JP2014526587A - 希土類元素を含むシンチレーション化合物およびその形成プロセス - Google Patents

希土類元素を含むシンチレーション化合物およびその形成プロセス Download PDF

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Abstract

希土類ケイ酸塩以外のシンチレーション化合物は、二価（ＲＥ２＋）、三価（ＲＥ３＋）または四価状態（ＲＥ４＋）である希土類元素を含むことができる。前記シンチレーション化合物は、より良好な電荷平衡を可能にするための別の元素を含むことができる。その他の元素は、前記シンチレーション化合物の主成分であることもあり、またはドーパントもしくは共ドーパントであることもある。ある実施形態では、三価状態の金属元素（Ｍ３＋）をＲＥ４＋および二価状態の金属元素（Ｍ２＋）によって置換することができる。別の実施形態では、Ｍ３＋をＲＥ２＋およびＭ４＋によって置換することができる。さらなる実施形態では、Ｍ２＋をＲＥ３＋および一価状態の金属元素（Ｍ１＋）によって置換することができる。電子電荷平衡のために使用される金属元素は、価電子状態がシンチレーション化合物の形成中に変化する尤度を低減させるのに役立つように、複数の価電子状態ではなく、単一の価電子状態を有することができる。
【選択図】なし

Description

本開示は、希土類元素を含むシンチレーション化合物、それらの形成プロセス、およびかかる化合物を伴うシンチレータを有する装置に関する。
シンチレータは、医療用イメージングに使用でき、石油およびガス業界では検層に使用でき、環境モニタリング、セキュリティー用途にも、ならびに核物理学分析および用途にも使用できる。シンチレータは、希土類元素を含むシンチレーション化合物を含み、該希土類元素は、該化合物中のドーパントである場合もあり、または該化合物中に主成分として存在する場合もある。シンチレーション化合物のさらなる改善が望まれている。
実施形態を添付の図面に例として図示するが、添付の図面に制限はない。
ある実施形態によるシンチレーション化合物を有するシンチレータを含む装置の実例を含む図である。 アニールされている試料およびアニールされていない別の試料についての吸光度スペクトルを含む図である。 アニールされている試料およびアニールされていない別の試料についてのプロット熱ルミネッセンス強度を含む図である。
これらの図中の要素が簡単・明瞭に図示されており、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことは、当業者には理解される。例えば、図中の一部の要素の寸法は、本発明の実施形態の理解の増進に役立つように他の要素に対して拡大されていることがある。
本明細書に開示する教示の理解を助けるために、以下の説明を図との組み合わせで提供する。以下の論述は、本教示の特定の実行および実施形態に主眼を置くことにする。この主眼は、本教示の説明を助けるために提供するものであり、それを本教示の範囲または適用可能性に対する限定と解釈すべきでない。
下で説明する実施形態の詳細に取り組む前に、幾つかの用語を定義し、明らかにする。元素周期表中の縦列に対応する族数は、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第８１版（２０００）に見られるような「新表記法（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）」規則を用いている。
本明細書において用いる場合、色空間は、国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’ｅｃｌａｉｒａｇｅ：「ＣＩＥ」）１９７６により指定されたとおりＬ＊、ａ＊およびｂ＊座標によって表す。前記３座標は、色の明度（Ｌ＊＝０は黒色になり、およびＬ＊＝１００は拡散白色を示す；鏡面反射白色は、より高いだろう）、赤色／マゼンタと緑色の間のその位置（ａ＊、負の値は緑色を示し、その一方で正の値はマゼンタを示す）、および黄色と青色の間のその位置（ｂ＊、負の値は青色を示し、および正の値は黄色を示す）を表す。
化合物中の特定の元素を指すときの文字「Ｍ」は、金属元素を意味することを意図したものである。例えば、Ｍ２＋を用いて二価金属を表す。Ｍ３＋を用いて三価金属を表し、これは、ある実施形態では希土類元素であることがあり、および別の実施形態では、希土類元素以外の三価金属、例えばＡｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｉｎまたはこれらに類するものであることもある。
化合物中の特定の元素を指すときの用語「主成分」は、その元素が、ドーパントとは対照的に、その化合物についての分子式の一部として存在することを意図したものである。化合物中のドーパントは、典型的には５原子％以下の濃度で存在する。一例として、ＣｅドープＬａＢｒ３（ＬａＢｒ３：Ｃｅ）は、主成分であるＬａおよびＢｒと、ドーパントとしてのおよび主成分でないＣｅとを含む。
用語「希土類」または「希土類元素」は、Ｙ、Ｌａ、および元素周期表におけるランタニド（ＣｅからＬｕ）を意味することを意図したものである。化学式では、希土類を「ＲＥ」によって表すことができる。希土類元素は、別段の明確な断り書きがない限り、三価状態である。したがって、ＲＥ（価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）指定なし）およびＲＥ３＋を交換可能に用いることができる。
本明細書において用いる場合、用語「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでなること（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有すること（ｈａｖｉｎｇ）」、またはそれらの任意の他の変型は、非排他的包含をカバーすることを意図したものである。例えば、特徴のリストを含んでなるプロセス、方法、物品または装置は、それらの特徴のみに必ずしも限定されず、明確に列挙されていないまたはかかるプロセス、方法、物品もしくは装置に固有の他の特徴を含むことができる。さらに、相反する別段の明記がない限り、「または」は、包含的−またはを指し、排他的−またはを指さない。例えば、条件ＡまたはＢは、次のうちのいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず）かつＢが真である（または存在する）、およびＡとＢの両方が真である（または存在する）。
「ａ」または「ａｎ」の使用を利用して、本明細書に記載する要素および成分を説明する。単に便宜上、および本発明の範囲の一般的な意味を与えるために、これを行う。この記載を、１または少なくとも１を含むように読むべきであり、別段の意図があることが明白でない限り単数形は複数形も含み、逆もまた同じである。
別段の定義がない限り、本明細書において用いるすべての専門および科学用語は、本発明が属する技術分野の通常の当業者が一般に理解しているのと同じ意味を有する。材料、方法および実施例は、例証的なものに過ぎず、限定することを意図したものではない。本明細書に記載しないほど、特定の材料および加工行為に関する多くの詳細は従来どおりであり、シンチレーションおよび放射線検出技術分野内の教科書または他の情報源においてそれらを見つけることができる。
シンチレータは、希土類元素を含むシンチレーション化合物を含むことができる。前記希土類元素は、前記シンチレーション化合物中に主成分として存在することもあり、またはドーパントとして存在することもある。特定のシンチレーション化合物中で、特定の希土類元素は成分であることができ、および異なる希土類元素はドーパントであることができる。例えば、Ｃｓ２ＬｉＬｕＣｌ６：Ｃｅは、Ｌｕを主成分としておよびＣｅをドーパントとして含む。ドーパントとして存在するとき、前記希土類元素は、ある実施形態では少なくとも約１０００原子ｐｐｍまたは少なくとも約５０００原子ｐｐｍの濃度でシンチレーション化合物中に存在することがあり（ｍａｙ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｉｔｈｉｎ）、および別の実施形態では約２００，０００ｐｐｍ原子ｐｐｍ以下または約１００，０００原子ｐｐｍ以下であることがある。
前記希土類元素は、三価状態であることができる。四価状態であることがある希土類元素、例えば、Ｃｅ、ＰｒおよびＴｂもあり、二価状態を含むことができる希土類元素、例えばＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、ＴｍおよびＹｂもある。かかる元素は、そのシンチレーション化合物についてのシンチレーションメカニズムの一部として有用であり得る。二価または四価状態の有意な量の希土類元素を有することにより、シンチレーションプロセスの一定の段階を不必要にすることができる。
二価または四価状態の希土類元素が多すぎると、電子電荷不平衡を引き起こすことがあり、またことによると電子もしくは正孔トラップまたは他の望ましくない効果（ａｆｆｅｃｔｓ）を生じさせることがある。電子電荷不平衡の明らかな証拠を結晶の色の変化として観察することができる。目視検査すると、実質的に透明であり得るシンチレーション化合物がより黄色またはオレンジ色になることがある。電子電荷平衡を維持するために、異なる価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）を有する別の元素が存在して、シンチレーション化合物における総合電荷の平衡の保持を助長することができる。理論上は、主成分のすべてを二価、三価または四価状態の希土類元素、および一価、二価または四価状態の別の元素によって置換することができる。
必要ないが、かかる他の元素は、より良好に希土類金属元素をその望ましい価電子状態でいさせるために１つだけの価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）を有してもよい。例えば、第２族元素およびＺｎは二価状態であり、一価状態も三価状態も有さない。第２族元素およびＺｎとは異なり、他の金属元素、例えば、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅ、および希土類元素の多くは、１つより多くの価電子状態を有する。かかる他の金属元素を除外しないが、それらの存在は、望ましくない還元・酸化（レドックス）反応を引き起こすことがある。
Ｃｅ４＋＋Ｆｅ２＋←→Ｃｅ３＋＋Ｆｅ３＋
上の式中、Ｃｅ４＋は望ましいだろうが、レドックス反応はシンチレーション化合物中のＣｅ４＋の濃度を低下させることがあり、かかるより低い濃度は望ましくないことがある。
本明細書における概念を用いて説明されるようなシンチレーション化合物は、三価状態のみの希土類元素（単数または複数）を有する、および電子の電荷に影響を及ぼすために添加される他の元素を有さない、対応するシンチレーション化合物と比較して、高い光出力、より低いエネルギー分解能、より低い残光、より良好な比例性、より短い減衰時間、またはそれらの任意の組み合わせを有することができる。
１．Ｍ ３＋ 主成分またはドーパントのＲＥ ４＋ およびＭ ２＋ での置換
三価状態の希土類元素を含むこともありまたは含まないこともある、三価状態の金属元素（一般にＭ３＋と示す）は、シンチレーション化合物中の主成分またはドーパントであることができ、それを四価状態の希土類元素（ＲＥ４＋）および二価状態の元素（Ｍ２＋）、例えば、第２族元素（アルカリ土類金属）、Ｚｎ、またはそれらの任意の組み合わせによって置換することができる。Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅは、シンチレータ化合物であり、Ｌｕ、ＡｌまたはＣｅの一部またはすべてがＲＥ４＋とＭ２＋の組み合わせによって置換されていることがある。非限定的な例として、前記シンチレータ化合物をＬｕ（３−ｘ−ｙ）ＲＥ４＋ ｘＣａｙＡｌ５Ｏ１２によって表すことができる。ＲＥ４＋は、四価状態の単一の希土類元素または希土類元素の組み合わせを表すことができる。特定の例として、ＲＥ４＋は、Ｃｅ４＋、Ｐｒ４＋、Ｔｂ４＋、またはそれらの組み合わせであることがある。Ｃａを別の第２族元素、例えば、Ｍｇ、ＢａもしくはＳｒ、またはＺｎによって部分的にまたは完全に置換することができる。Ａｌの一部分は、Ｌｕの代わりにまたはＬｕに加えてＲＥ４＋とＣａの組み合わせによって置換されていることがある。
ある実施形態では、ＲＥ４＋、Ｍ２＋、または両方の各々が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約６０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍであることができるように、ｘおよびｙの値を選択することができる。特定の実施形態において、ＲＥ４＋、Ｍ２＋、または両方の各々は、ドーパント（単数または複数）を使用する利点が有意である得る場合には少なくとも約２０原子ｐｐｍであってよく、別の特定の実施形態において、ＲＥ４＋、Ｍ２＋、または両方の各々は、より高濃度の活性化物質を使用する特定の化合物では少なくとも約１１０原子ｐｐｍであってよい。別の実施形態では、四価状態の前記希土類元素、二価状態の前記元素、または両方の各々が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下であることができるように、ｘおよびｙの値を選択することができる。特定の実施形態において、ＲＥ４＋、Ｍ２＋、または両方の各々は、前記シンチレーション化合物中に独立した相が形成し得る場合には約５０００原子ｐｐｍ以下であってよく、および別の特定の実施形態において、ＲＥ４＋、Ｍ２＋、または両方の各々は、特定のシンチレーション化合物の偏析係数がより大量の組み込みをより難しくすることがあるため約９００原子ｐｐｍ以下であってもよい。さらに別の特定の実施形態において、ＲＥ４＋、Ｍ２＋、または両方の各々は、相対的に高濃度の活性化物質を必要としない特定の化合物では約５００原子ｐｐｍ以下であってもよい。
ＲＥ４＋およびＭ２＋を等原子量で添加してもよい；しかし、等量のＲＥ４＋およびＭ２＋を必要としない。さらなる実施形態では、相対的に、ＲＥ４＋：Ｍ２＋の比は、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である。なおさらなる実施形態では、相対的に、ＲＥ４＋：Ｍ２＋の比は、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である。特定の実施形態において、ＲＥ４＋：Ｍ２＋の比は、前記シンチレーション化合物中の許容され得る電荷平衡を維持するために約１：３から約３：１の範囲であってもよい。より特定の実施形態において、ＲＥ４＋：Ｍ２＋の比は、前記シンチレーション化合物中のよりいっそう良好な電荷平衡をもたらすように維持するために約１：１．５から約１．５：１の範囲であってもよい。
さらに、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅにおいて、ＣｅドーピングをＲＥ４＋およびＭ２＋によって部分的にまたは完全に置換することができる。ＲＥがＣｅであるとき、Ｃｅ４＋の量を全セシウム含有量の分率として表すことができる。ある実施形態において、Ｃｅ４＋は、前記シンチレーション化合物中の全セシウム含有量（Ｃｅ３＋およびＣｅ４＋）の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である。特定の実施形態では、Ｃｅ４＋が全セシウム含有量の少なくとも約５％であるとき、シンチレーション特性の改善を検出することができ、この改善は、Ｃｅ４＋が全セシウム含有量の少なくとも約３０％であるとき、より有意になる。別の実施形態において、Ｃｅ４＋は、前記シンチレーション化合物中の全セシウム含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である。別の特定の実施形態において、シンチレーション特性の改善は、Ｃｅ４＋が全セシウム含有量の少なくとも約１００％であるときに最高であることができ、この改善は、Ｃｅ４＋が全セシウム含有量の少なくとも約９０％であるとき、同様に有意であることができる。
別の実施形態では、異なる二価金属原子、例えば、主成分として存在することができる二価金属原子をさらに添加しなくてもよい。例えば、ＢａＬａＢ７Ｏ１３は、該シンチレーション化合物中に存在する二価金属元素、すなわちＢａ、を既に有する。この実施形態では、ＲＥ４＋でＬａの一部分を置換することができる。例えば、ＢａＬａ（１−ｘ）ＲＥ４＋ ｘＢ７Ｏ１３が例示的化合物であることができる。このように、二価が既に存在するので、追加のＢａを必要としないことがある。
明らかに、Ｍ３＋のＲＥ４＋およびＭ２＋での置換は、上で説明した特定のシンチレーション化合物に限定されない。例えば、ＹＡＧ組成物の場合、Ｙの一部が共ドーパントの形態でのＲＥ４＋とＭ２＋の組み合わせによって置換されていることがある、例えばＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｐｒ４＋，Ｃａ。本明細書中で後ほど、他のシンチレーション化合物を説明するが、かかる他のシンチレーション化合物に関しては、三価状態の特定の金属元素または金属元素の組み合わせを四価状態の希土類元素および二価状態の金属元素によって部分的にまたは完全に置換することができる。
２．Ｍ ３＋ 主成分またはドーパントのＲＥ ２＋ およびＭ ４＋ での置換
希土類元素または別の三価元素がシンチレーション化合物中の主成分またはドーパントである場合があり、それを二価状態の希土類元素（ＲＥ２＋）および四価状態の元素（Ｍ４＋）、例えば、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらの任意の組み合わせによって置換することができる。ＢａＡｌ１０ＭｇＯ１７は、シンチレーション化合物であり、Ａｌの一部またはすべてがＲＥ２＋とＭ４＋の組み合わせによって置換されていることがある。非限定的な例として、前記シンチレーション化合物をＢａＡｌ（１０−ｘ−ｙ）ＲＥ２＋ ｘＨｆｙＭｇＯ１７によって表すことができる。ＲＥ２＋は、二価状態の単一の希土類元素または希土類元素の組み合わせを表すことができる。特定の例として、ＲＥ２＋は、Ｎｄ２＋、Ｓｍ２＋、Ｅｕ２＋、Ｄｙ２＋、Ｔｍ２＋、Ｙｂ２＋、またはそれらの組み合わせであることができる。ＨｆをＺｒによって部分的にまたは完全に置換することができる。
ある実施形態では、ＲＥ２＋、Ｍ４＋、または両方の各々が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍであることができるように、ｘおよびｙの値を選択することができる。特定の実施形態において、ＲＥ２＋、Ｍ４＋、または両方の各々は、ドーパント（単数または複数）を使用する利点が有意である得る場合には少なくとも約２０原子ｐｐｍであってよく、別の特定の実施形態において、ＲＥ２＋、Ｍ４＋、または両方の各々は、より高濃度の活性化物質を使用する特定の化合物中に少なくとも約１１０原子ｐｐｍであってもよい。別の実施形態では、四価状態の前記希土類元素、二価状態の前記元素、または両方の各々が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下であることができるように、ｘおよびｙの値を選択することができる。特定の実施形態において、ＲＥ２＋、Ｍ４＋、または両方の各々は、前記シンチレーション化合物中に独立した相が形成し得る場合には約５０００原子ｐｐｍ以下であってよく、および別の特定の実施形態において、ＲＥ２＋、Ｍ４＋、または両方の各々は、特定のシンチレーション化合物の偏析係数がより大量の組み込みをより難しくすることがあるため約９００原子ｐｐｍ以下であってもよい。さらに別の特定の実施形態において、ＲＥ２＋、Ｍ４＋、または両方の各々は、相対的に高濃度の活性化物質を必要としない特定の化合物では約５００原子ｐｐｍ以下であってもよい。
ＲＥ２＋およびＭ４＋を等原子量で添加してもよい；しかし、等量のＲＥ２＋およびＭ４＋を必要としない。さらなる実施形態では、相対的に、ＲＥ２＋：Ｍ４＋の比は、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である。なおさらなる実施形態では、相対的に、ＲＥ２＋：Ｍ４＋の比は、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である。特定の実施形態において、ＲＥ２＋：Ｍ４＋の比は、前記シンチレーション化合物中の許容され得る電荷平衡を維持するために約１：３から約３：１の範囲であってもよい。より特定の実施形態において、ＲＥ２＋：Ｍ４＋の比は、前記シンチレーション化合物中のよりいっそう良好な電荷平衡をもたらすように維持するために約１：１．５から約１．５：１の範囲であってもよい。
さらに、ＢａＡｌ１０ＭｇＯ１７：Ｅｕ、このＥｕドーピングをＲＥ２＋およびＭ４＋によって部分的にまたは完全に置換することができる。ＲＥ２＋がＥｕ２＋であるとき、Ｅｕ２＋の量を全ユーロピウム含有量の分率として表すことができる。ある実施形態において、Ｅｕ２＋は、前記シンチレーション化合物中の全ユーロピウム含有量（Ｅｕ２＋およびＥｕ３＋）の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である。特定の実施形態では、Ｅｕ２＋が全ユーロピウム、含有量、の少なくとも約５％であるとき、シンチレーション特性の改善を検出することができ、この改善は、ＲＥ２＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約３０％であるとき、より有意になる。別の実施形態において、Ｅｕ２＋は、前記シンチレーション化合物中の全ユーロピウム含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である。別の特定の実施形態において、シンチレーション特性の改善は、Ｅｕ２＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約１００％であるときに最高であることができ、この改善は、Ｅｕ２＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約９０％であるとき、同様に有意であることができる。
別の実施形態では、異なる四価金属原子、例えば、主成分として存在することができる四価金属原子をさらに添加しなくてもよい。例えば、ＣａＨｆＯ３は、該シンチレーション化合物中に存在する四価金属元素、すなわちＨｆ、を既に有する。この実施形態では、ＲＥ２＋でＣａの一部分を置換することができる。例えば、Ｃａ（１−ｘ）ＲＥ２＋ ｘＨｆＯ３が例示的化合物であり得る。このように、四価が既に存在するので、追加のＨｆを必要としないことがある。
明らかに、Ｍ３＋のＲＥ２＋およびＭ４＋での置換は、上で説明した特定のシンチレーション化合物に限定されない。例えば、ＧｄＣｌ３は、Ｇｄの一部が共ドーパントの形態でのＲＥ２＋とＭ４＋の組み合わせによって置換されていることがある、例えばＧｄＣｌ３：Ｅｕ２＋，Ｚｒ。本明細書中で後ほど、他のシンチレーション化合物を説明するが、かかる他のシンチレーション化合物に関しては、三価状態の特定の金属元素または金属元素の組み合わせを二価状態の希土類元素および四価状態の金属元素によって部分的にまたは完全に置換することができる。
３．Ｍ ２＋ 主成分またはドーパントのＲＥ ３＋ およびＭ １＋ での置換
第２族元素は二価状態であり、シンチレーション化合物中の主成分である場合がある。前記第２族元素をＲＥ３＋およびＭ１＋、例えば、第１族元素（アルカリ金属）、Ａｇ、またはそれらの任意の組み合わせで一部分置換することができる。ＢａＦＩは、シンチレータ化合物の一例である。そのＢａの一部をＲＥ３＋およびＭ１＋によって置換することができる。非限定的な例として、前記シンチレータ化合物をＢａ（１−ｘ−ｙ）ＲＥ３＋ ｘＫｙＦＩによって表すことができる。ＲＥ３＋は、三価状態の単一の希土類元素または希土類元素の組み合わせを表すことができる。Ｋを別の第１族元素またはＡｇによって部分的にまたは完全に置換することができる。
ある実施形態では、ＲＥ３＋、Ｍ１＋、または両方の各々が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍであることができるように、ｘおよびｙの値を選択することができる。特定の実施形態において、ＲＥ３＋、Ｍ１＋、または両方の各々は、ドーパント（単数または複数）を使用する利点が有意である得る場合には少なくとも約２０原子ｐｐｍであってよく、別の特定の実施形態において、ＲＥ３＋、Ｍ１＋、または両方の各々は、より高濃度の活性化物質を使用する特定の化合物では少なくとも約１１０原子ｐｐｍであってもよい。別の実施形態では、四価状態の前記希土類元素、二価状態の前記元素、または両方の各々が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下であることができるように、ｘおよびｙの値を選択することができる。特定の実施形態において、ＲＥ３＋、Ｍ１＋、または両方の各々は、前記シンチレーション化合物中に独立した相が形成し得る場合には約５０００原子ｐｐｍ以下であってよく、および別の特定の実施形態において、ＲＥ３＋、Ｍ１＋、または両方の各々は、特定のシンチレーション化合物の偏析係数がより大量の組み込みをより難しくすることがあるため約９００原子ｐｐｍ以下であってもよい。さらに別の特定の実施形態において、ＲＥ３＋、Ｍ１＋、または両方の各々は、相対的に高濃度の活性化物質を必要としない特定の化合物では約５００原子ｐｐｍ以下であってもよい。
ＲＥ３＋およびＭ１＋を等原子量で添加してもよい；しかし、等量のＲＥ３＋およびＭ１＋を必要としない。さらなる実施形態では、相対的に、ＲＥ３＋：Ｍ１＋の比は、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である。なおさらなる実施形態では、相対的に、ＲＥ３＋：Ｍ１＋の比は、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である。特定の実施形態において、ＲＥ３＋：Ｍ１＋の比は、前記シンチレーション化合物中の許容され得る電荷平衡を維持するために約１：３から約３：１の範囲であってもよい。より特定の実施形態において、ＲＥ３＋：Ｍ１＋の比は、前記シンチレーション化合物中のよりいっそう良好な電荷平衡をもたらすように維持するために約１：１．５から約１．５：１の範囲であってもよい。
さらに、ＢａＦＩ：Ｅｕ２＋において、Ｅｕ２＋ドーピングをＲＥ３＋およびＭ１＋によって部分的にまたは完全に置換することができる。ＲＥ３＋がＥｕ３＋であるとき、Ｅｕ３＋の量を全ユーロピウム含有量の分率として表すことができる。ある実施形態において、Ｅｕ３＋は、前記シンチレーション化合物中の全ユーロピウム含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である。特定の実施形態では、Ｅｕ３＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約５％であるとき、シンチレーション特性の改善を検出することができ、この改善は、Ｅｕ３＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約３０％であるとき、より有意になる。別の実施形態において、Ｅｕ３＋は、前記シンチレーション化合物中の全ユーロピウム含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である。別の特定の実施形態において、シンチレーション特性の改善は、Ｅｕ３＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約１００％であるときに最高であることができ、この改善は、Ｅｕ３＋が全ユーロピウム含有量の少なくとも約９０％であるとき、同様に有意であることができる。
別の実施形態では、異なる一価金属原子、例えば、主成分として存在することができる一価金属原子をさらに添加しなくてもよい。例えば、ＢａＫＰＯ４は、該シンチレーション化合物中に存在する一価金属元素、すなわちＫ、を既に有する。この実施形態では、ＲＥ３＋でＢａの一部分を置換することができる。例えば、Ｂａ（１−ｘ）ＲＥ３＋ ｘＫＰＯ４が例示的化合物であり得る。このように、一価が既に存在するので、追加のＫを必要としないことがある。
明らかに、Ｍ２＋のＲＥ３＋およびＭ１＋での置換は、上で説明した特定のシンチレーション化合物に限定されない。例えば、ＮａＳｒＰＯ４は、Ｓｒの一部が共ドーパントの形態でのＲＥ３＋とＭ１＋の組み合わせによって置換されていることがある、例えばＮａＳｒＰＯ４：Ｅｕ３＋，Ｋ。本明細書中で後ほど、他のシンチレーション化合物を説明するが、かかる他のシンチレーション化合物に関しては、二価状態の特定の金属元素または金属元素の組み合わせを三価状態の希土類元素および一価状態の金属元素によって部分的にまたは完全に置換することができる。
Ｘ線吸収端近傍分光法（Ｘ−ｒａｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｅｄｇｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＡＮＥＳ）を用いて、ＲＥ２＋、ＲＥ３＋およびＲＥ４＋含有量を測定することができる。この測定をシンクロトロン装置で行うことができる。Ｘ線ビームは、試料を通り抜け、そしてＲＥ２＋、ＲＥ３＋またはＲＥ４＋のみを含有する１つ以上の対照を通り抜ける。その試料について得られたＸＡＮＥＳスペクトルを、選択した対照のものの線形結合に容易に当てはめてＲＥ２＋、ＲＥ３＋、ＲＥ４＋またはそれらの任意の組み合わせの存在を確認すること、ならびにＲＥ２＋、ＲＥ３＋およびＲＥ４＋の相対含有量を判定することができる。セシウムについては、ＣｅＦ３またはＣｅ（ＮＯ３）３をＣｅ３＋対照として使用することができ、ＣｅＯ２をＣｅ４＋対照として使用することができる。Ｃｅ４＋の存在を決定するための別の方法は、結晶の吸光度（光学密度とも呼ばれる）を測定する段階、およびその結晶の３５７ｎｍでの吸光度のその結晶の２８０ｎｍでの吸光度に対する比、参照Ａ３５７／Ａ２８０、を決定する段階を含むことができる。
４．例示的化合物
本明細書に記載の概念を多くの異なるシンチレーション化合物に適用できる。シンチレーション化合物についての多くの異なる式を本明細書に提供する。特定の表記法を特定のタイプの元素に用いる。例えば、ＲＥを用いて、単一の希土類元素または希土類元素の組み合わせを表すことができ、およびＬｎを用いて、ＲＥとは異なる単一の希土類元素または希土類元素の組み合わせを表すことができる。Ｍを用いて、単一の金属元素または金属元素の組み合わせを表すことができる。下の式のいずれにおいても、Ｍは、１つ以上の希土類元素を含むことがあり；あるいは、下の式のいずれにおいても、Ｍは、一切の希土類元素を含まないことがある。価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）が与えられている式では、対応する元素は、その価電子状態のみ有することができる（例えば、Ｍ２＋は、アルカリ土類元素であることができ、Ｍ４＋は、ＨｆまたはＺｒであることができる）。
一部の実施形態において、前記シンチレーション化合物は、金属ハロゲン化物であることがある。前記金属ハロゲン化物は、第２族ハロゲン化物または希土類ハロゲン化物であることがある。前記シンチレーション化合物は、混合金属ハロゲン化物であることがあり、この場合の混合金属ハロゲン化物は、主成分として金属の組み合わせを含む。ある実施形態において、前記混合金属ハロゲン化物には、第１族−希土類金属ハロゲン化物、第２族−希土類金属ハロゲン化物を挙げることができる。別の例として、混合ハロゲン金属ハロゲン化物には、第２族−Ｘ１−Ｘ２金属ハロゲン化物を挙げることができ、この場合のＸ１およびＸ２は、異なるハロゲンである（例えば、ＢａＢｒＩ）。
下記は、化合物のファミリーについての非限定的、例示的式である。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ３＋ ｘＭ２１＋ ｙＸ２ （式１）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ２＋ ｂＸ３ （式２）
（式中、
Ｍ２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａおよびｂの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ａ＋ｂ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ４＋ ｂＸ３ （式３）
（式中、
Ｍ４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａおよびｂの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ａ＋ｂ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１＋Ｘ：ＲＥ１３＋ （ｚ−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ２２＋ ｂ （式４）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂおよびｚの各々は、０以上かつ０．０１以下であり；
ｚは、０．０００１以上かつ０．０１以下であり；および
（ａ＋ｂ）は、０．０００１以上かつ０．０１未満である）。
Ｍ１＋Ｘ：ＲＥ１３＋ （ｚ−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ２４＋ ｂ （式５）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂおよびｚの各々は、０以上かつ０．０１以下であり；
ｚは、０．０００１以上かつ０．０１以下であり；および
（ａ＋ｂ）は、０．０００１以上かつ０．０１未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＲＥ２３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ３４＋ ａＭ３２＋ ｂＸ５ （式６）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ３２＋の各々は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋の各々は、三価希土類元素であり、この場合のＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋は、同じ希土類元素であってもよく、または異なる希土類元素であってもよく；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ ３ＲＥ１３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ２２＋ ｂＸ６ （式７）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２２＋は、二価金属原子であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａおよびｂの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ａ＋ｂ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ ３ＲＥ１３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ２４＋ ｂＸ６ （式８）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａおよびｂの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ａ＋ｂ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋Ｍ２２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ３１＋ ｙＲＥ２３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ３４＋ ａＭ４２＋ ｂＸ７ （式９）
（式中、
Ｍ１１＋およびＭ３１＋の各々は、一価金属元素であり、この場合のＭ１１＋およびＭ３１＋は、同じ一価金属元素であってもよく、または異なる一価金属元素であってもよく；
Ｍ３２＋およびＭ４２＋の各々は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ３４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋Ｍ２２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ３１＋ ｙＲＥ２３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ３２＋ ａＭ４４＋ ｂＸ７ （式１０）
（式中、
Ｍ１１＋およびＭ３１＋の各々は、一価金属元素であり、この場合のＭ１１＋およびＭ３１＋は、同じ一価金属元素であってもよく、または異なる一価金属元素であってもよく；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ４４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋の各々は、三価希土類元素であり、この場合のＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋は、同じ希土類元素であってもよく、または異なる希土類元素であってもよく；
ＲＥ３２＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ１３＋ ２ｘＭ２１＋ ２ｙＲＥ２３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ３４＋ ａＭ３２＋ ｂＸ７ （式１１）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ３２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ３２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋の各々は、三価希土類元素であり、この場合のＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋は、同じ希土類元素であってもよく、または異なる希土類元素であってもよく；
ＲＥ３４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ１３＋ ２ｘＭ２１＋ ２ｙＲＥ２３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ３２＋ ａＭ３４＋ ｂＸ７ （式１２）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋の各々は、三価希土類元素であり、この場合のＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋は、同じ希土類元素であってもよく、または異なる希土類元素であってもよく；
ＲＥ３２＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ１３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙＲＥ２３＋ （２−２ａ−２ｂ）ＲＥ３４＋ ２ａＭ３２＋ ２ｂＸ９ （式１３）
（式中、
Ｍ１１＋およびＭ２１＋の各々は、一価金属元素であり、この場合のＭ１１＋およびＭ２１＋は、同じ一価金属元素であってもよく、または異なる一価金属元素であってもよく；
Ｍ３２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋の各々は、三価希土類元素であり、この場合のＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋は、同じ希土類元素であってもよく、または異なる希土類元素であってもよく；
ＲＥ３４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ１３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙＲＥ２３＋ （２−２ａ−２ｂ）ＲＥ３２＋ ２ａＭ３４＋ ２ｂＸ９ （式１４）
（式中、
Ｍ１１＋およびＭ２１＋の各々は、一価金属元素であり、この場合のＭ１１＋およびＭ２１＋は、同じ一価金属元素であってもよく、または異なる一価金属元素であってもよく；
Ｍ３４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋の各々は、三価希土類元素であり、この場合のＲＥ１３＋およびＲＥ２３＋は、同じ希土類元素であってもよく、または異なる希土類元素であってもよく；
ＲＥ３２＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
上の式の中で、式２および７は、シンチレーション化合物としての使用に特によく適している。
上で言及した式に従って変更することができる例示的化合物としては、Ｂａ２ＧｄＣｌ７、Ｂａ２ＹＣｌ７、ＢａＢｒ２、ＢａＢｒＩ、ＢａＣｌ２、ＢａＦ２、ＢａＧｄＣｌ５、ＢａＩ２、ＢａＹ２Ｆ８、ＢｉＦ３、ＣａＦ２、ＣａＩ２、Ｃｓ２ＬｉＣｅＣｌ６、Ｃｓ２ＬｉＬｕＣｌ６、Ｃｓ２ＬｉＹＢｒ６、Ｃｓ２ＬｉＹＣｌ６、Ｃｓ２ＮａＬａＢｒ６、Ｃｓ２ＮａＬｕＢｒ６、Ｃｓ２ＮａＹＢｒ６、Ｃｓ３ＣｅＣｌ６、Ｃｓ３Ｇｄ２Ｉ９、Ｃｓ３ＬａＢｒ６、Ｃｓ３Ｌｕ２Ｉ９、Ｃｓ３ＬｕＩ６、ＣｓＢａ２Ｉ５、ＣｓＣｅ２Ｃｌ７、ＣｓＧｄ２Ｆ７、ＣｓＩ、ＣｓＹ２Ｆ７、ＧｄＢｒ３、ＧｄＣｌ３、Ｋ２ＣｅＢｒ５、Ｋ２ＬａＣｌ５、Ｋ２ＹＦ５、ＫＬｕ２Ｆ７、ＫＬｕＦ４、ＫＹＦ４、Ｌａ（１−ｘ）ＣｅｘＢｒ３、ＬａＣｅＦ６、Ｌａ（１−ｘ）ＣｅｘＣｌ３、ＬａＦ３、ＬａＩ３、Ｌｉ３ＹＣｌ６、ＬｉＩ、Ｌｕ（１−ｘ）ＧｄｘＩ３、Ｌｕ（１−ｘ）ＹｘＩ３、ＬｕＢｒ３、ＬｕＣｌ３、ＬｕＩ３、ＰｂＣｌ２、ＰｒＢｒ３、ＰｒＦ３、Ｒｂ２ＣｅＢｒ５、ＬｉＣａＡｌＦ６、Ｒｂ２ＬｉＹＢｒ６、ＲｂＧｄ２Ｂｒ７、ＳｒＢｒ２、ＳｒＦ２、ＳｒＩ２、ＹＣｌ３、またはこれらに類するものが挙げられ、ここでのｘは、０から１にわたり得る。上述の化合物の各々は、それらの化学式とともに与えられていない希土類ドーパントを含むことがある。
さらに別の実施形態において、前記シンチレーション化合物は、金属酸化物であることがある。前記シンチレーション化合物は、単一の金属酸化物、例えば三価金属酸化物であることもあり、または混合金属酸化物（この場合の金属酸化物は、異なる金属の組み合わせを主成分として含む）であることもある。例えば、前記混合金属酸化物は、二価金属−四価金属酸化物、希土類アルミン酸塩、または希土類−二価金属アルミニウムガーネットであることがある。
下記は、化合物のファミリーについての非限定的、例示的式である。
Ｍ１３＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ４＋ ２ｘＭ２２＋ ２ｙＯ３ （式１５）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ２＋ ２ｘＭ２４＋ ２ｙＯ３ （式１６）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （８−８ｘ−８ｙ）ＲＥ４＋ ８ｘＭ２２＋ ８ｙＯ１２ （式１７）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （８−８ｘ−８ｙ）ＲＥ２＋ ８ｘＭ２４＋ ８ｙＯ１２ （式１８）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３４＋Ｏ３ （式１９）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋Ｍ２３＋ （１２−１２ｘ−１２ｙ）ＲＥ４＋ １２ａＭ３２＋ １２ｂＯ１９ （式２０）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ３２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ３２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋Ｍ２３＋ （１２−１２ｘ−１２ｙ）ＲＥ２＋ １２ａＭ３４＋ １２ｂＯ１９ （式２１）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ３４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３３＋ （１０−１０ａ−１０ｂ）ＲＥ２４＋ １０ａＭ４２＋ １０ｂＯ１７ （式２２）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ４２＋の各々は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３３＋ （１０−１０ａ−１０ｂ）ＲＥ２２＋ １０ａＭ４４＋ １０ｂＯ１７ （式２３）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ４４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素である；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
上の式の中で、式１５および１７は、シンチレーション化合物としての使用に特によく適している。
上で言及した式に従って変更することができる例示的化合物としては、ＢａＡｌ１０ＭｇＯ１７、ＢａＡｌ１２Ｏ１９、ＢａＨｆＯ３、ＣａＨｆＯ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｇｄ（３−３ｘ）Ｙ３ｘＧａ（５−５ｙ）Ａｌ５ｙＯ１２、Ｇｄ３Ｓｃ２Ａｌ３Ｏ１２、Ｇｄ３Ｙ３Ａｌ１０Ｏ２４、ＧｄＡｌＯ３、Ｌａ２Ｏ３、ＬａＡｌＯ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、ＬｕＡｌＯ３、ＳｒＨｆＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＡｌＯ３、またはこれらに類するものが挙げられ、ここでのｘは、０から１にわたり得る。上述の化合物の各々は、それらの化学式とともに与えられていない希土類ドーパントを含むことがある。
さらに別の実施形態において、前記シンチレーション化合物は、金属−ホウ素−酸素化合物であることがある。前記金属−ホウ素−酸素化合物は、単一の金属ホウ酸塩もしくはオキシホウ酸塩であることもあり、または混合金属ホウ酸塩もしくはオキシホウ酸塩（この場合の金属ホウ酸塩もしくはオキシホウ酸塩は、金属の組み合わせを主成分として含む）であることもある。ある実施形態において、前記金属−ホウ素−酸素化合物は、第１族−希土類金属ホウ酸塩、第２族金属ホウ酸塩、第２族−希土類金属ホウ酸塩、第２族−希土類金属オキシホウ酸塩、または第２族金属ボロオキシハロゲン化物（ｂｏｒｏｏｘｙｈａｌｉｄｅ）であることがある。
下記は、化合物のファミリーについての非限定的、例示的式である。
Ｍ１２＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙ（ＢＯ３）３ （式２４）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ４＋ ｘＭ２２＋ ｙ（ＢＯ３）３ （式２５）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２＋ ｘＭ２４＋ ｙ（ＢＯ３）３ （式２６）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ４＋ ｘＭ２２＋ ｙＢ３Ｏ６ （式２７）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２＋ ｘＭ２４＋ ｙＢ３Ｏ６ （式２８）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （４−４ｘ４−ｙ）ＲＥ４＋ ４ｘＭ２２＋ ４ｙ（ＢＯ３）３ （式２９）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１３＋ （４−４ｘ４−ｙ）ＲＥ２＋ ４ｘＭ２４＋ ４ｙ（ＢＯ３）３ （式３０）
（式中、
Ｍ１３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ３＋ ２ｘＭ２１＋ ２ｙＢ５Ｏ９Ｘ （式３１）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋Ｍ２３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ４＋ ｘＭ３２＋ ｙＢ７Ｏ１３ （式３２）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ３２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ３２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ３２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋Ｍ２３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２＋ ｘＭ３４＋ ｙＢ７Ｏ１３ （式３３）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ３４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ ６Ｍ２３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ４＋ ｘＭ３２＋ ｙ（ＢＯ３）３ （式３４）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ３２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ ６Ｍ２３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２＋ ｘＭ３４＋ ｙ（ＢＯ３）３ （式３５）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ３４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ４２＋ ｂＢＯ４ （式３６）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ４２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ４２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ４４＋ ｂＢＯ４ （式３７）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ４２＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ４２＋ ｂＢ５Ｏ１０ （式３８）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ４２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ４２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ１３＋ ｘＭ２１＋ ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ４４＋ ｂＢ５Ｏ１０ （式３９）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ４４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ１３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ４２＋ ｂ（ＢＯ３）３ （式４０）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ４２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ４２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ１３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ４４＋ ｂ（ＢＯ３）３ （式４１）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ４４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （４−４ｘ−４ｙ）ＲＥ１３＋ ４ｘＭ２１＋ ４ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２４＋ ａＭ４２＋ ｂ（ＢＯ３）３ （式４２）
（式中、
Ｍ１２＋およびＭ４２＋の各々は、二価金属元素であり、この場合のＭ１２＋およびＭ４２＋は、同じ二価金属元素であってもよく、または異なる二価金属元素であってもよく；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （４−４ｘ−４ｙ）ＲＥ１３＋ ４ｘＭ２１＋ ４ｙＭ３３＋ （１−ａ−ｂ）ＲＥ２２＋ ａＭ４４＋ ｂ（ＢＯ３）３ （式４３）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ３３＋は、三価金属元素であり、該三価金属元素は、三価希土類元素を含むこともあり、含まないこともあり；
Ｍ４４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ａ、ｂ、ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）および（ａ＋ｂ）のいずれかまたは両方が０．０００１以上かつ０．２未満である）。
上の式の中で、式２５、２９、３４、４０および４２は、シンチレーション化合物としての使用に特によく適している。
上で言及した式に従って変更することができる例示的化合物としては、Ｂａ２Ｂ５Ｏ９Ｃｌ、Ｂａ２Ｃａ（ＢＯ３）２、Ｂａ３Ｇｄ（ＢＯ３）３、Ｃａ４ＹＯ（ＢＯ３）３、ＣａＬａＢ７Ｏ１３、ＣａＹＢＯ４、ＧｄＢ３Ｏ６、ＧｄＢＯ３、ＬａＢ３Ｏ６、ＬａＢＯ３、ＬａＭｇＢ５Ｏ１０、Ｌｉ６Ｇｄ（ＢＯ３）３、Ｌｉ６Ｙ（ＢＯ３）３、ＬｕＢＯ３、ＳｃＢＯ３、ＹＡｌ３Ｂ４Ｏ１２、ＹＢＯ３、またはこれらに類するものが挙げられる。上述の化合物の各々は、それらの化学式とともに与えられていない希土類ドーパントを含むことがある。
さらに別の実施形態において、前記シンチレーション化合物は、金属−リン−酸素化合物であることがある。前記金属−リン−酸素化合物は、金属亜リン酸塩または金属リン酸塩であることがある。前記金属−リン−酸素化合物は、単一の金属亜リン酸塩もしくはリン酸塩であることもあり、または混合金属亜リン酸塩もしくはリン酸塩（この場合の金属亜リン酸塩もしくはリン酸塩は、金属の組み合わせを主成分として含む）であることもある。ある実施形態において、金属−リン化合物としては、一価金属−希土類金属亜リン酸塩、第２族−希土類金属亜リン酸塩、第２族金属リン酸塩、または第２族金属リン酸塩ハロゲン化物を挙げることができる。
下記は、化合物のファミリーについての非限定的、例示的式である。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ３＋ ｘＭ２１＋ ｙＰ２Ｏ６ （式４４）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ３＋ ２ｘＭ２１＋ ２ｙＰ２Ｏ７ （式４５）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙＰ４Ｏ１３ （式４６）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙ（ＰＯ４）２ （式４７）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （５−５ｘ−５ｙ）ＲＥ３＋ ５ｘＭ２１＋ ５ｙ（ＰＯ４）３Ｘ （式４８）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ３＋ ｘＭ２１＋ ｙＢＰＯ５ （式４９）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１２＋ （３−３ｘ−３ｙ）ＲＥ３＋ ３ｘＭ２１＋ ３ｙＢ（ＰＯ４）３ （式５０）
（式中、
Ｍ１２＋は、二価金属元素であり；
Ｍ２１＋は、一価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋Ｍ２２＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ３＋ ｘＭ３１＋ ｙＰＯ４ （式５１）
（式中、
Ｍ１１＋およびＭ３１＋の各々は、一価金属元素であり、この場合のＭ１１＋およびＭ３１＋は、同じ一価金属元素であってもよく、または異なる一価金属元素であってもよく；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ３＋は、三価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２＋ ｙＰＯ４ （式５２）
（式中、
Ｍ２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ４＋ ｙＰＯ４ （式５３）
（式中、
Ｍ４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２＋ ｙＰ２Ｏ７ （式５４）
（式中、
Ｍ２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ４＋ ｙＰ２Ｏ７ （式５５）
（式中、
Ｍ４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２＋ ｙＰ５Ｏ１４ （式５６）
（式中、
Ｍ２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ４＋ ｙＰ５Ｏ１４ （式５７）
（式中、
Ｍ４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２２＋ ｙＰ２Ｏ７ （式５８）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ２４＋ ｙＰ２Ｏ７ （式５９）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２２＋ ｙ（ＰＯ３）４ （式６０）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ２４＋ ｙ（ＰＯ３）４ （式６１）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ ３ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２２＋ ｙ（ＰＯ４）２ （式６２）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
Ｍ１１＋ ３ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ２４＋ ｙ（ＰＯ４）２ （式６３）
（式中、
Ｍ１１＋は、一価金属元素であり；
Ｍ２４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
上で言及した式に従って変更することができる例示的化合物としては、ＡｇＧｄ（ＰＯ３）４、Ｂａ２Ｐ２Ｏ７、Ｂａ３（ＰＯ４）２、Ｂａ３Ｂ（ＰＯ４）３、Ｂａ３Ｐ４Ｏ１３、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｆ、ＢａＫＰＯ４、ＢａＰ２Ｏ６、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｆ、ＣａＢＰＯ５、ＣｅＰ５Ｏ１４、ＣｓＧｄ（ＰＯ３）４、ＣｓＬｕＰ２Ｏ７、ＣｓＹＰ２Ｏ７、Ｋ３Ｌｕ（ＰＯ４）２、ＫＧｄ（ＰＯ３）４、ＬｕＰ２Ｏ７、ＫＹＰ２Ｏ７、ＬｉＣａＰＯ４、ＬｉＧｄ（ＰＯ３）４、ＬｕＰＯ４、ＮａＢａＰＯ４、ＮａＧｄ（ＰＯ３）４、ＮａＬｕＰ２Ｏ７、ＲｂＬｕＰ２Ｏ７、ＲｂＹＰ２Ｏ７、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｆ、またはこれらに類するものが挙げられる。上述の化合物の各々は、それらの化学式とともに与えられていない希土類ドーパントを含むことがある。
さらに別の実施形態において、前記シンチレーション化合物は、金属−酸素−硫黄化合物であることがある。前記金属−酸素−硫黄化合物は、単一の金属オキシ硫化物であることもあり、または混合金属オキシ硫化物（この場合の金属オキシ硫化物は、金属の組み合わせを主成分として含む）であることもある。ある実施形態において、前記金属−酸素−硫黄化合物は、金属オキシ硫化物、例えば希土類金属オキシ硫化物であることがある。
下記は、化合物のファミリーについての非限定的、例示的式である。
ＲＥ１３＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ２４＋ ２ｘＭ２＋ ２ｙＯ２Ｓ （式６４）
（式中、
Ｍ２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （２−２ｘ−２ｙ）ＲＥ２２＋ ２ｘＭ４＋ ２ｙＯ２Ｓ （式６５）
（式中、
Ｍ４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２２＋は、二価希土類元素であり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
上で言及した式に従って変更することができる例示的化合物としては、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ、またはこれらに類するものが挙げられる。上述の化合物の各々は、それらの化学式とともに与えられていない希土類ドーパントを含むことがある。
なおまたさらなる実施形態において、前記シンチレーション化合物は、金属−酸素−ハロゲン化合物であることがある。前記金属金属−酸素−ハロゲン化合物は、単一の金属オキシ硫化物であることもあり、または混合金属オキシ硫化物（この場合の金属オキシ硫化物は、金属の組み合わせを主成分として含む）であることもある。ある実施形態において、前記金属−酸素−ハロゲン化合物は、金属オキシハロゲン化物、例えば希土類金属オキシハロゲン化物であることがある。
下記は、化合物のファミリーについての非限定的、例示的式である。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２４＋ ｘＭ２＋ ｙＯＸ （式６６）
（式中、
Ｍ２＋は、二価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、四価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
ＲＥ１３＋ （１−ｘ−ｙ）ＲＥ２２＋ ｘＭ４＋ ｙＯＸ （式６７）
（式中、
Ｍ４＋は、四価金属元素であり；
ＲＥ１３＋は、三価希土類元素であり；
ＲＥ２４＋は、二価希土類元素であり；
Ｘは、ハロゲンであり；
ｘおよびｙの各々は、０以上かつ０．２以下であり；および
（ｘ＋ｙ）は、０．０００１以上かつ０．２未満である）。
上で言及した式に従って変更することができる例示的化合物としては、ＧｄＯＢｒ、ＧｄＯＣｌ、ＧｄＯＦ、ＧｄＯＩ、ＬａＯＢｒ、ＬａＯＣｌ、ＬａＯＦ、ＬａＯＩ、ＬｕＯＢｒ、ＬｕＯＣｌ、ＬｕＯＦ、ＬｕＯＩ、ＹＯＢｒ、ＹＯＣｌ、ＹＯＦ、またはこれらに類するものが挙げられる。上述の化合物の各々は、それらの化学式とともに与えられていない希土類ドーパントを含むことがある。
多くのシンチレーション化合物を本明細書に開示するが、該シンチレーション化合物は、使用することができるシンチレーション化合物を例証するためのものであり、限定するためのものではない。本明細書を読んだ後、他のシンチレーション化合物を使用することができ、かかる他のシンチレーション化合物が主成分としてまたはドーパントとして希土類元素を含むことは当業者には理解されるであろう。
上の式中、価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）によって指定される各元素は、同じ価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）を有する単一の元素であることもあり、または元素の組み合わせであることもある。例えば、式中のＭ１＋ ３は、第１族元素（例えば、Ｌｉ３、Ｎａ３、Ｋ３、Ｒｂ３、もしくはＣｓ３）、Ａｇのうちのいずれか１つであることがあり、またはかかる元素の組み合わせ（例えば、Ｃｓ２Ｌｉ、Ｃｓ２Ｎａ、Ｒｂ２Ｌｉ、もしくはこれらに類するもの）であることもできよう。式中のＭ２＋ ２は、第２族元素（Ｂｅ２、Ｍｇ２、Ｃａ２、Ｓｒ２、もしくはＢａ２）、Ｚｎであることがあり、またはかかる元素の組み合わせ（例えば、ＣａＭｇ、ＣａＳｒ、ＳｒＢａ、もしくはこれらに類するもの）であることもできよう。三価状態の金属は、第１３族元素、三価状態の希土類元素、またはそれらの組み合わせであることがある。例えば、シンチレータ化合物は、希土類アルミニウムガーネットを含むことができ、Ｍ３＋を希土類とＡｌの両方に使用することがある。四価状態の金属は、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらの組み合わせであることがある。金属元素に類似して、式中のＸ２は、単一のハロゲン（例えば、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、もしくはＩ２）を表すこともあり、またはハロゲンの組み合わせ（例えば、ＣｌＢｒ、ＢｒＩ、もしくはこれらに類するもの）を表すこともある。したがって、ドーパント（単数または複数）を、もしあれば、除いて、前記シンチレーション化合物は、実質的に単一の金属化合物、混合金属化合物、または混合ハロゲン化合物であることができる。
前記シンチレーション化合物は、単結晶の形態であることができ、または多結晶材料として存在することができる。単結晶の形態のシンチレーション化合物は、融合ゾーン法（ｆｕｓｉｏｎ ｚｏｎｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）、ブリッジマン（Ｂｒｉｄｇｍａｎ）、またはエッジフィード成長（ｅｄｇｅ ｆｅｅｄ ｇｒｏｗｔｈ：ＥＧＦ）法を用いて形成することができる。融合ゾーン法で、結晶シードが固体の一端と接触していて熱源が局所領域（その固体の一部分）をその結晶付近で溶融状態にならせるように、固体材料を加工することができる。その溶融材料付近の雰囲気の温度は、少なくとも約１６００℃または少なくとも１８００℃の温度であり、約２２００℃以下、または約２１００℃以下であるだろう。
熱源が結晶から遠ざかるにつれて、溶融部分は単結晶性になり、種結晶からより遠い新たな局所領域が溶融される。固体の残りが結晶化されてしまうまでこのプロセスを継続する。そこの固体をそのプロセス中に垂直方向または水平方向に配向させることができる。ゾーンメルト法およびフローティングゾーン法のような特定の結晶成長法は、融合ゾーン法として公知の一般表記に属している。融合ゾーン法は、化学種の揮発または偏析が、結晶状態になることができるドーパントの量を制限し得るようなチョクラルスキーまたはブリッジマン成長法より、高レベルのドーパントを組み込むことが可能であり得る。前記シンチレーション化合物は、多結晶材料の形態であることがある。かかる材料は、か焼、プレス、焼結、またはそれらの任意の組み合わせを用いて形成することができる。ある実施形態では、多結晶粉末（熱水法によって、またはアルカリ溶液での沈殿によって、または気相によって得られる）、該粉末を、ことによると、バインダを使用してもしくは使用せずに圧縮する、またはゾルゲル法により熱的に高密度化するもしくは集合させる。さらなる実施形態において、前記化合物は、単結晶もしくは多結晶繊維（マイクロ引き下げ法によってもしくはＥＦＧによって得られる）であることがあり、または薄膜（ＣＶＤによって得られる）であることがあり、または多結晶ガラス−セラミックであることがある。前記シンチレーション化合物を、透過性であり得るホスト材料、例えばガラスまたはプラスチックまたは液体または結晶に組み込むことができる。前記ホスト材料を使用して、前記シンチレーション化合物を間接的に励起させることができる。
前記シンチレーション化合物の組成に依存して、該シンチレーション化合物は、形成中にまたは形成後アニール中に還元性雰囲気に曝露されることがあり、または酸化性雰囲気に曝露されることもある。前記シンチレーション化合物が、二価状態および三価状態で存在する希土類元素を含むとき、還元性雰囲気を用いてかかる化合物を形成することができる。ある実施形態において、シンチレータ化合物は、二価状態であり得るＥｕ、Ｅｕ２＋、および三価状態であり得るＥｕ、Ｅｕ３＋を含むことがある。二価希土類元素を使用するとき、四価元素、例えばＺｒまたはＨｆも使用することがある。ＺｒおよびＨｆは三価状態を有さない、または三価状態に容易に還元されないので、二価状態の希土類金属を有するシンチレーション化合物を形成するときに還元性雰囲気でＺｒまたはＨｆを還元する尤度は、実質的にゼロである。
還元性雰囲気としては、還元性化学種、不活性ガス、またはそれらの組み合わせを挙げることができる。前記還元性化学種としては、Ｈ２、Ｎ２Ｈ４、ＣＨ４、および別の適する還元性化学種、またはこれらに類するものを挙げることができる。ＣＨ４を還元性化学種として使用する場合、形成温度でＣＯが形成されるようにＯ２を添加することができる。ある実施形態において、前記還元性雰囲気は、少なくとも約１．１容量％、少なくとも約２容量％、少なくとも約４容量％の前記還元性化学種を含み、および別の実施形態において、前記還元性雰囲気は、１００容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、約２０容量％以下、または約９容量％以下の前記還元性化学種を含む。絶対圧力に関しては、ある実施形態において、前記還元性雰囲気は、少なくとも約１．１ｋＰａ、少なくとも約２ｋＰａ、少なくとも約４ｋＰａの還元性化学種を含んでなり、および別の実施形態において、前記還元性雰囲気は、１０１ｋＰａ以下、約７５ｋＰａ以下、約５０ｋＰａ以下、約２０ｋＰａ以下、または約９ｋＰａ以下の前記還元性化学種を含む。
前記不活性ガスは、希ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、別の希ガス、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。ある実施形態において、前記還元性雰囲気は、少なくとも約１．１容量％、少なくとも約５容量％、少なくとも約１１容量％、少なくとも約１５容量％、または少なくとも約２０容量％の前記不活性ガスを含み、および別の実施形態において、前記還元性雰囲気は、１００容量％以下、約９０容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、または約４０容量％以下の前記不活性ガスを含む。前記還元性雰囲気は、不活性ガスのみを含むことがあり、実質的に酸素を含まないことがあり、またはそれらの組み合わせを含むことがある。特定の実施形態において、前記不活性カスは、少なくとも約５０％Ａｒを含むことができ、および別の特定の実施形態において、前記還元性雰囲気は、約５容量％以下の全還元性化学種濃度を含み、およびその還元性雰囲気の残部は、Ａｒを含んでなる。前記還元性雰囲気は、約０．０００１容量％から約３％容量％の範囲のＯ２を含むことがある。かかる還元性雰囲気はＯ２を有することがあり、このＯ２は、前記シンチレーション化合物において欠陥を形成する尤度を低減させるために存在するが、還元すべき元素をさらに酸化させるほど高くない。
前記酸化性雰囲気は、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。ある実施形態において、前記酸化性雰囲気は、少なくとも約１．４容量％、少なくとも約５容量％、少なくとも約１１容量％、少なくとも約１５容量％、または少なくとも約２０容量％の酸化性化学種を含み、および別の実施形態において、前記酸化性雰囲気は、１００容量％以下、約９０容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、約４０容量％以下、または約３０容量％以下の酸化性化学種を含む。絶対圧力に関しては、ある実施形態において、前記酸化性雰囲気は、少なくとも約１．４ｋＰａ、少なくとも約５ｋＰａ、少なくとも約１１ｋＰａ、少なくとも約１５ｋＰａ、または少なくとも約２０ｋＰａの酸化性化学種を含んでなり、および別の実施形態において、前記酸化性雰囲気は、１０１ｋＰａ以下、約９０ｋＰａ以下、約７５ｋＰａ以下、約５０ｋＰａ以下、または約４０ｋＰａ以下の酸化性化学種を含む。特定の実施形態では、前記酸化条件をその材料の放電によって達成することができ、別の特定の実施形態では、空気のみを使用してアニーリングを行うことができる。
必要とされるまたは所望される場合、前記シンチレーション化合物を形成した後にアニールを行ってもよい。前に説明した雰囲気のいずれかを用いてそのアニールを行うことができる。前記アニールの温度は、少なくとも約１１００℃、または少なくとも約１２００℃であり得、かつ約１６００℃以下または約１５００℃以下であり得る。
前記シンチレーション化合物を使用して、多くの装置において有用なシンチレータまたは他のシンチレーションデバイスを形成することができる。図１は、シンチレータ１２２と、光ガイド１２４と、光センサ１２６と、制御ユニット１２８とを含む装置１００の実施形態を図示するものである。シンチレータ１２２は、前に説明したとおりのシンチレーション化合物を含むことができる。光ガイド１２４は、シンチレータ１２２によって出射されるシンチレーティング光に対して実質的に透過性である。光センサ１２６は、シンチレータ１２２からのシンチレーティング光の受光に応答して電子を発生させることができる。光センサ１２６は、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェダイオード、またはこれらに類するものであることができる。シンチレータ１２２、光ガイド１２４、および光センサ１２６は、互いに光学的に結合されている。シンチレータ１２２、光ガイド１２４、および光センサ１２６は、間隔を離して図示されているが、光ガイド１２４は、シンチレータ１２２または光センサ１２６と直接接触することができる。別の実施形態では、結合材料、例えば実質的に透明なシリコーンゲルを使用して、シンチレータ１２２、光ガイド１２４、および光センサ１２６を互いに結合させることができる。環境光または他の望ましくない放射線が光センサ１２６に到達しないように、シンチレータ１２２、光ガイド１２４、および光センサ１２６を１つ以上のハウジングの内部に配置することができる。制御ユニット１２８は、光センサ１２６に電気的に結合されている。正常動作中、放射線をシンチレータ１２２によって捕捉することができ、そのシンチレータ１２２が標的放射線の受光に応答してシンチレーティング光を出射する。シンチレーティング光は、光センサ１２６によって受光され、その光センサ１２６が電子シグナルを発生させ、その電子シグナルが制御ユニット１２８に送信される。制御ユニット１２８は、ハードウェア、ファームウェアまたはソフトウェアを含み、これは、該制御ユニット１２８が、放射線のタイプ（Ｘ線、ガンマ線、ベータ粒子、およびこれらに類するもの）、放射線の強度、放射線が捕捉されたもしくは放射線が発生した位置、またはそれらの任意の組み合わせなどの、標的放射線に関する情報を生成することができるように構成される。
前記装置は、放射線検出装置、例えば、医療用イメージング装置、検層装置、セキュリティー検査装置、またはこれらに類するものであることがある。特定の実施形態において、前記放射線検出システムは、ガンマ線分析、例えば、単一陽電子放出コンピュータ断層撮影（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＳＰＥＣＴ）または陽電子放出断層撮影（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）分析に使用することができる。別の実施形態では、前記シンチレーション化合物を放射線検出以外の他の用途に使用することができる。例えば、前記装置は、波長変換システム、例えばレーザーデバイスについて言えば、ＵＶスペクトル、可視およびＩＲのためのルミネッセンスエミッタ、特に単色エミッタを含むことができる。かかるデバイスでは、制御ユニットをシンチレータ１２２と結合させることができ、ならびに光ガイド１２４および光センサ１２６をレンズまたは別の適する光学機構で置き換えることができる。前記シンチレーション化合物を使用することができるさらに別の装置としては、光学データ記憶デバイスを挙げることができる。
本明細書に記載する概念に従って説明されるようなシンチレーション化合物は、通常、良好な光出力、エネルギー分解能、線形性、減衰時間および残光特性を有する。線形性は、シンチレーション結晶が、いかによく放射エネルギーと光出力間の完全線形比例に近づくかを指す。前記線形性を完全線形性からの偏差として測定することができる。完全線形性を有するシンチレーション結晶は、放射線のエネルギーに関係なく、吸収した単位エネルギーあたり同じ数の光子を常に生成することになる。したがって、完全線形性からのその偏差はゼロである。ある実施形態において、シンチレーション化合物は、Ｘ線照射中に測定された強度を基準にして１００ミリ秒後に２００ｐｐｍ未満の残光を有することがある。特定の実施形態において、より少ない残光に関する改善には、減衰時間の低減および光収量の増加が付随し得る。二価または四価状態の希土類元素と電子電荷補償材料の存在は、シンチレーション化合物に電子電荷平衡を維持させることができ、その上なお、該二価または四価状態の希土類元素を有する恩恵を実現することができる。
本明細書に記載するどの概念がシンチレーション化合物に適用可能であるのかについての今の理解をさらに良く例証するために非限的実施形態を説明する。希土類アルミニウムガーネット、例えばＬｕＡＧを形成することができ、これは、その完成シンチレーション化合物中に四価状態の希土類元素、Ｃｅ４＋、を少なくとも多少は含む。いずれの電子電荷補償化学種も伴わずに過多なＣｅ４＋を添加した場合、ＬｕＡＧ化合物は、電子トラップとして作用することができる過多な酸素空孔を有することがある。放射線が捕捉されると、ＬｕＡＧ化合物中の電子は励起される。より低いエネルギー状態に戻り、シンチレーティング光を出射することになる（これは望ましい）電子もあるが、捕捉され、捕捉されたときに光を出射しない電子もある。これらの電子は、温度のため捕捉されなくなり、熱ルミネッセンスと呼ばれる光を出射することがある。したがって、電子トラップは、問題が多い。なぜなら、トラップされる電子は、トラップの外部の電子がシンチレーティング光を出射しているときにはシンチレーティング光を出射しないであろうし、またトラップから放出された電子は光を出射するであろうが、それは、トラップされていない電子からシンチレーティング光が出射された後になるからである。より良い電子電荷平衡を維持することにより、酸素空孔が電子を補足する可能性は低くなるだろう。前の例を続けて、第２族元素、例えばＣａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｚｎ、またはこれらに類するものを前記シンチレーション化合物に組み込むことができる。Ｚｎの前記第２族元素は、二価状態であり、酸化されない、または容易に酸化されない。したがって、少なくとも一つには容易に酸化されない第２族元素またはＺｎの存在のため、より良い電子電荷平衡をなお維持しながら、酸素空孔を形成する有意な危険を伴わずに、所望のＣｅ４＋濃度の達成に十分な酸化性雰囲気でＬｕＡＧ化合物を形成することができる。四価状態の希土類元素の添加は、多くのシンチレーション化合物におけるシンチレーションメカニズムの一定の段階を不必要にすることができる。この改善されたシンチレーションメカニズムは、４＋状態のセシウムと高エネルギーＸ線またはγ−光子の相互作用、および正孔の発生を伴うＣｅ４＋の励起（３＋）＊状態への直接変換から成る。二価元素は、正孔トラップの特定の役割を有するシンチレーションメカニズムに関与している。
理想的には、三価状態の１対の希土類金属原子を四価状態の希土類原子および二価状態の金属原子、例えば第２族元素、Ｚｎまたはそれらの任意の組み合わせによって置換する。実際には、三価状態の希土類金属原子の置換に関して、四価状態の希土類原子の二価状態の金属原子に対する比は、１：１である必要はない。すべてのドーパント原子がシンチレーションメカニズムに関与しているとは限らず、したがって、多少の電子電荷不平衡は、本明細書に記載する概念から外れないからである。その比を１：１により近く保つと、より良好な性能が結果として得られるだろう。
希土類元素を還元するとき、同様の概念を適用することができる。別の非限定的実施形態では、三価状態の１対の希土類金属原子を二価状態の希土類原子および四価状態の金属原子によって置換する。特定の化合物としては、ＣａＬａＢ７Ｏ１３を挙げることができる。三価状態であるそのＬａの一部をＥｕ２＋およびＺｒ、Ｈｆまたはそれらの組み合わせによって置換することができる。ＺｒおよびＨｆは、四価状態であり、容易に還元されない。したがって、ＬａのＥｕ２＋およびＺｒまたはＨｆでの置換は、特に、そのシンチレーション化合物を還元性雰囲気に曝露して、例えばＥｕ３＋がＥｕ３＋に酸化されないようにすると、より良い電子電荷平衡を可能にする。
さらなる非限定的実施形態では、二価状態の１対の金属原子を三価状態の希土類原子および一価状態の金属原子、例えば第１族元素、またはＡｇによって置換する。特定の化合物としては、ＣａＩ２を挙げることができる。二価状態であるＣａの一部をＥｕ２＋およびＬｉ、ＮａもしくはＫまたはそれらの組み合わせによって置換することができる。第１族元素は一価状態であり、容易に還元されない。したがって、ＢａのＥｕ３＋およびＬｉ、ＮａまたはＫでの置換は、特に、そのシンチレーション化合物を還元性雰囲気に曝露して、例えばＥｕ２＋がＥｕ３＋に酸化されないようにすると、より良い電子電荷平衡を可能にする。
結晶試料であって、それらの２つの平行な側面を研磨したものである結晶試料からＣｅ４＋の存在を決定することができ、それらの側面を通して分光光度分析操作を行った。これらの平行な側面間の距離（その試料の厚み）は、０．２から５０ｍｍであり得る。特定の実施形態において、前記試料は、見かけ上、１ｍｍ厚である。現在はＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．の一部であるＶａｒｉａｎにより商品名Ｃａｒｙ ６０００ｉで販売されている、および１ｎｍ以下の分解能を有する、ＵＶおよび可視で測定するＣａｒｙ ６０００ｉブランド分光光度計を使用することができる。試料に対して正透過モードを使用した。０．５ｎｍ間隔、１点あたり０．１秒の収集時間、および２ｎｍのＳＢＷ（スペクトルバンド幅）を用いて試料を測定した。各試料の吸光度（光学密度とも呼ばれる）を１９０ｎｍと６００ｎｍの間の波長の関数として測定する。３５７ｎｍでの吸光度の２８０ｎｍでの吸光度に対する比、参照Ａ３５７／Ａ２８０、を決定する前にバックグラウンドノイズを引く。
図２は、試料２の場合の空気アニーリング後の吸光度スペクトル（この図中の「２」を参照）と、先行技術を代表するアニールされていない試料１、参照試料、の場合の吸光度スペクトル（この図中の「１」を参照）とを含む。試料２の場合、空気アニーリング後、吸光度最大値が２５０ｎｍで観察され、その起源はＣｅ４＋である。
図３は、試料２の場合の空気アニーリング後の化合物の熱ルミネッセンス強度（「２」を参照）と先行技術を代表する試料１の場合の熱ルミネッセンス強度（アニールされていない参照試料、「１」を参照）を比較するものである。試料２の場合、熱ルミネッセンス強度の非常に大幅な降下が、特に３００Ｋ付近で認められ、したがって、残光は低減される。
シンチレータ結晶の性能を改善するためのドーパントの添加を開示する参考文献が発行されている。米国特許出願公開第２０１１／０２０４２４０号明細書は、セリウムがドープされたルテチウム・イットリウム・オルトケイ酸塩（ＬＹＳＯ：Ｃｅ）においてＣａを添加し、その結果、Ｃｅ４＋がＣｅ３＋になることを教示している。明らかに、ＲＥ４＋は、先行技術では望ましくなかった。先行技術の教示とは異なり、希土類元素を計画的に二価または四価状態に保つことができ、および希土類元素は、電子電荷平衡をなお維持しながらかかる状態の利点を実現することができる。
ある実施形態において、シンチレーション化合物は、実質的に透明であることができる。別の実施形態では、本明細書に記載する実施形態のいずれかによるシンチレーション化合物とその対応するベース化合物とを両方を実質的白色光によって照明したときに比較することができる色差を判定することにより、変色を定量することができる。本明細書において用いる場合、対応するベース化合物は、シンチレーション化合物と実質的に同じ組成を有するが、但し、そのシンチレーティング光活性化物質のすべてが、その特定のシンチレーション化合物についての従来の活性化物質とは異なる価電子状態（ｖａｌａｎｃｅ ｓｔａｔｅ）である。例えば、シンチレーション化合物は、従来の活性化物質のようなＲＥ３＋（例えば、Ｃｅ３＋）を有することができるが、ある実施形態によるシンチレーション化合物は、Ｃｅ４＋、またはＣｅ３＋と有意な量のＣｅ４＋の組み合わせをシンチレーティング光活性化物質として有することができる。その対応するベース化合物は、セシウムのすべてをＣｅ３＋として有し、Ｃｅ４＋を実質的に伴わないまたは有意な量のＣｅ４＋を伴わないことになる。別の例として、別のシンチレーション化合物は、従来の活性化物質のようなＲＥ２＋（例えば、Ｅｕ２＋）を有することができるが、ある実施形態による別のシンチレーション化合物は、Ｅｕ３＋、またはＥｕ２＋とＥｕ３＋の組み合わせをシンチレーティング光活性化物質として有することができる。その対応するベース化合物は、ユーロピウムのすべてをＥｕ２＋として有し、Ｅｕ３＋を実質的に伴わないまたは有意な量のＥｕ３＋を伴わないことになる。
変色評価のための試料は、形成したまま使用してもよく、表面研磨された、破断された荒仕上げされた、または別の適する試料調製が行われたものであってもよい。白色光を、それを表面に対して垂直に向けるように、表面に対して垂直以外の角度に向けるように、または複数の光源から表面に対して異なる角度に配向させるように、方向づけることができる。１つ以上の異なる技法を用いて変色を判定することができる。
ある実施形態では、ＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊を使用することができる。前記ＣＩＥ１９７６色空間座標は、現在はＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．の一部であるＶａｒｉａｎからのＣａｒｙ ６０００ｉブランド分光光度計を使用して得ることができる。前記シンチレーション化合物は、そのシンチレーション化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ１＊，ａ１＊，ｂ１＊の色空間座標の実質的白色光を反射する。前記対応するベース化合物は、その対応するベース化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ２＊，ａ２＊，ｂ２＊の色空間座標の実質的白色光を反射する。前記シンチレーション化合物と前記ベース化合物間の色差は、｜ａ１＊−ａ２＊｜は、約９以下であり、および｜ｂ１＊−ｂ２＊｜は、約９以下であるようなものである。別の実施形態において、｜ａ１＊−ａ２＊｜は、約５以下であり、約３以下であり、約２以下であり、約１．５以下であり、約０．９以下であり、約０．５以下であり、または約０．２以下であり、約０．０９以下であり、約０．０５以下であり、または約０．０１以下であり、および｜ｂ１＊−ｂ２＊｜は、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、約０．０９以下である、約０．０５以下である、または約０．０１以下である。さらなる実施形態において、｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜は、約９以下である、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である。
色空間座標の代案として、反射光の波長を使用することができる。前記シンチレーション化合物は、第一の波長の実質的白色光を反射することができ、およびその対応するベース化合物は、第二の波長の実質的白色光を反射することができる。ある実施形態において、第一および第二の波長は、互いから約５０ｎｍ以下である、互いから約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約９ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約２ｎｍ以下である。
さらに別の実施形態では、特定の波長スペクトルを使用することができる。一例として、あるシンチレーション化合物は、十分に電子電荷平衡しているとき無色であり、および類似のシンチレータ化合物は、十分に電子電荷平衡していないと黄色を有する。それらのシンチレータ化合物についての４００ｎｍから７００ｎｍの波長の反射光の強度を比較することができる。それらのデータが有意に異なれば、変色を判定することができる。あるいは、青色光（例えば、４００ｎｍから４５０ｎｍの範囲の波長で発光極大値を有する光）のみを使用して、前記シンチレーション化合物を照明してもよい。無色であるシンチレーション化合物は、黄色を有するシンチレーション化合物と比較して実質的により多くの青色光を反射することができる。
別の例として、異なるシンチレーション化合物は、十分に電子電荷平衡しているとき黄色を有し、およびさらに別の類似のシンチレータ化合物は、十分に電子電荷平衡していないと緑色を有する。それらのシンチレータ化合物についての４００ｎｍから７００ｎｍの波長の反射光の強度を比較することができる。異なる色の光に関して分析を行うことができる。緑色光（例えば、５００ｎｍから５５０ｎｍの範囲の波長で発光極大値を有する光）のみを使用して前記シンチレーション化合物を照明して、第一のデータセットを得ることができる。赤色光（例えば、６５０ｎｍから７００ｎｍの範囲の波長で発光極大値を有する光）のみを使用して前記シンチレーション化合物を照明して、第二のデータセットを得ることができる。黄色であるシンチレーション化合物は、緑色を有するシンチレーション化合物と比較して実質的により多くの赤色光およびより少ない緑色光を反射することができる。
多くの異なる態様および実施形態が可能である。それらの態様および実施形態の一部を本明細書に記載する。本明細書を読んだ後、それらの態様および実施形態が例証的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定しないことが当業者には理解されるであろう。加えて、アナログ回路を含む一部の実施形態をデジタル回路を用いて同様に実行でき、逆もまた同じであることは、当業者には分かるであろう。
実施形態は、下に列挙するとおり項目のいずれか一項以上に準拠し得る。
第１項。シンチレーション化合物であって、四価状態の希土類元素を該シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍの濃度で含んでなり、希土類ケイ酸塩化合物ではないシンチレーション化合物。
第２項。前記四価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約６０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第１項に記載のシンチレーション化合物。
第３項。前記四価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１または２項に記載のシンチレーション化合物。
第４項。前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素であり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、第１から３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第５項。前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素であり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、第１から４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６項。二価状態の異なる元素を含むドーパントを少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、第１から５項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第７項。前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第６項に記載のシンチレーション化合物。
第８項。前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１から７項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第９項。前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、第１から８項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１０項。前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、第１から９項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１１項。前記希土類元素が、Ｃｅ４＋を含んでなる、第１から１０項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１２項。前記希土類元素が、Ｐｒ４＋を含んでなる、第１から１０項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１３項。前記希土類元素が、Ｔｂ４＋を含んでなる、第１から１０項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１４項。前記ドーパントが、第２族元素、Ｚｎ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、第１から１０項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１５項。シンチレーション化合物であって、
三価状態の金属元素と、
該シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ濃度での二価状態の希土類元素と
を含んでなり、該シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記二価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記三価状態の金属元素に置き換わるものであるシンチレーション化合物。
第１６項。前記二価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第１５項に記載のシンチレーション化合物。
第１７項。前記二価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１５または１６項に記載のシンチレーション化合物。
第１８項。前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素であり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、第１５から１７項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第１９項。前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素であり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、第１５から１８項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２０項。四価状態のドーパントを前記シンチレータ化合物の少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、第１５から１９項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２１項。前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第２０項に記載のシンチレーション化合物。
第２２項。前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１５から２１項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２３項。前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、第１５から２２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２４項。前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、第１５から２３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２５項。前記ドーパントが、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２６項。前記希土類元素が、Ｎｄ２＋を含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２７項。前記希土類元素が、Ｓｍ２＋を含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２８項。前記希土類元素が、Ｅｕ２＋を含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第２９項。前記希土類元素が、Ｄｙ２＋を含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第３０項。前記希土類元素が、Ｔｍ２＋を含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第３１項。前記希土類元素が、Ｙｂ２＋を含んでなる、第１５から２４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第３２項。シンチレーション化合物であって、
二価状態の金属元素と、
該シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ濃度での三価状態の希土類元素と
を含んでなり、該シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記三価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記二価状態の金属元素に置き換わるものであるシンチレーション化合物。
第３３項。前記三価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第３２項に記載のシンチレーション化合物。
第３４項。前記三価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第３２または３３項に記載のシンチレーション化合物。
第３５項。前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素であり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、第３２から３４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第３６項。前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素であり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、第３２から３５項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第３７項。ドーパントが、一価状態で少なくとも５原子ｐｐｍの濃度で存在する、第３２から３６項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第３８項。前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第３７項に記載のシンチレーション化合物。
第３９項。前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第３２から３８項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４０項。前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、第３２から３９項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４１項。前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、第３２から４０項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４２項。前記ドーパントが、第１族元素またはＡｇを含んでなる、第３２から４２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４３項。金属ハロゲン化物を含んでなる、第１から４２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４４項。１つ以上のドーパントを、該１つ以上のドーパントのいずれかがもしあれば、除いて、前記金属ハロゲン化物が単一の金属ハロゲン化物である、第４３項に記載のシンチレーション化合物。
第４５項。前記金属ハロゲン化物が、混合金属ハロゲン化物である、第４３項に記載のシンチレーション化合物。
第４６項。前記金属ハロゲン化物が、混合ハロゲン金属ハロゲン化物である、第４３から４５項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４７項。金属−ホウ素−酸素化合物を含んでなる、第１から４２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第４８項。前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属ホウ酸塩を含んでなる、第４７項に記載のシンチレーション化合物。
第４９項。前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属オキシホウ酸塩を含んでなる、第４７項に記載のシンチレーション化合物。
第５０項。金属−アルミニウム−酸素化合物を含んでなり、前記金属がアルミニウムとは異なる、第１から４２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第５１項。前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミ酸塩を含んでなる、第５０項に記載のシンチレーション化合物。
第５２項。前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミニウムガーネットを含んでなる、第５０項に記載のシンチレーション化合物。
第５３項。金属−リン−酸素化合物を含んでなる、第１から４２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第５４項。前記金属−リン−酸素化合物が、金属亜リン酸塩を含んでなる、第５３項に記載のシンチレーション化合物。
第５５項。前記金属−リン−酸素化合物が、金属リン酸塩を含んでなる、第５３項に記載のシンチレーション化合物。
第５６項。前記金属−リン−酸素化合物が、第２族金属リン酸塩ハロゲン化物を含んでなる、第５３項に記載のシンチレーション化合物。
第５７項。金属−酸素−硫黄化合物を含んでなる、第１から４２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第５８項。前記金属−酸素−硫黄化合物が、金属オキシ硫化物を含んでなる、第５７項に記載のシンチレーション化合物。
第５９項。金属−酸素−ハロゲン化合物を含んでなる、第１から５２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６０項。前記金属−酸素−ハロゲン化合物が、金属オキシハロゲン化物を含んでなる、第５９項に記載のシンチレーション化合物。
第６１項。「発明を実施するための形態」に提示するとおりの式１から６７のいずれか１つによって表される材料を含んでなるシンチレーション化合物。
第６２項。三価状態の希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、シンチレーション化合物の主成分である、第１から６２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６３項。三価状態の希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、共ドーパントである、第１から６１項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６４項。前記希土類元素の実質的にすべてが三価状態であることを除いて実質的に同じ組成を有する別のシンチレーション化合物と比較して、より大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有する、第１から６３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６５項。実質的に単結晶である、第１から６４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６６項。多結晶材料である、第１から６４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６７項。実質的に透明である、第１から６４項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６８項。前記シンチレーション化合物が、該シンチレーション化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ１＊，ａ１＊，ｂ１＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
対応するベース化合物が、該対応するベース化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ２＊，ａ２＊，ｂ２＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約９以下であり；および
｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約９以下である、
第１から６７項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第６９項。｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約５以下であり、約３以下であり、約２以下であり、約１．５以下であり、約０．９以下であり、約０．５以下であり、約０．２以下であり、約０．０９以下であり、約０．０５以下であり、または約０．０１以下であり；および
｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、約０．０９以下である、約０．０５以下である、または約０．０１以下である、
第６８項に記載のシンチレーション化合物。
第７０項。｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約９以下である、第６８または６９項に記載のシンチレーション化合物。
第７１項。｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、第７０項に記載のシンチレーション化合物。
第７２項。前記シンチレーション化合物が、第一の波長の実質的白色光を反射することができ；
対応するベース化合物が、第二の波長の実質的白色光を反射することができ；ならびに
前記第一および第二の波長が、互いから約５０ｎｍ以下である、
第１から７１項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第７３項。前記第一および第二の波長が、互いから約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約９ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約２ｎｍ以下である、第７２項に記載のシンチレーション化合物。
第７４項。第１から７３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含むシンチレータと、
前記シンチレータからのシンチレーティング光を受光するように構成された光センサと
を含んでなる放射線検出装置。
第７５項。医療用イメージング装置、検層装置、またはセキュリティー検査装置を含んでなる、第７４項に記載の放射線検出装置。
第７６項。第１から７３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含んでなる陽電子放出型断層撮影装置。
第７７項。第１から７３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含んでなるレーザーデバイス。
第７８項。第１から７３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含んでなる光データ記憶デバイス。
第７９項。シンチレーション化合物であって、二価、三価、または四価状態の希土類元素を該シンチレーション化合物の一定の濃度で含んでなり、対応するベース化合物と比較してより大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、より短い減衰時間、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有し、希土類ケイ酸塩ではないシンチレーション化合物。
第８０項。前記対応するベース化合物と比較してより大きい光出力を有する、第７９項に記載のシンチレーション化合物。
第８１項。前記対応するベース化合物と比較してより小さいエネルギー分解能を有する、第７９または８０項に記載のシンチレーション化合物。
第８２項。前記対応するベース化合物と比較してより低い残光を有する、第７９から８１項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第８３項。前記対応するベース化合物と比較してより短い減衰時間を有する、第７９から８２項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第８４項。前記対応するベース化合物と比較して、一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答を有する、第７９から８３項のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
第８５項。シンチレータ化合物を形成するプロセスであって、
完成シンチレーション化合物中の希土類元素が、該完成シンチレーション化合物の少なくとも１０ｐｐｍの濃度で四価状態であるように、および前記完成シンチレーション化合物が、希土類ケイ酸塩を含まないように、酸化性雰囲気でシンチレーション化合物を形成する工程
を含んでなるプロセス。
第８６項。前記酸化性雰囲気が、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、第８５項に記載のプロセス。
第８７項。前記酸化性雰囲気が、少なくとも約１．４容量％、少なくとも約５容量％、少なくとも約１１容量％、少なくとも約１５容量％、または少なくとも約２０容量％の酸化性化学種を含んでなる、第８５または８６項に記載のプロセス。
第８８項。前記酸化性雰囲気が、１００容量％以下、約９０容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、または約４０容量％以下の酸化性化学種を含む、第８５から８７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第８９項。前記酸化性雰囲気が、少なくとも約１．４ｋＰａ、少なくとも約５ｋＰａ、少なくとも約１１ｋＰａ、少なくとも約１５ｋＰａ、または少なくとも約２０ｋＰａの酸化性化学種を含んでなる、第８５から８８項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９０項。前記酸化性雰囲気が、１０１ｋＰａ以下、約９０ｋＰａ以下、約７５ｋＰａ以下、約５０ｋＰａ以下、または約４０ｋＰａ以下の酸化性化学種を含む、第８５から８９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９１項。前記四価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第８５から９０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９２項。前記希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度で四価状態である、第８５から９１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９３項。前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、第８５から９２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９４項。前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、第８５から９３項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９５項。前記完成シンチレーション化合物が、二価状態の異なる元素を含むドーパントを少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、第８５から９４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９６項。前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第９５項に記載のプロセス。
第９７項。前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第８５から９６項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９８項。前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、第８５から９７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第９９項。前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、第８５から９８項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１００項。前記希土類元素が、Ｃｅ４＋を含んでなる、第８５から９９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１０１項。前記希土類元素が、Ｐｒ４＋を含んでなる、第８５から９９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１０２項。前記希土類元素が、Ｔｂ４＋を含んでなる、第８５から９９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１０３項。前記ドーパントが、第２族元素、Ｚｎ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、第８５から１０２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１０４項。シンチレータ化合物を形成するプロセスであって、
完成シンチレーション化合物が、
三価状態の金属元素と、
該完成シンチレーション化合物の少なくとも１０ｐｐｍの濃度での二価状態である希土類元素と
を含んでなるように、還元性雰囲気でシンチレーション化合物を形成する工程を含んでなり、この工程で、前記完成シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記二価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記三価状態の金属元素に置き換わるプロセス。
第１０５項。前記二価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第１０４項に記載のプロセス。
第１０６項。前記二価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１０４または１０５項に記載のプロセス。
第１０７項。前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、第１０４から１０６項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１０８項。前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、第１０４から１０７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１０９項。四価状態のドーパントを前記完成シンチレーション化合物の少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、第１０４から１０８項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１０項。前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第１０９項に記載のプロセス。
第１１１項。前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１０９または１１０項に記載のプロセス。
第１１２項。前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、第１０９から１１１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１３項。前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、第１０９から１１２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１４項。前記ドーパントが、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、第１０９から１１３項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１５項。前記希土類元素が、Ｎｄ２＋を含んでなる、第１０４から１１４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１６項。前記希土類元素が、Ｓｍ２＋を含んでなる、第１０４から１１４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１７項。前記希土類元素が、Ｅｕ２＋を含んでなる、第１０４から１１４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１８項。前記希土類元素が、Ｄｙ２＋を含んでなる、第１０４から１１４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１１９項。前記希土類元素が、Ｔｍ２＋を含んでなる、第１０４から１１４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１２０項。前記希土類元素が、Ｙｂ２＋を含んでなる、第１０４から１１４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１２１項。シンチレーション化合物を形成するプロセスであって、
完成シンチレーション化合物が、
二価状態の金属元素と、
該完成シンチレーション化合物の少なくとも１０ｐｐｍの濃度での三価状態である希土類元素と
を含んでなるように、還元性雰囲気でシンチレーション化合物を形成する工程を含んでなり、前記シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記三価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記二価状態の金属元素に置き換わるプロセス。
第１２２項。前記三価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第１２１項に記載のプロセス。
第１２３項。前記三価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１２１または１２２項に記載のプロセス。
第１２４項。前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、第１２１から１２３項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１２５項。前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、第１２１から１２４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１２６項。一価状態のドーパントを前記完成シンチレーション化合物の少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、第１２１から１２５項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１２７項。前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、第１２６項に記載のプロセス。
第１２８項。前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、第１２６または１２７項に記載のプロセス。
第１２９項。前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、第１２６から１２８項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３０項。前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、第１２６から１２９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３１項。前記ドーパントが、第１族元素またはＡｇを含んでなる、第１２６から１３０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３２項。前記還元性雰囲気が、還元性化学種を含んでなる、第１０４から１３１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３３項。前記還元性化学種が、Ｈ２、Ｎ２Ｈ４、ＣＨ４、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、第１３２項に記載のプロセス。
第１３４項。前記還元性雰囲気が、少なくとも約１．１容量％、少なくとも約２容量％、少なくとも約４容量％の前記還元性化学種を含んでなる、第１３２または１３３項に記載のプロセス。
第１３５項。前記還元性雰囲気が、１００容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、約２０容量％以下、または約９容量％以下の前記還元性化学種を含んでなる、第１３２から１３４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３６項。前記還元性雰囲気が、少なくとも約１．１ｋＰａ、少なくとも約２ｋＰａ、少なくとも約４ｋＰａの前記還元性化学種を含んでなる、第１３２から１３５項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３７項。前記還元性雰囲気が、１０１ｋＰａ以下、約７５ｋＰａ以下、約５０ｋＰａ以下、約２０ｋＰａ以下、または約９ｋＰａ以下の前記還元性化学種を含んでなる、第１０４から１３６項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３８項。前記還元性雰囲気が、不活性ガスをさらに含む、第１０４から１３７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１３９項。前記不活性ガスが、希ガスを含んでなる、第１３８項に記載のプロセス。
第１４０項。前記不活性ガスが、少なくとも約５０％Ａｒを含んでなる、第１３８項に記載のプロセス。
第１４１項。前記還元性雰囲気が、少なくとも約１．１容量％、少なくとも約５容量％、少なくとも約１１容量％、少なくとも約１５容量％、または少なくとも約２０容量％の前記不活性ガスを含んでなる、第１３８から１４０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４２項。前記還元性雰囲気が、１００容量％以下、約９０容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、または約４０容量％以下の前記不活性ガスを含んでなる、第１３８から１４１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４３項。前記還元性雰囲気が、不活性ガスのみを含む、第１３８から１４１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４４項。前記還元雰囲気が、実質的に前記酸化性化学種を含まない、第１０４から１４３項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４５項。前記還元性雰囲気が、約０．０００１容量％から約３％容量％の範囲のＯ２を含む、第１０４から１４２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４６項。前記還元性雰囲気が、約５容量％以下の全還元性化学種濃度を含み、および該還元性雰囲気の残部が、Ａｒを含んでなる、第１０４から１４２および１４５項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４７項。前記希土類元素を含む希土類化合物を含む反応体を反応器に投入する工程をさらに含んでなる、第８５から１４６項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４８項。前記シンチレーション化合物が、ゾーンメルト法またはフローティングゾーン法を用いて形成される、第８５から１４７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１４９項。前記シンチレーション化合物が、チョクラルスキー成長法を用いて形成される、第８５から１４７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１５０項。前記シンチレーション化合物が、ブリッジマン法を用いて形成される、第８５から１４７項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１５１項。前記完成シンチレーション化合物が、金属ハロゲン化物を含んでなる、第８５から１５０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１５２項。１つ以上のドーパントを、該１つ以上のドーパントのいずれかがもしあれば、除いて、前記金属ハロゲン化物が単一の金属ハロゲン化物である、第１５１項に記載のプロセス。
第１５３項。前記金属ハロゲン化物が、混合金属ハロゲン化物である、第１５１項に記載のプロセス。
第１５４項。前記金属ハロゲン化物が、混合ハロゲン金属ハロゲン化物である、第１５１から１５３項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１５５項。前記完成シンチレーション化合物が、金属−ホウ素−酸素化合物を含んでなる、第８５から１５４項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１５６項。前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属ホウ酸塩を含んでなる、第１５５項に記載のプロセス。
第１５７項。前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属オキシホウ酸塩を含んでなる、第１５５項に記載のプロセス。
第１５８項。前記完成シンチレーション化合物が、金属−アルミニウム−酸素化合物を含んでなり、前記金属がアルミニウムとは異なる、第８５から１５０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１５９項。前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミ酸塩を含んでなる、第１５８項に記載のプロセス。
第１６０項。前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミニウムガーネットを含んでなる、第１５８項に記載のプロセス。
第１６１項。前記完成シンチレーション化合物が、金属−リン−酸素化合物を含んでなる、第８５から１５０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１６２項。前記金属−リン−酸素化合物が、金属亜リン酸塩を含んでなる、第１６１項に記載のプロセス。
第１６３項。前記金属−リン−酸素化合物が、金属リン酸塩を含んでなる、第１６１項に記載のプロセス。
第１６４項。前記金属−リン−酸素化合物が、第２族金属リン酸塩ハロゲン化物を含んでなる、第１６１項に記載のプロセス。
第１６５項。前記完成シンチレーション化合物が、金属−酸素−硫黄化合物を含んでなる、第８５から１５０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１６６項。前記金属−酸素−硫黄化合物が、金属オキシ硫化物を含んでなる、第１６５項に記載のプロセス。
第１６７項。前記完成シンチレーション化合物が、金属−酸素−ハロゲン化合物を含んでなる、第８５から１５０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１６８項。前記金属−酸素−ハロゲン化合物が、金属オキシハロゲン化物を含んでなる、第１６７項に記載のプロセス。
第１６９項。前記シンチレーション化合物が、「発明を実施するための形態」に提示するとおりの式１から６７のいずれか１つによって表される材料を含んでなる、第８５から１６８項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７０項。三価状態の前記希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、シンチレーション化合物の主成分である、第８５から１６９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７１項。三価状態の前記希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、共ドーパントである、第８５から１６９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７２項。前記完成シンチレーション化合物が、前記希土類元素の実質的にすべてが三価状態であることを除いて実質的に同じ組成を有する別のシンチレーション化合物と比較して、より大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有する、第８５から１７１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７３項。前記完成シンチレーション化合物が、実質的に単結晶である、第８５から１７２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７４項。前記完成シンチレーション化合物が、多結晶材料である、第８５から１７２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７５項。前記完成シンチレーション化合物が、実質的に透明である、第８５から１７２項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７６項。前記完成シンチレーション化合物が、該シンチレーション化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ１＊，ａ１＊，ｂ１＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
対応するベース化合物が、該対応するベース化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ２＊，ａ２＊，ｂ２＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約９以下であり；および
｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約９以下である、
第８５から１７５項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１７７項。｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約５以下であり、約３以下であり、約２以下であり、約１．５以下であり、約０．９以下であり、約０．５以下であり、または約０．２以下であり；および
｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、
第１７６項に記載のプロセス。
第１７８項。｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約９以下である、第１７６または１７７項に記載のプロセス。
第１７９項。｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、第１７８項に記載のプロセス。
第１８０項。前記シンチレーション化合物が、第一の波長の実質的白色光を反射することができ；
対応するベース化合物が、第二の波長の実質的白色光を反射することができ；ならびに
前記第一および第二の波長が、互いから約５０ｎｍ以下である、
第８５から１７９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１８１項。前記第一および第二の波長が、互いから約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約９ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約２ｎｍ以下である、第１８０項に記載のプロセス。
第１８２項。第８５から１８１項のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含むシンチレータと、
前記シンチレータからのシンチレーティング光を受光するように構成された光センサと
を含んでなる放射線検出装置。
第１８３項。医療用イメージング装置、検層装置、またはセキュリティー検査装置を含んでなる、第１８２項に記載の放射線検出装置。
第１８４項。第８５から１８１項のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含んでなる陽電子放出型断層撮影装置。
第１８５項。第８５から１８１項のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含んでなるレーザーデバイス。
第１８６項。第８５から１８１項のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含んでなる光データ記憶デバイス。
第１８７項。前記完成シンチレーション化合物が、対応するベース化合物と比較してより大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、より短い減衰時間、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有する、第８５から１８１項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１８８項。前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより大きい光出力を有する、第１８７項に記載のプロセス。
第１８９項。前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより小さいエネルギー分解能を有する、第１８７または１８８項に記載のプロセス。
第１９０項。前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより低い残光を有する、第１８７から１８９項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１９１項。前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより低い残光を有する、第１８７から１９０項のいずれか一項に記載のプロセス。
第１９２項。前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較して、一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答を有する、第１８７から１９１項のいずれか一項に記載のプロセス。
本明細書に記載する概念を実施例でさらに説明する。本実施例は、請求項に記載する本発明の範囲を限定しない。本実施例は、異なる組成のシンチレーション結晶の性能を実証する。本実施例セクションに開示の数値を、便宜上、近似値で表すまたは丸めることがある。
下の実施例は、一部の例示的化合物についての光収量（ｌｉｇｈｔ ｙｉｅｌｄ：ＬＹ）およびエネルギー分解能に関する潜在的改善を例証するのに役立つ。すべての試料サイズは、ｍｍでのものであり、エネルギー分解能は、半値全幅（ｆｕｌｌ−ｗｉｄｔｈ，ｈａｌｆ−ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）データに基づく。下の表に収載の含有量レベルは、原子ｐｐｍでのものである。さらに、Ｐｒをドープする実施例において、Ｐｒドープ材料は、不純物として多少のＣｅを含む；しかし、そのＣｅ量は、シンチレーション特性に有意な影響を及ぼす量で存在しない。
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前記実施例は、ＲＥ４＋およびＭ２＋がないシンチレーション化合物と比較して、ＲＥ４＋とＭ２＋の組み合わせがシンチレーション化合物中にあるときのエネルギー分解能の有意な改善（すなわち、より低いエネルギー分解能）を実証する。一般に、エネルギー分解能は、ＲＥ４＋およびＭ２＋共ドーパントを有するシンチレーション化合物については、それらの共ドーパントがない同じ化合物と比較して約５％から２０％低い範囲内である。ＲＥ３＋およびＭ１＋共ドーパントを有するシンチレータ化合物についての前記改善は有意であるが、ＲＥ４＋およびＭ２＋共ドーパントについてのものほど大きくない。シンチレーションは、正孔と比較して電子でのほうが有効である。それにもかかわらず、ＲＥ３＋およびＭ１＋を有するシンチレーション化合物は、性能を改善するのに役立つ。
上の一般説明または実施例で説明した作業のすべてを必ずしも必要としないこと、特定の作業の一部分を必要としないことがあること、および記載したものに加えて１つ以上のさらなる作業を行うことがあることに留意されたし。なおさらに、作業を列挙する順序は、必ずしもそれらを行う順序であるとは限らない。
明確を期すために本明細書において別個の実施形態の文脈で説明した一定の特徴を単一の実施形態において組み合わせで提供することもできる。逆に、簡略化のために単一の実施形態の文脈で説明した様々な特徴を別々にまたは任意の部分的組み合わせで提供することもできる。さらに、範囲で述べた値への言及は、その範囲内の各々のおよびすべての値を含む。
恩典、他の利点、および問題解決法を特定の実施形態に関して上で説明した。しかし、それらの恩典、利点、問題解決法、およびいずれかの恩典、利点または解決法を生じさせることができるまたはより顕著にさせることができるいずれの特徴（単数または複数）も、いずれかのまたはすべての請求項の決定的、必要または必須特徴とみなすべきではない。
本明細書に記載する実施形態の明細事項および実例は、様々な実施形態の構造の一般的理解をもたらすことを意図したものである。これらの明細事項および実例は、本明細書に記載する構造または方法を使用する装置およびシステムの要素および特徴のすべての網羅的および包括的説明として役立てることを意図したものではない。別個の実施形態を単一の実施形態において組み合わせで提供することもでき、また逆に、簡略化のために単一の実施形態の文脈で説明した様々な特徴を別々にまたは任意の部分的組み合わせで提供することもできる。さらに、範囲で述べた値への言及は、その範囲内の各々のおよびすべての値を含む。単に本明細書を読んだ後、多くの他の実施形態が当業者にははっきりと理解できる。他の実施形態を使用することができ、本開示から誘導することができるので、構造的置換、論理的置換、または別の変更を本開示の範囲から逸脱することなく行うことができる。したがって、本開示を限定的ではなく例証的とみなすべきである。

Claims (192)

  1. シンチレーション化合物であって、四価状態の希土類元素を該シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍの濃度で含んでなり、希土類ケイ酸塩化合物ではないシンチレーション化合物。
  2. 前記四価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約６０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項１に記載のシンチレーション化合物。
  3. 前記四価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１または２に記載のシンチレーション化合物。
  4. 前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素であり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  5. 前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素であり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  6. 二価状態の異なる元素を含むドーパントを少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  7. 前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項６に記載のシンチレーション化合物。
  8. 前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  9. 前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  10. 前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  11. 前記希土類元素が、Ｃｅ４＋を含んでなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  12. 前記希土類元素が、Ｐｒ４＋を含んでなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  13. 前記希土類元素が、Ｔｂ４＋を含んでなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  14. 前記ドーパントが、第２族元素、Ｚｎ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  15. シンチレーション化合物であって、
    三価状態の金属元素と、
    該シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ濃度での二価状態の希土類元素と
    を含んでなり、該シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記二価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記三価状態の金属元素に置き換わるものであるシンチレーション化合物。
  16. 前記二価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項１５に記載のシンチレーション化合物。
  17. 前記二価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１５または１６に記載のシンチレーション化合物。
  18. 前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素であり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  19. 前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素であり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  20. 四価状態のドーパントを前記シンチレータ化合物の少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  21. 前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項２０に記載のシンチレーション化合物。
  22. 前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  23. 前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  24. 前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  25. 前記ドーパントが、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  26. 前記希土類元素が、Ｎｄ２＋を含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  27. 前記希土類元素が、Ｓｍ２＋を含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  28. 前記希土類元素が、Ｅｕ２＋を含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  29. 前記希土類元素が、Ｄｙ２＋を含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  30. 前記希土類元素が、Ｔｍ２＋を含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  31. 前記希土類元素が、Ｙｂ２＋を含んでなる、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  32. シンチレーション化合物であって、
    二価状態の金属元素と、
    該シンチレーション化合物の少なくとも約１０原子ｐｐｍ濃度での三価状態の希土類元素と
    を含んでなり、該シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記三価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記二価状態の金属元素に置き換わるものであるシンチレーション化合物。
  33. 前記三価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項３２に記載のシンチレーション化合物。
  34. 前記三価状態の希土類元素が、前記シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項３２または３３に記載のシンチレーション化合物。
  35. 前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素であり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、請求項３２〜３４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  36. 前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素であり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、請求項３２〜３５のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  37. ドーパントが、一価状態で少なくとも５原子ｐｐｍの濃度で存在する、請求項３２〜３６のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  38. 前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項３７に記載のシンチレーション化合物。
  39. 前記ドーパントが、前記シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項３２〜３８のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  40. 前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、請求項３２〜３９のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  41. 前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、請求項３２〜４０のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  42. 前記ドーパントが、第１族元素またはＡｇを含んでなる、請求項３２〜４１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  43. 金属ハロゲン化物を含んでなる、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  44. １つ以上のドーパントを、該１つ以上のドーパントのいずれかがもしあれば、除いて、前記金属ハロゲン化物が単一の金属ハロゲン化物である、請求項４３に記載のシンチレーション化合物。
  45. 前記金属ハロゲン化物が、混合金属ハロゲン化物である、請求項４３に記載のシンチレーション化合物。
  46. 前記金属ハロゲン化物が、混合ハロゲン金属ハロゲン化物である、請求項４３〜４５のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  47. 金属−ホウ素−酸素化合物を含んでなる、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  48. 前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属ホウ酸塩を含んでなる、請求項４７に記載のシンチレーション化合物。
  49. 前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属オキシホウ酸塩を含んでなる、請求項４７に記載のシンチレーション化合物。
  50. 金属−アルミニウム−酸素化合物を含んでなり、前記金属がアルミニウムとは異なる、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  51. 前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミ酸塩を含んでなる、請求項５０に記載のシンチレーション化合物。
  52. 前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミニウムガーネットを含んでなる、請求項５０に記載のシンチレーション化合物。
  53. 金属−リン−酸素化合物を含んでなる、請求項１〜４１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  54. 前記金属−リン−酸素化合物が、金属亜リン酸塩を含んでなる、請求項５３に記載のシンチレーション化合物。
  55. 前記金属−リン−酸素化合物が、金属リン酸塩を含んでなる、請求項５３に記載のシンチレーション化合物。
  56. 前記金属−リン−酸素化合物が、第２族金属リン酸塩ハロゲン化物を含んでなる、請求項５３に記載のシンチレーション化合物。
  57. 金属−酸素−硫黄化合物を含んでなる、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  58. 前記金属−酸素−硫黄化合物が、金属オキシ硫化物を含んでなる、請求項５７に記載のシンチレーション化合物。
  59. 金属−酸素−ハロゲン化合物を含んでなる、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  60. 前記金属−酸素−ハロゲン化合物が、金属オキシハロゲン化物を含んでなる、請求項５９に記載のシンチレーション化合物。
  61. 「発明を実施するための形態」に提示するとおりの式１から６７のいずれか１つによって表される材料を含んでなるシンチレーション化合物。
  62. 三価状態の希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、シンチレーション化合物の主成分である、請求項１〜６１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  63. 三価状態の希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、共ドーパントである、請求項１〜６１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  64. 前記希土類元素の実質的にすべてが三価状態であることを除いて実質的に同じ組成を有する別のシンチレーション化合物と比較して、より大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有する、請求項１〜６３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  65. 実質的に単結晶である、請求項１〜６４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  66. 多結晶材料である、請求項１〜６４のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  67. 実質的に透明である、請求項１〜６７のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  68. 前記シンチレーション化合物が、該シンチレーション化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ１＊，ａ１＊，ｂ１＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
    対応するベース化合物が、該対応するベース化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ２＊，ａ２＊，ｂ２＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
    ｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約９以下であり；および
    ｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約９以下である、
    請求項１〜６７のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  69. ｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約５以下であり、約３以下であり、約２以下であり、約１．５以下であり、約０．９以下であり、約０．５以下であり、約０．２以下であり、約０．０９以下であり、約０．０５以下であり、または約０．０１以下であり；および
    ｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、約０．０９以下である、約０．０５以下である、または約０．０１以下である、
    請求項６８に記載のシンチレーション化合物。
  70. ｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約９以下である、請求項６８または６９に記載のシンチレーション化合物。
  71. ｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、請求項７０に記載のシンチレーション化合物。
  72. 前記シンチレーション化合物が、第一の波長の実質的白色光を反射することができ；
    対応するベース化合物が、第二の波長の実質的白色光を反射することができ；ならびに
    前記第一および第二の波長が、互いから約５０ｎｍ以下である、
    請求項１〜７１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  73. 前記第一および第二の波長が、互いから約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約９ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約２ｎｍ以下である、請求項７２に記載のシンチレーション化合物。
  74. 請求項１〜７３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含むシンチレータと、
    前記シンチレータからのシンチレーティング光を受光するように構成された光センサと
    を含んでなる放射線検出装置。
  75. 医療用イメージング装置、検層装置、またはセキュリティー検査装置を含んでなる、請求項７４に記載の放射線検出装置。
  76. 請求項１〜７３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含んでなる陽電子放出型断層撮影装置。
  77. 請求項１〜７３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含んでなるレーザーデバイス。
  78. 請求項１〜７３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物を含んでなる光データ記憶デバイス。
  79. シンチレーション化合物であって、二価、三価、または四価状態の希土類元素を該シンチレーション化合物の一定の濃度で含んでなり、対応するベース化合物と比較してより大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、より短い減衰時間、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有し、希土類ケイ酸塩ではないシンチレーション化合物。
  80. 前記対応するベース化合物と比較してより大きい光出力を有する、請求項７９に記載のシンチレーション化合物。
  81. 前記対応するベース化合物と比較してより小さいエネルギー分解能を有する、請求項７９または８０に記載のシンチレーション化合物。
  82. 前記対応するベース化合物と比較してより低い残光を有する、請求項７９〜８１のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  83. 前記対応するベース化合物と比較してより短い減衰時間を有する、請求項７９〜８２のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  84. 前記対応するベース化合物と比較して、一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答を有する、請求項７９〜８３のいずれか一項に記載のシンチレーション化合物。
  85. シンチレータ化合物を形成するプロセスであって、
    完成シンチレーション化合物中の希土類元素が、該完成シンチレーション化合物の少なくとも１０ｐｐｍの濃度で四価状態であるように、および前記完成シンチレーション化合物が、希土類ケイ酸塩を含まないように、酸化性雰囲気でシンチレーション化合物を形成する工程
    を含んでなるプロセス。
  86. 前記酸化性雰囲気が、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、請求項８５に記載のプロセス。
  87. 前記酸化性雰囲気が、少なくとも約１．４容量％、少なくとも約５容量％、少なくとも約１１容量％、少なくとも約１５容量％、または少なくとも約２０容量％の酸化性化学種を含んでなる、請求項８５または８６に記載のプロセス。
  88. 前記酸化性雰囲気が、１００容量％以下、約９０容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、または約４０容量％以下の酸化性化学種を含む、請求項８５〜８７のいずれか一項に記載のプロセス。
  89. 前記酸化性雰囲気が、少なくとも約１．４ｋＰａ、少なくとも約５ｋＰａ、少なくとも約１１ｋＰａ、少なくとも約１５ｋＰａ、または少なくとも約２０ｋＰａの酸化性化学種を含んでなる、請求項８５〜８８のいずれか一項に記載のプロセス。
  90. 前記酸化性雰囲気が、１０１ｋＰａ以下、約９０ｋＰａ以下、約７５ｋＰａ以下、約５０ｋＰａ以下、または約４０ｋＰａ以下の酸化性化学種を含む、請求項８５〜８９のいずれか一項に記載のプロセス。
  91. 前記四価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項８５〜９０のいずれか一項に記載のプロセス。
  92. 前記希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度で四価状態である、請求項８５〜９１のいずれか一項に記載のプロセス。
  93. 前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、請求項８５〜９２のいずれか一項に記載のプロセス。
  94. 前記希土類元素が、四価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記四価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、請求項８５〜９３のいずれか一項に記載のプロセス。
  95. 前記完成シンチレーション化合物が、二価状態の異なる元素を含むドーパントを少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、請求項８５〜９４のいずれか一項に記載のプロセス。
  96. 前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約１１原子ｐｐｍ、少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項９５に記載のプロセス。
  97. 前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項８５〜９６のいずれか一項に記載のプロセス。
  98. 前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、請求項８５〜９７のいずれか一項に記載のプロセス。
  99. 前記四価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、請求項８５〜９８のいずれか一項に記載のプロセス。
  100. 前記希土類元素が、Ｃｅ４＋を含んでなる、請求項８５〜９９のいずれか一項に記載のプロセス。
  101. 前記希土類元素が、Ｐｒ４＋を含んでなる、請求項８５〜９９のいずれか一項に記載のプロセス。
  102. 前記希土類元素が、Ｔｂ４＋を含んでなる、請求項８５〜９９のいずれか一項に記載のプロセス。
  103. 前記ドーパントが、第２族元素、Ｚｎ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、請求項８５〜１０２のいずれか一項に記載のプロセス。
  104. シンチレータ化合物を形成するプロセスであって、
    完成シンチレーション化合物が、
    三価状態の金属元素と、
    該完成シンチレーション化合物の少なくとも１０ｐｐｍの濃度での二価状態である希土類元素と
    を含んでなるように、還元性雰囲気でシンチレーション化合物を形成する工程を含んでなり、この工程で、前記完成シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記二価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記三価状態の金属元素に置き換わるプロセス。
  105. 前記二価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項１０４に記載のプロセス。
  106. 前記二価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１０４または１０５に記載のプロセス。
  107. 前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、請求項１０４〜１０６のいずれか一項に記載のプロセス。
  108. 前記希土類元素が、二価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記二価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の１００％以下、約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、請求項１０４〜１０７のいずれか一項に記載のプロセス。
  109. 四価状態のドーパントを前記完成シンチレーション化合物の少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、請求項１０４〜１０８のいずれか一項に記載のプロセス。
  110. 前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項１０９に記載のプロセス。
  111. 前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１０９または１１０に記載のプロセス。
  112. 前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、請求項１０９〜１１１のいずれか一項に記載のプロセス。
  113. 前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、請求項１０９〜１１２のいずれか一項に記載のプロセス。
  114. 前記ドーパントが、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、請求項１０９〜１１３のいずれか一項に記載のプロセス。
  115. 前記希土類元素が、Ｎｄ２＋を含んでなる、請求項１０４〜１１４のいずれか一項に記載のプロセス。
  116. 前記希土類元素が、Ｓｍ２＋を含んでなる、請求項１０４〜１１４のいずれか一項に記載のプロセス。
  117. 前記希土類元素が、Ｅｕ２＋を含んでなる、請求項１０４〜１１４のいずれか一項に記載のプロセス。
  118. 前記希土類元素が、Ｄｙ２＋を含んでなる、請求項１０４〜１１４のいずれか一項に記載のプロセス。
  119. 前記希土類元素が、Ｔｍ２＋を含んでなる、請求項１０４〜１１４のいずれか一項に記載のプロセス。
  120. 前記希土類元素が、Ｙｂ２＋を含んでなる、請求項１０４〜１１４のいずれか一項に記載のプロセス。
  121. シンチレーション化合物を形成するプロセスであって、
    完成シンチレーション化合物が、
    二価状態の金属元素と、
    該完成シンチレーション化合物の少なくとも１０ｐｐｍの濃度での三価状態である希土類元素と
    を含んでなるように、還元性雰囲気でシンチレーション化合物を形成する工程を含んでなり、前記シンチレータ化合物のホストマトリックスの中の前記三価状態の希土類元素の少なくとも一部分が前記二価状態の金属元素に置き換わるプロセス。
  122. 前記三価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項１２１に記載のプロセス。
  123. 前記三価状態の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物の約５原子％以下、約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１２１または１２２に記載のプロセス。
  124. 前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の少なくとも約５％、少なくとも約１１％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３５％、または少なくとも約３０％である、請求項１２１〜１２３のいずれか一項に記載のプロセス。
  125. 前記希土類元素が、三価状態の特定の希土類元素を含んでなり、前記三価状態の特定の希土類元素が、前記完成シンチレーション化合物中のその特定の希土類元素の全含有量の約９０％以下、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、または約９％以下である、請求項１２１〜１２４のいずれか一項に記載のプロセス。
  126. 一価状態のドーパントを前記完成シンチレーション化合物の少なくとも５原子ｐｐｍの濃度でさらに含んでなる、請求項１２１〜１２５のいずれか一項に記載のプロセス。
  127. 前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の少なくとも約２０原子ｐｐｍ、少なくとも約５０原子ｐｐｍ、少なくとも約１１０原子ｐｐｍ、少なくとも約１５０原子ｐｐｍ、または少なくとも約２００原子ｐｐｍの濃度である、請求項１２６に記載のプロセス。
  128. 前記ドーパントが、前記完成シンチレーション化合物の約５０００原子ｐｐｍ以下、約２０００原子ｐｐｍ以下、約１５００原子ｐｐｍ以下、約９００原子ｐｐｍ以下、約８００原子ｐｐｍ以下、約７００原子ｐｐｍ以下、約６００原子ｐｐｍ以下、または約５００原子ｐｐｍ以下の濃度である、請求項１２６または１２７に記載のプロセス。
  129. 前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、少なくとも約１：９０、少なくとも約１：５０、少なくとも約１：２０、少なくとも約１：９、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、少なくとも約１：２、または少なくとも約１：１．５、または少なくとも約１：１．１である、請求項１２６〜１２８のいずれか一項に記載のプロセス。
  130. 前記二価状態の希土類元素の前記ドーパントに対する比が、約９０：１以下、約５０：１以下、約２０：１以下、約９：１以下、約５：１以下、約３：１以下、約２：１以下、または約１．５：１以下、または約１．１：１以下である、請求項１２６〜１２９のいずれか一項に記載のプロセス。
  131. 前記ドーパントが、第１族元素またはＡｇを含んでなる、請求項１２６〜１３０のいずれか一項に記載のプロセス。
  132. 前記還元性雰囲気が、還元性化学種を含んでなる、請求項１０４〜１３１のいずれか一項に記載のプロセス。
  133. 前記還元性化学種が、Ｈ２、Ｎ２Ｈ４、ＣＨ４、またはそれらの任意の組み合わせを含んでなる、請求項１３２に記載のプロセス。
  134. 前記還元性雰囲気が、少なくとも約１．１容量％、少なくとも約２容量％、少なくとも約４容量％の前記還元性化学種を含んでなる、請求項１３２または１３３に記載のプロセス。
  135. 前記還元性雰囲気が、１００容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、約２０容量％以下、または約９容量％以下の前記還元性化学種を含んでなる、請求項１３２〜１３５のいずれか一項に記載のプロセス。
  136. 前記還元性雰囲気が、少なくとも約１．１ｋＰａ、少なくとも約２ｋＰａ、少なくとも約４ｋＰａの前記還元性化学種を含んでなる、請求項１３２〜１３５のいずれか一項に記載のプロセス。
  137. 前記還元性雰囲気が、１０１ｋＰａ以下、約７５ｋＰａ以下、約５０ｋＰａ以下、約２０ｋＰａ以下、または約９ｋＰａ以下の前記還元性化学種を含んでなる、請求項１０４〜１３６のいずれか一項に記載のプロセス。
  138. 前記還元性雰囲気が、不活性ガスをさらに含む、請求項１０４〜１３７のいずれか一項に記載のプロセス。
  139. 前記不活性ガスが、希ガスを含んでなる、請求項１３８に記載のプロセス。
  140. 前記不活性ガスが、少なくとも約５０％Ａｒを含んでなる、請求項１３８に記載のプロセス。
  141. 前記還元性雰囲気が、少なくとも約１．１容量％、少なくとも約５容量％、少なくとも約１１容量％、少なくとも約１５容量％、または少なくとも約２０容量％の前記不活性ガスを含んでなる、請求項１３８〜１４０のいずれか一項に記載のプロセス。
  142. 前記還元性雰囲気が、１００容量％以下、約９０容量％以下、約７５容量％以下、約５０容量％以下、または約４０容量％以下の前記不活性ガスを含んでなる、請求項１３８〜１４１のいずれか一項に記載のプロセス。
  143. 前記還元性雰囲気が、不活性ガスのみを含む、請求項１３８〜１４１のいずれか一項に記載のプロセス。
  144. 前記還元性雰囲気が、実質的に前記酸化性化学種を含まない、請求項１０４〜１４３のいずれか一項に記載のプロセス。
  145. 前記還元性雰囲気が、約０．０００１容量％から約３％容量％の範囲のＯ２を含む、請求項１０４〜１４２のいずれか一項に記載のプロセス。
  146. 前記還元性雰囲気が、約５容量％以下の全還元性化学種濃度を含み、および該還元性雰囲気の残部が、Ａｒを含んでなる、請求項１０４〜１４２および１４５のいずれか一項に記載のプロセス。
  147. 前記希土類元素を含む希土類化合物を含む反応体を反応器に投入する工程をさらに含んでなる、請求項８５〜１４６のいずれか一項に記載のプロセス。
  148. 前記シンチレーション化合物が、ゾーンメルト法またはフローティングゾーン法を用いて形成される、請求項８５〜１４７のいずれか一項に記載のプロセス。
  149. 前記シンチレーション化合物が、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）成長法を用いて形成される、請求項８５〜１４７のいずれか一項に記載のプロセス。
  150. 前記シンチレーション化合物が、ブリッジマン（Ｂｒｉｄｇｍａｎ）法を用いて形成される、請求項８５〜１４７のいずれか一項に記載のプロセス。
  151. 前記完成シンチレーション化合物が、金属ハロゲン化物を含んでなる、請求項８５〜１５０のいずれか一項に記載のプロセス。
  152. １つ以上のドーパントを、該１つ以上のドーパントのいずれかがもしあれば、除いて、前記金属ハロゲン化物が単一の金属ハロゲン化物である、請求項１５１に記載のプロセス。
  153. 前記金属ハロゲン化物が、混合金属ハロゲン化物である、請求項１５１に記載のプロセス。
  154. 前記金属ハロゲン化物が、混合ハロゲン金属ハロゲン化物である、請求項１５１〜１５３のいずれか一項に記載のプロセス。
  155. 前記完成シンチレーション化合物が、金属−ホウ素−酸素化合物を含んでなる、請求項８５〜１５０のいずれか一項に記載のプロセス。
  156. 前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属ホウ酸塩を含んでなる、請求項１５５に記載のプロセス。
  157. 前記金属−ホウ素−酸素化合物が、金属オキシホウ酸塩を含んでなる、請求項１５５に記載のプロセス。
  158. 前記完成シンチレーション化合物が、金属−アルミニウム−酸素化合物を含んでなり、前記金属がアルミニウムとは異なる、請求項８５〜１５０のいずれか一項に記載のプロセス。
  159. 前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミ酸塩を含んでなる、請求項１５８に記載のプロセス。
  160. 前記金属−アルミニウム−酸素化合物が、金属アルミニウムガーネットを含んでなる、請求項１５８に記載のプロセス。
  161. 前記完成シンチレーション化合物が、金属−リン−酸素化合物を含んでなる、請求項８５〜１５０のいずれか一項に記載のプロセス。
  162. 前記金属−リン−酸素化合物が、金属亜リン酸塩を含んでなる、請求項１６１に記載のプロセス。
  163. 前記金属−リン−酸素化合物が、金属リン酸塩を含んでなる、請求項１６１に記載のプロセス。
  164. 前記金属−リン−酸素化合物が、第２族金属リン酸塩ハロゲン化物を含んでなる、請求項１６１に記載のプロセス。
  165. 前記完成シンチレーション化合物が、金属−酸素−硫黄化合物を含んでなる、請求項８５〜１５０のいずれか一項に記載のプロセス。
  166. 前記金属−酸素−硫黄化合物が、金属オキシ硫化物を含んでなる、請求項２２２に記載のプロセス。
  167. 前記完成シンチレーション化合物が、金属−酸素−ハロゲン化合物を含んでなる、請求項８５〜１５０のいずれか一項に記載のプロセス。
  168. 前記金属−酸素−ハロゲン化合物が、金属オキシハロゲン化物を含んでなる、請求項１６７に記載のプロセス。
  169. 前記シンチレーション化合物が、「発明を実施するための形態」に提示するとおりの式１から６７のいずれか１つによって表される材料を含んでなる、請求項８５〜１６８のいずれか一項に記載のプロセス。
  170. 三価状態の前記希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、シンチレーション化合物の主成分である、請求項８５〜１６９のいずれか一項に記載のプロセス。
  171. 三価状態の前記希土類元素の他の原子をさらに含んでなり、前記他の原子が、共ドーパントである、請求項８５〜１６９のいずれか一項に記載のプロセス。
  172. 前記完成シンチレーション化合物が、前記希土類元素の実質的にすべてが三価状態であることを除いて実質的に同じ組成を有する別のシンチレーション化合物と比較して、より大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有する、請求項８５〜１７１のいずれか一項に記載のプロセス。
  173. 前記完成シンチレーション化合物が、実質的に単結晶である、請求項８５〜１７２のいずれか一項に記載のプロセス。
  174. 前記完成シンチレーション化合物が、多結晶材料である、請求項８５〜１７２のいずれか一項に記載のプロセス。
  175. 前記完成シンチレーション化合物が、実質的に透明である、請求項８５〜１７２のいずれか一項に記載のプロセス。
  176. 前記完成シンチレーション化合物が、該シンチレーション化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ１＊，ａ１＊，ｂ１＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
    対応するベース化合物が、該対応するベース化合物についてのＣＩＥ１９７６色空間座標Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊に対応するＬ２＊，ａ２＊，ｂ２＊の色空間座標の実質的白色光を反射することができ；
    ｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約９以下であり；および
    ｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約９以下である、
    請求項８５〜１７５のいずれか一項に記載のプロセス。
  177. ｜ａ１＊−ａ２＊｜が、約５以下であり、約３以下であり、約２以下であり、約１．５以下であり、約０．９以下であり、約０．５以下であり、または約０．２以下であり；および
    ｜ｂ１＊−ｂ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、
    請求項１７６に記載のプロセス。
  178. ｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約９以下である、請求項１７６または１７７に記載のプロセス。
  179. ｜Ｌ１＊−Ｌ２＊｜が、約５以下である、約３以下である、約２以下である、約１．５以下である、約０．９以下である、約０．５以下である、または約０．２以下である、請求項１７８に記載のプロセス。
  180. 前記シンチレーション化合物が、第一の波長の実質的白色光を反射することができ；
    対応するベース化合物が、第二の波長の実質的白色光を反射することができ；ならびに
    前記第一および第二の波長が、互いから約５０ｎｍ以下である、
    請求項８５〜１７９のいずれか一項に記載のプロセス。
  181. 前記第一および第二の波長が、互いから約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約９ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約２ｎｍ以下である、請求項１８０に記載のプロセス。
  182. 請求項８５〜１８１のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含むシンチレータと、
    前記シンチレータからのシンチレーティング光を受光するように構成された光センサと
    を含んでなる放射線検出装置。
  183. 医療用イメージング装置、検層装置、またはセキュリティー検査装置を含んでなる、請求項１８２に記載の放射線検出装置。
  184. 請求項８５〜１８１のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含んでなる陽電子放出型断層撮影装置。
  185. 請求項８５〜１８１のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含んでなるレーザーデバイス。
  186. 請求項８５〜１８１のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された完成シンチレーション化合物を含んでなる光データ記憶デバイス。
  187. 前記完成シンチレーション化合物が、対応するベース化合物と比較してより大きい光出力、より小さいエネルギー分解能、より低い残光、より短い減衰時間、もしくは一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答、またはそれらの任意の組み合わせを有する、請求項８５〜１８１のいずれか一項に記載のプロセス。
  188. 前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより大きい光出力を有する、請求項１８７に記載のプロセス。
  189. 前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより小さいエネルギー分解能を有する、請求項１８７または１８８に記載のプロセス。
  190. 前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより低い残光を有する、請求項１８７〜１８９のいずれか一項に記載のプロセス。
  191. 前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較してより低い残光を有する、請求項１８７〜１９０のいずれか一項に記載のプロセス。
  192. 前記完成シンチレーション化合物が、前記対応するベース化合物と比較して、一定の放射エネルギー範囲にわたってより大きい比例応答を有する、請求項１８７〜１９１のいずれか一項に記載のプロセス。
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