferable range of z is 1 ≦ z ≦ 2.5.
Thus, by taking Y and Ga suitable in the general formula (I), the fluorescence lifetime is shortened, the long-life luminescence component is decreased, and the light emission amount is increased.

また、上記式(I)で表されるガーネット型結晶の発光量は、18000photon/MeV以上で得ることができ、より好ましくは、20000photon/MeV以上で得ることができる。
本発明において、発光量とは、φ3×2mmサイズの結晶を25℃で測定したものをいい、例えば、図1のような測定装置を用いて測定することができる。この測定装置では、暗箱10内に、Cs137γ線源11と、測定サンプルであるシンチレータ12と、光電子増倍管14とが備えられている。シンチレータ12は、光電子増倍管14に、テフロンテープ13を用いて物理的に固着されるとともに、光学接着剤等により光学接着されている。そして、Cs137γ線源11から、622keVのγ線をシンチレータ12に照射し、光電子増倍管14より出力される、パルス信号を前置増幅器15、波形整形増幅器16へと入力し、増幅・波形整形し、さらにマルチチャンネルアナライザ17へと入力し、パーソナルコンピュータ18を用いてCs137γ線励起のエネルギースペクトルを取得する。得られたエネルギースペクトル中の光電吸収ピークの位置を既知のシンチレータであるCe:LYSO(発光量:30000photon/MeV)と比較し、光電子増倍管14の波長感度をそれぞれ考慮し、発光量を最終的に算出する。
この測定方法では、シンチレーションカウンティング法による発光量を測定しており、放射線に対する光電変換効率を求めることができる。そのため、シンチレータが持つ固有の発光量を測定することができる。
Further, the light emission amount of the garnet-type crystal represented by the above formula (I) can be obtained at 18000 photon / MeV or more, and more preferably at 20000 phototon / MeV or more.
In the present invention, the light emission amount refers to a crystal of φ3 × 2 mm size measured at 25 ° C., and can be measured using, for example, a measuring apparatus as shown in FIG. In this measurement apparatus, a Cs137γ ray source 11, a scintillator 12 as a measurement sample, and a photomultiplier tube 14 are provided in a dark box 10. The scintillator 12 is physically fixed to the photomultiplier tube 14 using a Teflon tape 13 and optically bonded by an optical adhesive or the like. The Cs 137 γ-ray source 11 irradiates the scintillator 12 with 622 keV γ-rays, and the pulse signal output from the photomultiplier tube 14 is input to the preamplifier 15 and the waveform shaping amplifier 16 to be amplified and amplified. The waveform is shaped and input to the multi-channel analyzer 17, and the energy spectrum of Cs 137 γ-ray excitation is acquired using the personal computer 18. The position of the photoelectric absorption peak in the obtained energy spectrum is compared with Ce: LYSO (light emission amount: 30000 photon / MeV), which is a known scintillator, and the light emission amount is determined in consideration of the wavelength sensitivity of the photomultiplier tube 14 respectively. Calculate automatically.
In this measurement method, the amount of light emitted by the scintillation counting method is measured, and the photoelectric conversion efficiency with respect to radiation can be obtained. Therefore, it is possible to measure the specific light emission amount of the scintillator.

上記式(I)で表されるガーネット型結晶は、0.3≦y≦3、1≦z≦3であるため、γ線励起による蛍光発光の蛍光寿命(蛍光減衰時間)を25ナノ秒以下、好ましくは、22ナノ秒以下、より好ましくは、20ナノ秒以下にすることができる。また、このガーネット型結晶は、0.3≦y≦3、1≦z≦3であるため、長寿命成分も顕著に低減することができ、例えば、蛍光寿命が100ナノ秒を超える長寿命成分の発光量を、蛍光成分全体の発光量に対して40%以下にすることができるが、好ましくは10%以下にすることができ、蛍光寿命が100ナノ秒を超える長寿命成分を有しないことが特に好ましい。   Since the garnet-type crystal represented by the above formula (I) has 0.3 ≦ y ≦ 3 and 1 ≦ z ≦ 3, the fluorescence lifetime (fluorescence decay time) of fluorescence emission by γ-ray excitation is 25 nanoseconds or less. , Preferably 22 nanoseconds or less, more preferably 20 nanoseconds or less. In addition, since this garnet-type crystal satisfies 0.3 ≦ y ≦ 3 and 1 ≦ z ≦ 3, the long-life component can be remarkably reduced. For example, the long-life component having a fluorescence lifetime exceeding 100 nanoseconds The light emission amount of the fluorescent component can be 40% or less with respect to the total light emission amount of the fluorescent component, but can be preferably 10% or less, and has no long-life component with a fluorescence lifetime exceeding 100 nanoseconds. Is particularly preferred.

1≦zであること、即ち、Gaが1以上の場合に、蛍光寿命を短くでき、かつ、長寿命成分を低減でき、発光量が高くできる理由は、以下のように推察することができる。
一般的にガーネット型結晶は化学式C12で表される立方晶の結晶構造を有し、図2のような模式図で示される。ここでCはドデカヘドラル(DodechahedrAl)サイト、Aはオクタヘドラル(OctahedrAl)サイト、Dはテトラヘドラル(TetrahedrAl)サイトで、各サイトがO2−イオンで囲まれている。例えば、Lu、Al、Oから構成されるルテチウムアルミニウムガーネットではLuAlAl12のように表記される。より一般的にはLuAl12と簡易的に表記され、Luがドデカヘドラルサイトに、Alはオクタヘドラル及びテトラヘドラルサイトに配置することが知られている。ここで、例えばLuAl12におけるAlのサイトにGaを置換した場合には、Gaはオクタヘドラル及びテトラヘドラルサイトにランダムに置換されることが知られている。また、Y,Lu,Yb、Gdといった希土類元素をLuのサイトに置換した場合には、ドデカヘドラルサイトに置換されることが知られている。例えば、LuAl12におけるAlのサイトにGaを置換した場合,結晶格子が変化し、格子定数はLuAl12で11.90Å、LuGa12で12.18Åといったように変化する。このように、AlのサイトへのGa置換により、結晶格子が変化すると、結晶場が変化し、エネルギーバンド構造も変化することになる。Ga濃度が増加するとバンドギャップが小さくなり、かつPr3+の5d準位が伝導体により近接する。また、Y濃度が増加するとPr3+の5d準位が伝導体から離れる。
上記一般式(I)で表されるガーネット型結晶では、最適なYおよびGa置換量をとることで、エネルギーバンド構造が最適化され、Pr3+の4f5dのエネルギー準位からの発光が促進され発光量が高くなる。さらに、蛍光寿命が短寿命化され、かつ長寿命成分が低減するものと考えられる。
The reason why 1 ≦ z, that is, when Ga is 1 or more, can shorten the fluorescence lifetime, reduce the long-life component, and increase the light emission amount can be inferred as follows.
In general, a garnet-type crystal has a cubic crystal structure represented by a chemical formula C 3 A 2 D 3 O 12 , and is represented by a schematic diagram as shown in FIG. Here, C is a DodechahedrAl site, A is an OctahedrAl site, D is a TetrahedrAl site, and each site is surrounded by O 2− ions. For example, in a lutetium aluminum garnet composed of Lu, Al, and O, it is expressed as Lu 3 Al 2 Al 3 O 12 . More generally, it is simply expressed as Lu 3 Al 5 O 12, and it is known that Lu is arranged at the dodecahedral site and Al is arranged at the octahedral and tetrahedral sites. Here, for example, when Ga is substituted at the site of Al in Lu 3 Al 5 O 12, it is known that Ga is randomly substituted with octahedral and tetrahedral sites. Further, it is known that when a rare earth element such as Y, Lu, Yb, or Gd is replaced with a Lu site, it is replaced with a dodecahedral site. For example, when Ga is substituted at the Al site in Lu 3 Al 5 O 12 , the crystal lattice changes, and the lattice constants are 11.90 Å for Lu 3 Al 5 O 12 and 12.18 で for Lu 3 Ga 5 O 12. To change. Thus, when the crystal lattice changes due to the substitution of Ga to the Al site, the crystal field changes and the energy band structure also changes. As the Ga concentration is increased, the band gap is reduced and the 5d 1 level of Pr 3+ is closer to the conductor. Further, as the Y concentration increases, the 5d 1 level of Pr 3+ leaves the conductor.
In the garnet-type crystal represented by the general formula (I), the energy band structure is optimized by taking the optimum amount of Y and Ga substitution, and light emission from the energy level of Pr 3+ 4f5d is promoted. The amount becomes higher. Further, it is considered that the fluorescence lifetime is shortened and the long-life component is reduced.

本発明において、γ線励起による蛍光発光の蛍光減衰時間は、例えば、上述の図1で示す測定装置を用いて測定することができる。具体的には、Cs137γ線源11からγ線をシンチレータ12に照射し、デジタルオシロスコープ19を用いて、光電子増倍管14より出力されるパルス信号を取得し、蛍光減衰成分を解析することで、各蛍光減衰成分の蛍光減衰時間、及び、蛍光寿命成分全体の発光量に対する各蛍光減衰成分の発光量の割合を算出することができる。 In the present invention, the fluorescence decay time of fluorescence emission by γ-ray excitation can be measured using, for example, the measurement apparatus shown in FIG. More specifically, the scintillator 12 is irradiated with γ-rays from the Cs 137 γ-ray source 11, the pulse signal output from the photomultiplier tube 14 is acquired using the digital oscilloscope 19, and the fluorescence decay component is analyzed. Thus, the fluorescence decay time of each fluorescence decay component and the ratio of the light emission amount of each fluorescence decay component to the light emission amount of the entire fluorescence lifetime component can be calculated.

具体的には図1で示す測定装置を用いて測定された電圧パルス信号の蛍光寿命成分に対して、下記式(II)の関数を用いて非線形回帰曲線を描いた場合に、実測値との相関係数Rの2乗値が0.98以上とする。
I(t)=A1*exp(−t/t)+A2*exp(−t/t)+y (II)
〔式中、tは時間、A1は蛍光寿命の第一成分の強度、tは第一成分の寿命、A2は蛍光寿命の第二成分の強度、tは第二成分の寿命、yはバックグランド値である。〕
蛍光寿命の第一成分の発光量はA1*t1、蛍光寿命の第二成分の発光量はA2*tであらわされ、蛍光成分全体の発光量はA1*t+A2*tであらわされる。
Specifically, when a nonlinear regression curve is drawn using the function of the following formula (II) for the fluorescence lifetime component of the voltage pulse signal measured using the measuring apparatus shown in FIG. The square value of the correlation coefficient R is 0.98 or more.
I (t) = A1 * exp (−t / t 1 ) + A2 * exp (−t / t 2 ) + y 0 (II)
Wherein, t is time, the intensity of the first component of A1 is fluorescence lifetime, t 1 is the life of the first component, A2 is the intensity of the second component of the fluorescence lifetime, t 2 is the lifetime of the second component, y 0 Is the background value. ]
Emission amount A1 * t 1 of the first component of the fluorescence lifetime, the light emission amount of the second component of the fluorescence lifetime is expressed by A2 * t 2, the light emission amount of the whole fluorescent components represented by A1 * t 1 + A2 * t 2 It is.

本発明のガーネット型結晶は、ガンマ線により励起されて発する蛍光波長が200〜350nm、好ましくは200〜320nmであると、高速応答の放射線検出の用途に好適に用いることができる。   The garnet-type crystal of the present invention can be suitably used for radiation detection with a fast response when the fluorescence wavelength emitted by being excited by gamma rays is 200 to 350 nm, preferably 200 to 320 nm.

つづいて、本発明のガーネット型結晶の製造方法について、以下に説明する。いずれの組成の結晶の製造方法においても、出発原料としては、一般的な酸化物原料が使用可能であるが、シンチレータ用単結晶として使用する場合、99.99%以上(4N以上)の高純度原料を用いることが特に好ましく、これらの出発原料を、融液形成時に目的の組成となるように秤量、混合したものを用いる。さらにこれらの原料中には、特に目的とする組成以外の不純物が極力少ない(例えば、1ppm以下)ものが特に好ましい。特に発光波長付近に発光を有する元素(例えば、Tbなど)を極力含まない原料を用いることが好ましい。   Next, the method for producing the garnet-type crystal of the present invention will be described below. In any method for producing a crystal, a general oxide raw material can be used as a starting material, but when used as a single crystal for a scintillator, it has a high purity of 99.99% or higher (4N or higher). It is particularly preferable to use raw materials, and these starting materials are weighed and mixed so as to have a target composition when forming a melt. Further, among these raw materials, those having particularly few impurities (for example, 1 ppm or less) other than the target composition are particularly preferable. In particular, it is preferable to use a raw material that contains as little an element (such as Tb) that emits light near the emission wavelength.

結晶の育成は、不活性ガス(例えば、Ar、N、He等)雰囲気下で行うことが好ましい。または、不活性ガス(例えば、Ar、N、He等)と酸素ガスとの混合ガスを使用してもよい。ただし、この混合ガスの雰囲気下で結晶の育成を行う場合、坩堝の酸化を防ぐ目的で、酸素の分圧は2%以下であることが好ましい。なお、結晶成長後のアニールなどの後工程においては、酸素ガス、不活性ガス(例えば、Ar、N、He等)、および不活性ガス(例えば、Ar、N、He等)と酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。混合ガスを用いる場合、酸素分圧は2%以下という制限は受けず、酸素分圧0%から100%までいずれの混合比のものを使用してもよい。 Crystal growth is preferably performed in an inert gas (eg, Ar, N 2 , He, etc.) atmosphere. Alternatively, a mixed gas of an inert gas (for example, Ar, N 2 , He, etc.) and oxygen gas may be used. However, when the crystal is grown in the atmosphere of this mixed gas, the partial pressure of oxygen is preferably 2% or less for the purpose of preventing oxidation of the crucible. Note that in post-processes such as annealing after crystal growth, oxygen gas, inert gas (eg, Ar, N 2 , He, etc.), inert gas (eg, Ar, N 2 , He, etc.), and oxygen gas A mixed gas can be used. When a mixed gas is used, the oxygen partial pressure is not limited to 2% or less, and any mixture ratio of oxygen partial pressure from 0% to 100% may be used.

本実施形態の酸化物のガーネット型結晶の製造方法としては、マイクロ引き下げ法に加え、チョコラルスキー法(引き上げ法)、ブリッジマン法、帯溶融法(ゾーンメルト法)、縁部限定薄膜供給結晶成長(EFG法)及び熱間静水圧プレス燒結法等が挙げられるが、これらに限定されない。   The oxide garnet-type crystal manufacturing method of the present embodiment includes a micro pull-down method, a chocolate lasky method (pull-up method), a Bridgman method, a band melting method (zone melt method), and an edge-limited thin film supply crystal growth (EFG method) and hot isostatic pressing method, and the like, but are not limited thereto.

また、使用できる坩堝およびアフターヒータの材料としては、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金が挙げられる。   Examples of the crucible and afterheater material that can be used include platinum, iridium, rhodium, rhenium, and alloys thereof.

シンチレータ用結晶の製造においては、さらに高周波発振機、集光加熱器、および抵抗加熱機を使用してもよい。   In manufacturing the scintillator crystal, a high-frequency oscillator, a condenser heater, and a resistance heater may be further used.

以下に本実施形態の酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法について、マイクロ引き下げ法を用いた結晶製造法を一例として示すが、これに限定されるものではない。   Hereinafter, a method for producing a single crystal for an oxide scintillator of the present embodiment will be described by way of example of a crystal production method using a micro pull-down method, but is not limited thereto.

マイクロ引き下げ法については、高周波誘導加熱による雰囲気制御型マイクロ引き下げ装置を用いて行うことができる。マイクロ引き下げ装置は、坩堝と、坩堝底部に設けた細孔から流出する融液に接触させる種を保持する種保持具と、種保持具を下方に移動させる移動機構と、移動機構の移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段とを具備した単結晶製造装置である。このような単結晶製造装置によれば、坩堝直下に固液界面を形成し、下方向に種結晶を移動させることで、結晶を作製することができる。   The micro pull-down method can be performed using an atmosphere control type micro pull-down apparatus using high-frequency induction heating. The micro pull-down device includes a crucible, a seed holder that holds the seed that comes into contact with the melt flowing out from the pores provided at the bottom of the crucible, a moving mechanism that moves the seed holder downward, and a moving speed control of the moving mechanism This is a single crystal manufacturing apparatus comprising an apparatus and induction heating means for heating the crucible. According to such a single crystal manufacturing apparatus, a crystal can be produced by forming a solid-liquid interface immediately below the crucible and moving the seed crystal downward.

上記のマイクロ引き下げ法装置において、坩堝は、カーボン、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金製である。また、坩堝底部外周にカーボン、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金からなる発熱体であるアフターヒータが配置される。坩堝及びアフターヒータの誘導加熱手段の出力調整により、発熱量を調整することによって、坩堝底部に設けた細孔から引き出される融液の固液境界領域の温度およびその分布を制御することができる。   In the above-described micro-pulling-down apparatus, the crucible is made of carbon, platinum, iridium, rhodium, rhenium, or an alloy thereof. Further, an after heater which is a heating element made of carbon, platinum, iridium, rhodium, rhenium, or an alloy thereof is disposed on the outer periphery of the bottom of the crucible. By adjusting the output of the induction heating means of the crucible and afterheater, the temperature of the solid-liquid boundary region of the melt drawn from the pores provided at the bottom of the crucible and its distribution can be controlled by adjusting the heat generation amount.

上記の雰囲気制御型マイクロ引き下げ装置は、チャンバーの材質にはステンレス鋼(SUS)、窓材には石英を採用し、雰囲気制御を可能にするため、ロータリーポンプを具備し、ガス置換前において、真空度が0.13Pa(1×10−3Torr)以下にすることを可能にした装置である。また、チャンバーへは付随するガスフローメータにより精密に調整された流量でAr、N、H、Oガス等を導入できるものである。 The above atmosphere control type micro pull-down apparatus employs stainless steel (SUS) as the material of the chamber and quartz as the window material, and is equipped with a rotary pump to enable the atmosphere control. It is an apparatus that enables the degree to be 0.13 Pa (1 × 10 −3 Torr) or less. In addition, Ar, N 2 , H 2 , O 2 gas, etc. can be introduced into the chamber at a flow rate precisely adjusted by an accompanying gas flow meter.

この装置を用いて、上述の方法にて準備した原料を坩堝に入れ、炉内を排気して高真空にした後、ArガスもしくはArガスとOガスとの混合ガスを炉内に導入することにより、炉内を不活性ガス雰囲気もしくは低酸素分圧雰囲気とし、高周波誘導加熱コイルに高周波電力を徐々に印加することにより坩堝を加熱して、坩堝内の原料を完全に融解する。 Using this apparatus, the raw material prepared by the above method is put into a crucible, the inside of the furnace is evacuated to a high vacuum, and then Ar gas or a mixed gas of Ar gas and O 2 gas is introduced into the furnace. Thus, the inside of the furnace is set to an inert gas atmosphere or a low oxygen partial pressure atmosphere, and the crucible is heated by gradually applying high-frequency power to the high-frequency induction heating coil to completely melt the raw material in the crucible.

続いて、種結晶を所定の速度で徐々に上昇させて、その先端を坩堝下端の細孔に接触させて充分になじませたら、融液温度を調整しつつ、引き下げ軸を下降させることで結晶を成長させる。   Subsequently, the seed crystal is gradually raised at a predetermined speed, and its tip is brought into contact with the pores at the lower end of the crucible and is sufficiently blended. Then, the crystal is lowered by lowering the pulling shaft while adjusting the melt temperature. Grow.

種結晶としては、結晶成長対象物と同等ないしは、構造・組成ともに近いものを使用することが好ましいが、これに限定されない。また種結晶として方位の明確なものを使用することが好ましい。   As the seed crystal, it is preferable to use a seed crystal that is equivalent to or close to the crystal growth target, but is not limited to this. Moreover, it is preferable to use a crystal with a clear orientation as a seed crystal.

準備した材料が全て結晶化し、融液が無くなった時点で結晶成長は終了となる。一方、組成を均一に保つ目的および長尺化の目的で、原料の連続チャージ用機器を取り入れてもよい。   Crystal growth is completed when all of the prepared materials are crystallized and the melt is gone. On the other hand, for the purpose of keeping the composition uniform and for the purpose of lengthening, a device for continuously charging raw materials may be incorporated.

上記式(I)で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶の融点は、1700〜1900℃の範囲とすることができる。例えば、Lu3Al12では融点は1980℃と高温であるが、本発明の結晶では融点が低いため、断熱材の損傷を低減することができ、また、結晶作製に坩堝を使用する際には坩堝の損傷も低減できる。加えて、構成元素である酸化ガリウムの蒸発も低減する効果を得ることもできる。さらに、式(I)において、zを1以上とすれば、より工業的な量産が可能になるため、好ましい。 The melting point of the garnet-type crystal for scintillator represented by the above formula (I) can be in the range of 1700 to 1900 ° C. For example, the melting point of Lu 3 Al 5 O 12 is as high as 1980 ° C., but the melting point of the crystal of the present invention is low, so that damage to the heat insulating material can be reduced, and when using a crucible for crystal production In addition, damage to the crucible can be reduced. In addition, the effect of reducing evaporation of gallium oxide, which is a constituent element, can also be obtained. Furthermore, in the formula (I), it is preferable that z is 1 or more because more industrial mass production is possible.

また、本発明のシンチレータ用ガーネット型結晶の製造方法の他の一例として、熱間静水圧プレス燒結装置を用いた透明セラミックスを作製する方法が挙げられる。この方法では、はじめに、各粉末原料をアルミナ坩堝に入れ、アルミナの蓋をした後、1500℃で2時間仮焼する。冷却後、純水で洗浄し乾燥したシンチレータ粉末は24時間ボールミル粉砕を行い、粒径1〜2μmのシンチレータ粉砕粉を得る。ついで、この粉砕紛に、純水を5重量%添加し、500kg/cmの圧力で一軸プレス成形し、その後、加圧力3ton/cmで冷間静水圧プレスを行って、理論密度に対し64%程度の成形体を得る。その後、得られた成形体をこう鉢に入れ、フタをして、1750℃、3時間の一次燒結を行い、理論密度に対し、98.5%以上の燒結体を得る。 Another example of the method for producing a garnet-type crystal for scintillator according to the present invention is a method for producing transparent ceramics using a hot isostatic pressing apparatus. In this method, first, each powder raw material is put into an alumina crucible, covered with alumina, and calcined at 1500 ° C. for 2 hours. After cooling, the scintillator powder washed with pure water and dried is ball milled for 24 hours to obtain a scintillator powder having a particle size of 1 to 2 μm. Next, 5% by weight of pure water was added to the pulverized powder, uniaxial press molding was performed at a pressure of 500 kg / cm 2 , and then cold isostatic pressing was performed at a pressing force of 3 ton / cm 2 to obtain the theoretical density. A molded body of about 64% is obtained. Thereafter, the obtained molded body is put into a mortar, capped, and subjected to primary sintering at 1750 ° C. for 3 hours to obtain a sintered body having a theoretical density of 98.5% or more.

ここで、水素、窒素またはアルゴン雰囲気中で燒結する場合、こう鉢として、アルミナこう鉢を用いることが好ましいが、真空中で燒結する場合には、窒化ホウ素を用いることが好ましい。こうすることで、所望のシンチレータ結晶を効率的に得ることができる。   Here, when sintering in a hydrogen, nitrogen or argon atmosphere, it is preferable to use an alumina stag as the stag, but when sintering in vacuum, it is preferable to use boron nitride. By doing so, a desired scintillator crystal can be obtained efficiently.

また、1350℃以上の昇温速度は、50℃/時とすることが好ましい。こうすることで、密度の高い均一な燒結体を得ることができる。   Moreover, it is preferable that the temperature increase rate of 1350 degreeC or more shall be 50 degreeC / hour. By doing so, a uniform sintered body having a high density can be obtained.

そして、最後に、1550℃、3時間、1000atmの条件で熱間静水圧プレス燒結を行う。これにより、理論密度と同じ密度を有する燒結体を得ることができる。   Finally, hot isostatic pressing is performed under the conditions of 1550 ° C., 3 hours, and 1000 atm. Thereby, a sintered body having the same density as the theoretical density can be obtained.

本発明におけるガーネット構造を有するシンチレータ用結晶は、受光器と組み合わせることで、放射線検出器としての使用が可能となる。さらに、これらの放射線検出器を放射線検出器として備えたことを特徴とする放射線検査装置としても使用可能である。放射線検査装置としては、例えば、PET、SPECT、およびCTが例示される。   The scintillator crystal having a garnet structure according to the present invention can be used as a radiation detector by being combined with a light receiver. Furthermore, it can be used as a radiation inspection apparatus characterized by including these radiation detectors as radiation detectors. Examples of the radiation inspection apparatus include PET, SPECT, and CT.

また、本発明のガーネット型結晶は、蛍光寿命(蛍光減衰時間)が25ナノ秒以下の蛍光成分を発光し、蛍光寿命が100ナノ秒を超える長寿命成分の発光量を、蛍光成分全体の発光量に対して40%以下にすることができる。したがって、本発明のガーネット型結晶を備えた放射線検出器は、蛍光測定のためのサンプリング時間が短くて済み、高時間分解能、すなわちサンプリング間隔を低減することができる。   The garnet-type crystal of the present invention emits a fluorescent component having a fluorescence lifetime (fluorescence decay time) of 25 nanoseconds or less, and emits a long-lived component with a fluorescence lifetime of more than 100 nanoseconds. It can be 40% or less based on the amount. Therefore, the radiation detector provided with the garnet-type crystal of the present invention requires a short sampling time for fluorescence measurement, and can reduce the high time resolution, that is, the sampling interval.

このように、本発明のシンチレータ用ガーネット型結晶は、高発光量、高いエネルギー分解能、高密度かつ短寿命の発光を有するため、本発明のシンチレータ用結晶を備えるこれら放射線検査装置では、高速応答の放射線検出が可能となる。   Thus, since the garnet-type crystal for scintillators of the present invention has a high light emission amount, high energy resolution, high density, and short lifetime, these radiation inspection apparatuses including the scintillator crystal of the present invention have a high-speed response. Radiation detection is possible.

以下、本発明の具体例について、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるわけではない。なお、以下の実施例では、Pr濃度は、特定の結晶中における濃度か、融液(仕込み)における濃度かのいずれかの記載となっているが、各実施例において、結晶中の濃度1に対して仕込み時の濃度1〜10程度となるような関係があった。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following examples, the Pr concentration is described as either a concentration in a specific crystal or a concentration in a melt (preparation). In each example, the Pr concentration is 1 in the crystal. On the other hand, there was a relationship such that the concentration at the time of preparation was about 1 to 10.

(実施例1)
マイクロ引下げ法により、Lu1.97Pr0.031Al4Ga112の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
Example 1
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 4 Ga 1 O 12 was produced by the micro-pulling down method.

(実施例2)
マイクロ引下げ法により、Lu1.97Pr0.031AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Example 2)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 3 Ga 2 O 12 was produced by a micro-pulling-down method.

(実施例3)
マイクロ引下げ法により、Lu0.97Pr0.032AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Example 3)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 0.97 Pr 0.03 Y 2 Al 3 Ga 2 O 12 was produced by the micro-pulling down method.

(実施例4)
マイクロ引下げ法により、Pr0.032.97Al4Ga12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
Example 4
A garnet-type crystal represented by a composition of Pr 0.03 Y 2.97 Al 4 Ga 1 O 12 was produced by a micro-pulling down method.

(実施例5)
マイクロ引下げ法により、Pr0.032.97AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Example 5)
A garnet-type crystal represented by a composition of Pr 0.03 Y 2.97 Al 3 Ga 2 O 12 was produced by a micro-pulling-down method.

(実施例6)
熱間静水圧プレス燒結法により、Lu1.97Pr0.031AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Example 6)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 3 Ga 2 O 12 was produced by hot isostatic pressing.

(実施例7)
チョクラルスキー法により、Lu1.97Pr0.031AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Example 7)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 3 Ga 2 O 12 was prepared by the Czochralski method.

(比較例1)
マイクロ引下げ法により、Lu2.97Pr0.03Al512の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Comparative Example 1)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 2.97 Pr 0.03 Al 5 O 12 was produced by the micro-pulling down method.

(比較例2)
マイクロ引下げ法により、Lu1.97Pr0.031AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Comparative Example 2)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 1.97 Pr 0.03 Y 1 Al 1 Ga 4 O 12 was produced by a micro-pulling-down method.

(比較例3)
マイクロ引下げ法により、Lu0.97Pr0.032AlGa12の組成で表されるガーネット型結晶を作製した。
(Comparative Example 3)
A garnet-type crystal represented by a composition of Lu 0.97 Pr 0.03 Y 2 Al 1 Ga 4 O 12 was produced by the micro-pulling down method.

実施例1〜7、比較例1〜3で得られた結晶をφ3×2mmサイズに加工・研磨した後、各々のシンチレータ特性を評価した。また、実施例及び比較例で得られた結晶をX線励起発光スペクトル法により発光スペクトルを測定した。具体的には、X線を各サンプルに照射し、発生したシンチレーション光を分光器を用いて、図3で示すようなプロファイルを取得した。図3は、実施例1,2において得られた発光スペクトルを示す。
また、137Csからのγ線を照射し蛍光減衰時間、及び、発光量を測定した。発光量測定に関しては、得られたエネルギースペクトル中の光電吸収ピークの位置を既知のシンチレータであるCe:LYSO(発光量:30000photon/MeV)と比較し、光電子増倍管の波長感度をそれぞれ考慮し、発光量を算出した。測定温度は25℃とした。
蛍光寿命に関しては、図1で示す測定装置を用いて測定された電圧パルス信号の蛍光寿命成分に対して、上記式(II)の関数を用いて非線形回帰曲線を描き、蛍光寿命の第一成分の発光量および蛍光寿命の第二成分の発光量を算出し、それぞれの発光量の割合を計算した。
The crystals obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were processed and polished to a size of φ3 × 2 mm, and each scintillator characteristic was evaluated. Further, the emission spectra of the crystals obtained in Examples and Comparative Examples were measured by X-ray excitation emission spectrum method. Specifically, each sample was irradiated with X-rays, and the generated scintillation light was obtained using a spectroscope to obtain a profile as shown in FIG. FIG. 3 shows the emission spectra obtained in Examples 1 and 2.
Further, γ-rays from 137 Cs were irradiated, and the fluorescence decay time and the amount of luminescence were measured. For light emission measurement, the position of the photoelectric absorption peak in the obtained energy spectrum is compared with Ce: LYSO (light emission: 30000 photon / MeV), which is a known scintillator, and the wavelength sensitivity of the photomultiplier tube is considered. The amount of luminescence was calculated. The measurement temperature was 25 ° C.
As for the fluorescence lifetime, a nonlinear regression curve is drawn using the function of the above formula (II) for the fluorescence lifetime component of the voltage pulse signal measured using the measuring apparatus shown in FIG. The amount of luminescence and the amount of luminescence of the second component of the fluorescence lifetime were calculated, and the ratio of each luminescence amount was calculated.

実施例1〜7、比較例1〜3で得られた結晶に関する諸特性を表1、2にまとめる。   Tables 1 and 2 summarize the various characteristics relating to the crystals obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3.

図3で示すように、実施例1〜7および比較例1においてPr3+の4f5d発光由来の発光ピークが310nm付近に確認された。図3、表1、2に示すとおり、Ga濃度が増加すると発光ピークが短波長側にシフトし、Y濃度が増加すると発光ピークが長波長側にシフトしている。これは、Ga濃度が増加するとバンドギャップが小さくなり、かつPr3+の5d準位が伝導体により近接する。また、Y濃度が増加するとPr3+の5d準位が伝導体から離れることをあらわしている。 As shown in FIG. 3, in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, an emission peak derived from 4f5d emission of Pr 3+ was confirmed around 310 nm. As shown in FIG. 3 and Tables 1 and 2, the emission peak shifts to the short wavelength side when the Ga concentration increases, and the emission peak shifts to the long wavelength side when the Y concentration increases. This is because the band gap decreases as the Ga concentration increases, and 5d 1 level of the Pr 3+ is closer to the conductor. Further, when the Y concentration is increased, the 5d 1 level of Pr 3+ is separated from the conductor.

このように、本発明におけるプラセオジム付活ガーネット型結晶は、最適なGa濃度、Y濃度をとることで、高い発光量を持ち、さらに蛍光減衰時間を短くかつ長寿命成分も低減できることが分かった。   Thus, it was found that the praseodymium-activated garnet-type crystal in the present invention has a high light emission amount, a short fluorescence decay time, and a long life component by taking the optimum Ga concentration and Y concentration.

なお、実施例1〜6、比較例1〜3で得られた結晶は、いずれも単結晶であり、実施例7の結晶は、透明セラミックスであった。   In addition, all the crystals obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were single crystals, and the crystals of Example 7 were transparent ceramics.

10 暗箱
11 137Cs線源
12 シンチレータ
13 テフロンテープ
14 光電子増倍管
15 前置増幅器
16 波形整形増幅器
17 マルチチャンネルアナライザ
18 パーソナルコンピュータ
19 デジタルオシロスコープ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dark box 11 137 Cs radiation source 12 Scintillator 13 Teflon tape 14 Photomultiplier tube 15 Preamplifier 16 Waveform shaping amplifier 17 Multichannel analyzer 18 Personal computer 19 Digital oscilloscope

Claims (5)

一般式(I):
Lu3−x−yPrAl5−zGa12 (I)
(式(I)中、0.0001≦x≦0.15、0.3≦y≦3、1≦z≦3である)
で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶。
Formula (I):
Lu 3-x-y Pr x Y y Al 5-z Ga z O 12 (I)
(In the formula (I), 0.0001 ≦ x ≦ 0.15, 0.3 ≦ y ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 3)
A garnet-type crystal for a scintillator represented by
Pr3+4f5d発光由来の蛍光成分が、25ナノ秒以下の蛍光寿命を有する、請求項1に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。 The garnet-type crystal for scintillators according to claim 1, wherein the fluorescent component derived from Pr 3+ 4f5d emission has a fluorescence lifetime of 25 nanoseconds or less. 100ナノ秒を超える長寿命蛍光成分の発光量が、蛍光成分全体の発光量に対して40%以下である、請求項1又は2に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。   The garnet-type crystal for a scintillator according to claim 1 or 2, wherein the light emission amount of the long-lived fluorescent component exceeding 100 nanoseconds is 40% or less with respect to the light emission amount of the entire fluorescent component. 発光量が、18000photon/MeV以上である、請求項1乃至3いずれか1項に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。   The garnet-type crystal for scintillators according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emission amount is 18000 photon / MeV or more. 請求項1乃至4いずれか1項に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶から構成されるシンチレータと、前記シンチレータの発光を検出する受光器とを備える、放射線検出器。   A radiation detector, comprising: a scintillator composed of the garnet-type crystal for scintillators according to any one of claims 1 to 4; and a light receiver that detects light emission of the scintillator.
JP2011177774A 2011-08-15 2011-08-15 Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same Pending JP2013040274A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011177774A JP2013040274A (en) 2011-08-15 2011-08-15 Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011177774A JP2013040274A (en) 2011-08-15 2011-08-15 Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013040274A true JP2013040274A (en) 2013-02-28

Family

ID=47888957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011177774A Pending JP2013040274A (en) 2011-08-15 2011-08-15 Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013040274A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110603310A (en) * 2018-02-07 2019-12-20 田纳西大学研究基金会 Garnet scintillator co-doped with monovalent ions
CN114555758A (en) * 2019-10-14 2022-05-27 赢创运营有限公司 Containing lanthanide ions such as Pr3+blue-to-UV upconverter of activated garnets and use thereof for surface disinfection purposes

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999033934A1 (en) * 1997-12-24 1999-07-08 Hitachi Medical Corporation Phosphors, and radiation detectors and x-ray ct unit made by using the same
JP2005126718A (en) * 2003-10-22 2005-05-19 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Terbium- or lutetium-containing scintillator composition having increased resistance to radiation damage
JP2006002084A (en) * 2004-06-18 2006-01-05 Hitachi Chem Co Ltd Inorganic scintillator
JP2006016251A (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Hokushin Ind Inc METHOD FOR MANUFACTURING Lu3Al5O12 CRYSTAL MATERIAL FOR DETECTING RADIATION
WO2006049284A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Pr-CONTAINING SINGLE CRYSTAL FOR SCINTILLATOR, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, RADIATION DETECTOR AND INSPECTION APPARATUS
JP2008231334A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Tohoku Univ Single crystal for scintillator and manufacturing method of the same
JP2008239351A (en) * 2007-03-23 2008-10-09 Fukuda Crystal Laboratory Method for manufacturing oxide crystal, oxide crystal, scintillator, inspecting unit and inspecting device
JP2009046598A (en) * 2007-08-21 2009-03-05 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Single crystal material for scintillator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999033934A1 (en) * 1997-12-24 1999-07-08 Hitachi Medical Corporation Phosphors, and radiation detectors and x-ray ct unit made by using the same
JP2005126718A (en) * 2003-10-22 2005-05-19 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Terbium- or lutetium-containing scintillator composition having increased resistance to radiation damage
JP2006002084A (en) * 2004-06-18 2006-01-05 Hitachi Chem Co Ltd Inorganic scintillator
JP2006016251A (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Hokushin Ind Inc METHOD FOR MANUFACTURING Lu3Al5O12 CRYSTAL MATERIAL FOR DETECTING RADIATION
WO2006049284A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Pr-CONTAINING SINGLE CRYSTAL FOR SCINTILLATOR, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, RADIATION DETECTOR AND INSPECTION APPARATUS
JP2008231334A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Tohoku Univ Single crystal for scintillator and manufacturing method of the same
JP2008239351A (en) * 2007-03-23 2008-10-09 Fukuda Crystal Laboratory Method for manufacturing oxide crystal, oxide crystal, scintillator, inspecting unit and inspecting device
JP2009046598A (en) * 2007-08-21 2009-03-05 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Single crystal material for scintillator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110603310A (en) * 2018-02-07 2019-12-20 田纳西大学研究基金会 Garnet scintillator co-doped with monovalent ions
JP2020527611A (en) * 2018-02-07 2020-09-10 ユニバーシティ オブ テネシー リサーチ ファウンデーション Garnet scintillator co-doped with monovalent ions
US11230667B2 (en) 2018-02-07 2022-01-25 University Of Tennessee Research Foundation Garnet scintillator co-doped with monovalent ion
CN114555758A (en) * 2019-10-14 2022-05-27 赢创运营有限公司 Containing lanthanide ions such as Pr3+blue-to-UV upconverter of activated garnets and use thereof for surface disinfection purposes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5952746B2 (en) Garnet-type single crystal for scintillator and radiation detector using the same
JP5389328B2 (en) Single crystal for scintillator containing Pr, its manufacturing method, radiation detector and inspection apparatus
US10174247B2 (en) Illuminant and radiation detector
JP2012180399A (en) Garnet-type crystal for scintillator, and radiation detector using the same
JP5548629B2 (en) Garnet crystal for scintillator and radiation detector using the same
JP2013002882A (en) Radiation detector
JP5674385B2 (en) Garnet crystal for scintillator and radiation detector using the same
EP3305949B1 (en) Crystal material, crystal production method, radiation detector, non-destructive inspection device, and imaging device
JP6058030B2 (en) Crystal materials, radiation detectors, imaging devices, nondestructive inspection devices, and lighting equipment
JP6078223B2 (en) Garnet-type single crystal for scintillator and radiation detector using the same
JP2013043960A (en) Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same
JP6341208B2 (en) Scintillator crystal material, single crystal scintillator, radiation detector, imaging device and non-destructive inspection device
JP2017036160A (en) Crystal material, crystal production method, radiation detector, nondestructive testing device, and imaging device
WO2019168169A1 (en) Phosphor
JP6188024B2 (en) Luminescent body and radiation detector
JP2013040274A (en) Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same
JP2017066245A (en) Scintillator crystal material, single crystal scintillator, radiation detector, imaging apparatus and nondestructive inspection apparatus
Sakthong et al. Timing characteristics of the scintillation response of Gd3Al2Ga3O12: Ce and Gd3Al2. 6Ga2. 4O12: Ce single crystal scintillators
JP2017132689A (en) Crystal material, crystal manufacturing method, radiation detector, nondestructive inspection apparatus and imaging device
JP2018203904A (en) Crystal material, radiation detector, nondestructive detection device, and imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130410

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130925

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140516

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20140516

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150310

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150630