JP2017036160A - Crystal material, crystal production method, radiation detector, nondestructive testing device, and imaging device - Google Patents

Crystal material, crystal production method, radiation detector, nondestructive testing device, and imaging device Download PDF

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吉川 彰
Akira Yoshikawa
彰 吉川
俊介 黒澤
Shunsuke Kurosawa
俊介 黒澤
圭 鎌田
Kei Kamata
圭 鎌田
有為 横田
Yui Yokota
有為 横田
雄二 大橋
Yuji Ohashi
雄二 大橋
力輝斗 村上
Rikito Murakami
力輝斗 村上
育宏 庄子
Yasuhiro Shoji
育宏 庄子
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C & A Corp
Tohoku University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide crystal materials with a short fluorescent life.SOLUTION: The present invention provides crystal materials represented by general formula (1): (REABM)SiO, having a pyrochlore type structure, composed of a non-stoichiometric composition, a congruent melting composition, wherein, A includes at least one selected from Gd, Y, La, Sc, Yb and Lu, B includes at least one selected from La, Gd, Yb, Lu, Y and Sc, 0.1<y<0.4, RE includes at least one selected from Ce, Pr, Nd, Eu, Tb and Yb, 0<x<0.1, M includes at least one selected from Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, Mo and W, represented by 0≤s<0.01.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、結晶材料、結晶製造法、放射線検出器、非破壊検査装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to a crystal material, a crystal manufacturing method, a radiation detector, a nondestructive inspection apparatus, and an imaging apparatus.

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ている。このような放射線検出器は、陽電子放射断層撮影(positron emission tomography、PET)装置やX線CT装置などの医療画像装置(撮像装置)、高エネルギー物理分野における各種放射線計測装置、および資源探査装置(たとえば石油資源探査(oil well logging)等の資源探査)などに幅広く応用されている。   Scintillator single crystals are used in radiation detectors that detect γ rays, X rays, α rays, neutron rays, and the like. Such radiation detectors include medical imaging devices (imaging devices) such as positron emission tomography (PET) devices and X-ray CT devices, various radiation measuring devices in the high energy physics field, and resource exploration devices ( For example, it has been widely applied to resource exploration such as oil well logging.

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、シンチレーション光を受光し、電気信号等に変換する受光素子等の光検出器とから構成される。例えば、高エネルギー物理や陽電子放射断層撮影(PET)イメージングシステムでは、シンチレータと、放射性壊変によって発生する放射線との相互作用に基づいて画像が作成される。ここで陽電子放射断層撮影(PET)イメージングシステムでは、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に入射し、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。シンチレータ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。   In general, a radiation detector includes a scintillator that absorbs γ-rays, X-rays, α-rays, and neutron rays and converts them into scintillation light, and a photodetector such as a light receiving element that receives the scintillation light and converts it into an electrical signal or the like. Consists of For example, in high energy physics and positron emission tomography (PET) imaging systems, images are created based on the interaction between scintillators and radiation generated by radioactive decay. Here, in the positron emission tomography (PET) imaging system, 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. Is done. Photons emitted from the scintillator can be detected using a photodiode (PD), silicon photomultiplier (Si-PM), or photomultiplier tube (PMT), or other photodetector.

PMTは400nm付近の波長域に高い量子効率(光子を電子(電流信号)に変換する効率)を有し、主に400nm付近に発光ピーク波長を有するシンチレータと組み合わせて使用されている。シンチレータをアレー状に配列したシンチレータアレーに対しては、位置敏感型PMT(PS−PMT)などを組合せて用いる。これによって、重心演算から、フォトンがシンチレータアレーのどのピクセルで検出されたかを突き止めることができる。さらに、350nm以下の短波長発光シンチレータに関しても、200nm付近の波長においても一定の量子効率、感度をもつ短波長PMTを使用するなどして放射線検出器が実現可能である。   PMT has high quantum efficiency (efficiency for converting photons into electrons (current signals)) in a wavelength region near 400 nm, and is mainly used in combination with a scintillator having an emission peak wavelength in the vicinity of 400 nm. For a scintillator array in which scintillators are arranged in an array, a position sensitive PMT (PS-PMT) or the like is used in combination. Thereby, it is possible to determine in which pixel of the scintillator array the photon is detected from the centroid calculation. Further, for a short wavelength light emitting scintillator of 350 nm or less, a radiation detector can be realized by using a short wavelength PMT having a constant quantum efficiency and sensitivity even at a wavelength near 200 nm.

一方、フォト・ダイオード(PD)、アバランシェ・フォト・ダイオード(APD)やシリコン・フォト・マルチプライヤー(Si−PM)といった半導体光検出器は、特に放射線検出器やイメージング機器において、広範な用途を有する。様々な半導体光検出器が知られている。たとえば、シリコン半導体から構成されるPDやSi−PMは、量子効率が350nmから900nmまでの波長帯域において50%を超えており、PMTの量子効率が最大で45%であるのにくらべて、量子効率が高い。上記波長帯域の中で感度の高い波長帯域は500nm〜700nmであり、600nm付近で最も感度が高く、量子効率は80%程度になる。そのため、これらの半導体光検出器は、600nm付近を中心に、350nmから900nmまでの間に発光ピーク波長を有するシンチレータと組み合わせて使用されている。PMTと同様に、PD、APD、Si−PMに関しても、位置検出感度を持つPDアレー、位置検知性アバランシェ・フォトダイオード(PSAPD)、およびSi−PMアレーが存在する。これらの素子でも、フォトンがシンチレータアレーのどのピクセルで検出されたかを突き止めることができる。さらに、350nm以下の短波長発光シンチレータに関しても、短波長用Si−PMや波長変換素子を使用するなどして、シンチレータ光をシリコン半導体が感度を有する波長領域の光に変換することで、シリコン半導体による読み出しを行う放射線検出器が実現可能である。   On the other hand, semiconductor photodetectors such as photo diodes (PD), avalanche photo diodes (APD), and silicon photo multipliers (Si-PM) have a wide range of applications, particularly in radiation detectors and imaging devices. . Various semiconductor photodetectors are known. For example, PD and Si-PM composed of a silicon semiconductor have a quantum efficiency exceeding 50% in the wavelength band from 350 nm to 900 nm, and the quantum efficiency of PMT is 45% at the maximum. High efficiency. Among the above wavelength bands, the wavelength band with high sensitivity is 500 nm to 700 nm, and the sensitivity is highest around 600 nm, and the quantum efficiency is about 80%. For this reason, these semiconductor photodetectors are used in combination with a scintillator having an emission peak wavelength between 350 nm and 900 nm centering around 600 nm. Similar to PMT, PD, APD, and Si-PM also have a PD array having position detection sensitivity, a position-sensitive avalanche photodiode (PSAPD), and an Si-PM array. These elements can also determine in which pixel of the scintillator array the photon was detected. Furthermore, with respect to a short wavelength light emitting scintillator of 350 nm or less, a silicon semiconductor can be obtained by converting the scintillator light into light in a wavelength region where the silicon semiconductor is sensitive, such as by using a short wavelength Si-PM or a wavelength conversion element. It is possible to realize a radiation detector that performs readout by the above.

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)、高エネルギー分解能の点から発光量が高く、高速応答の必要性から蛍光寿命が短いことが望まれる。加えて、近年のシステムでは多層化・高分解能化のため、多数のシンチレータを細長い形状(例えばPETでは5mm×30mm程度)で稠密に並べる必要から、取り扱い易さ、加工性、大型結晶作製が可能なこと、さらには価格も重要な選定要因となっている。また、シンチレータの発光波長が光検出器の検出感度の高い波長域と一致することも重要である。   The scintillators suitable for these radiation detectors have high density and high atomic number (high photoelectric absorption ratio) from the viewpoint of detection efficiency, high light emission from the point of high energy resolution, and the necessity of high-speed response. It is desired that the fluorescence lifetime is short. In addition, in recent systems, multiple scintillators need to be arranged densely in a long and narrow shape (for example, about 5mm x 30mm for PET) for multilayering and high resolution, making it easy to handle, workability, and large crystal production Moreover, price is also an important selection factor. It is also important that the emission wavelength of the scintillator matches the wavelength range where the detection sensitivity of the photodetector is high.

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、パイロクロア型構造を持つシンチレータCe:GdSiがある。当該シンチレータは化学的に安定で、劈開性や潮解性が無く、発光量が高いという利点がある。例えば、非特許文献1に記載の、Ce3+の4f5d準位からの発光を利用するパイロクロア型構造を持つシンチレータは、汎用されているシンチレータの一つであるCe:GdSiOに比べて発光量が2.5倍高かった。しかしながら、一方で非特許文献1に記載の通り、相図上、包晶組成であるため、融液からの単結晶成長ができず、大きな透明体を得ることが困難であるという問題点を有する。 Currently, there is a scintillator Ce: Gd 2 Si 2 O 7 having a pyrochlore structure as a preferable scintillator applied to various radiation detectors. The scintillator has the advantages that it is chemically stable, has no cleavage or deliquescence, and has a high light emission amount. For example, a scintillator having a pyrochlore structure that utilizes light emission from the Ce 3+ 4f5d level described in Non-Patent Document 1 emits light compared to Ce: Gd 2 SiO 5 , which is one of the widely used scintillators. The amount was 2.5 times higher. However, on the other hand, as described in Non-Patent Document 1, because of the peritectic composition on the phase diagram, single crystal growth from the melt cannot be performed, and it is difficult to obtain a large transparent body. .

また、特許文献1、2や非特許文献2に記載のパイロクロア型構造を持つシンチレータでは、Ceを希土類元素のサイトに置換することで、構造を安定化するという試みがなされている。これにより、この結晶はフローティングゾーン法、チョコラルスキー法、マイクロ引き下げ法、ブリッジマン法等の融液成長法により大型単結晶作製が可能となる。しかしながら、希土類元素のサイトにCeを増やすと、発光量が激減してしまうという問題(濃度消光)が生じる。   In the scintillators having the pyrochlore structure described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 2, attempts have been made to stabilize the structure by replacing Ce with a site of a rare earth element. As a result, this crystal can be made into a large single crystal by a melt growth method such as the floating zone method, the chocolate ski method, the micro pulling down method, the Bridgman method and the like. However, when Ce is increased at the rare earth element site, there is a problem (concentration quenching) that the amount of light emission is drastically reduced.

特許文献3や非特許文献3では、Y,Yb,Sc、La、Luから選ばれる1種類以上の元素を希土類元素(特にLa)のサイトに置換することで、構造を安定化するという試みがなされている。これにより、この結晶はフローティングゾーン法、チョコラルスキー法、マイクロ引き下げ法、ブリッジマン法等の融液成長法により大型単結晶作製が可能である。しかしながら蛍光寿命が65nsおよび63nsとなり、PETイメージングシステムなどの計測では不十分ということが示唆される。   In Patent Document 3 and Non-Patent Document 3, there is an attempt to stabilize the structure by replacing one or more elements selected from Y, Yb, Sc, La, and Lu with sites of rare earth elements (particularly La). Has been made. As a result, this crystal can be produced as a large single crystal by a melt growth method such as a floating zone method, a chocolate ski method, a micro pull-down method, or a Bridgman method. However, the fluorescence lifetime becomes 65 ns and 63 ns, which suggests that measurement using a PET imaging system is insufficient.

さらに、Eu,Pr、Ceなどの発光中心はEu3+、Pr4+およびCe4+になることがあるが、この場合、シンチレータ発光として利用されているEu2+、Pr3+およびCe3+の割合が減り、発光量が低下する可能性や、また遅い蛍光寿命成分が発生するがある。 Furthermore, the emission centers such as Eu, Pr, and Ce may be Eu 3+ , Pr 4+ and Ce 4+ , but in this case, the ratio of Eu 2+ , Pr 3+ and Ce 3+ used as scintillator emission decreases, There is a possibility that the amount of luminescence is reduced and a slow fluorescence lifetime component is generated.

特開2009−74039号公報JP 2009-74039 A 国際公開第WO2003/083010号公報International Publication No. WO2003 / 083010 国際公開第WO2014/104238号公報International Publication No. WO2014 / 104238

S.Kawamura, J.H.Kaneko, M.Higuchi, T.Yamaguchi, J.Haruna, Y.Yagi, K.Susa, F.Fujita, A.Homma, S.Nishiyama, H.Ishibashi, K.Kurashige and M.Furusaka, IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, San Diego, USA, 29 October - 5 November 2006, pp.1160-1163.S. Kawamura, JHKaneko, M. Higuchi, T. Yamaguchi, J. Haruna, Y. Yagi, K. Susa, F. Fujita, A. Homma, S. Nishiyama, H. Ishibashi, K. Kurashige and M. Furusaka , IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, San Diego, USA, 29 October-5 November 2006, pp. 1160-1163. S.Kawamura, M.Higuchi, J.H.Kaneko, S.Nishiyama, J.Haruna, S.Saeki, S.Ueda, K.Kurashige, H.Ishibashi and M.Furusaka, Crystal Growth & Design, volume 9 (3), 2009, pages 1470-1473.S. Kawamura, M. Higuchi, JHKaneko, S. Nishiyama, J. Haruna, S. Saeki, S. Ueda, K. Kurashige, H. Ishibashi and M. Furusaka, Crystal Growth & Design, volume 9 (3), 2009, pages 1470-1473. Akira Yoshikawa, Shunsuke Kurosawa, Yasuhiro Shoji, Valery I. Chani, Kei Kamada, Yuui Yokota, and Yuji Ohashi, Crystal Growth & Design, volume15 (4), 2015, pages 1642-1651Akira Yoshikawa, Shunsuke Kurosawa, Yasuhiro Shoji, Valery I. Chani, Kei Kamada, Yuui Yokota, and Yuji Ohashi, Crystal Growth & Design, volume15 (4), 2015, pages 1642-1651

発光中心として添加する発光賦活剤として、たとえばCe3+やPr3+があげられるが、これらの賦活剤は、その価数が、一部目的の価数よりも大きいもの、たとえばCe4+やPr4+で存在してしまい、発光の阻害をすること、および蛍光寿命が遅くなってしまうという課題がある。 Examples of the luminescence activator added as the luminescence center include Ce 3+ and Pr 3+ , and these activators are those whose valence is partly larger than the target valence, for example, Ce 4+ or Pr 4+ . There exists a subject that it will exist and will inhibit light emission, and a fluorescence lifetime will become slow.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蛍光寿命の短い結晶材料およびその製造方法、ならびに当該結晶材料を用いた放射線検出器、撮像装置、非破壊検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a crystal material having a short fluorescence lifetime, a manufacturing method thereof, and a radiation detector, an imaging device, and a nondestructive inspection device using the crystal material. And

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る結晶材料は、一般式(1):(REx1−x−y―sSi (1)
で表され、パイロクロア型構造を持ち、且つ、非化学量論的組成、且つ、調和溶融組成であることを特徴とする。ここで、式(1)中、AはGd、Y、La、Sc、Yb及びLuから選択される少なくとも1種以上を含み、BはLa、Gd、Yb、Lu、Y及びScから選択される少なくとも1種以上を含み、0.1<y<0.4であり、REはCe、Pr、Nd、Eu、Tb及びYbから選択される少なくとも1種以上を含み、0<x<0.1であり、MはZr、Hf、Ta、Nb、Mo及びWから選択される少なくとも1種以上を含み、0≦s<0.01で表される。
To solve the above problems and achieve the object, the crystalline material according to one embodiment of the present invention have the general formula (1) :( RE x A 1 -x-y-s B y M s) 2 Si 2 O 7 (1)
It is characterized by having a pyrochlore type structure, a non-stoichiometric composition, and a harmonic melt composition. Here, in formula (1), A includes at least one selected from Gd, Y, La, Sc, Yb and Lu, and B is selected from La, Gd, Yb, Lu, Y and Sc. Including at least one or more, 0.1 <y <0.4, and RE includes at least one selected from Ce, Pr, Nd, Eu, Tb and Yb, and 0 <x <0.1 And M includes at least one selected from Zr, Hf, Ta, Nb, Mo and W, and is represented by 0 ≦ s <0.01.

本発明の一態様に係る結晶材料は、前記x、y、及び、sの範囲はさらに0<x<0.05、0.1<y<0.35、0≦s<0.005、で表されることを特徴とする。   In the crystalline material according to one embodiment of the present invention, the ranges of the x, y, and s are further 0 <x <0.05, 0.1 <y <0.35, and 0 ≦ s <0.005. It is characterized by being expressed.

本発明の一態様に係る結晶材料は、前記x、y、及び、sの範囲はさらに0<x<0.04、0.1<y<0.35、0≦s<0.005で表されることを特徴とする。   In the crystalline material according to one embodiment of the present invention, the ranges of the x, y, and s are further represented by 0 <x <0.04, 0.1 <y <0.35, and 0 ≦ s <0.005. It is characterized by being.

本発明の一態様に係る結晶材料は、前記一般式(1)において、REはCeであり、AはGdであり、BはLa及びYから選択された1つ以上であることを特徴とする。   The crystal material according to one embodiment of the present invention is characterized in that, in the general formula (1), RE is Ce, A is Gd, and B is one or more selected from La and Y. .

本発明の一態様に係る結晶材料は、放射線の照射によってシンチレーション光を発し、前記シンチレーション光に含まれる所定の蛍光成分は、蛍光寿命が61ナノ秒以下であり、且つ、蛍光ピーク波長が170nm以上900nm以下の範囲であることを特徴とする。   The crystalline material according to one embodiment of the present invention emits scintillation light when irradiated with radiation, and the predetermined fluorescent component included in the scintillation light has a fluorescence lifetime of 61 nanoseconds or less and a fluorescence peak wavelength of 170 nm or more. It is the range of 900 nm or less.

本発明の一態様に係る結晶材料は、放射線の照射によってシンチレーション光を発し、前記シンチレーション光に含まれる所定の蛍光成分は、蛍光寿命が61ナノ秒以下であり、且つ、蛍光ピーク波長が300nm以上700nm以下の範囲であることを特徴とする。   The crystalline material according to one embodiment of the present invention emits scintillation light when irradiated with radiation, and the predetermined fluorescent component contained in the scintillation light has a fluorescence lifetime of 61 nanoseconds or less and a fluorescence peak wavelength of 300 nm or more. It is the range of 700 nm or less.

本発明の一態様に係る結晶製造方法は、本発明の一態様に係る結晶材料の元素比になるようにA、Si及びREを含む原料を配合し、前記配合した原料を溶融するまで温度を上げた後に冷却し、パイロクロア型構造を持つ結晶とすることを特徴とする。本発明の一態様に係る結晶製造方法は結晶化率を50%以上と飛躍的に向上させるものである。   In the crystal manufacturing method according to one aspect of the present invention, a raw material containing A, Si and RE is blended so as to have an element ratio of the crystal material according to one aspect of the present invention, and the temperature is increased until the blended raw material is melted. It is characterized in that it is cooled after being raised to form a crystal having a pyrochlore structure. The crystal manufacturing method according to one embodiment of the present invention dramatically improves the crystallization rate to 50% or more.

本発明の一態様に係る放射線検出器は、本発明の一態様に係る結晶材料から構成されるシンチレータと、前記シンチレータからのシンチレーション光を受光する光検出器と、を備えることを特徴とする。   The radiation detector which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the scintillator comprised from the crystal material which concerns on 1 aspect of this invention, and the photodetector which receives the scintillation light from the said scintillator, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の一態様に係る放射線検出器は、本発明の一態様に係る結晶材料から構成されるシンチレータと、前記シンチレータからのシンチレーション光を受光し、該シンチレーション光に含まれる波長170nm〜350nmの光の波長を320nm〜700nmの範囲のいずれかの波長に変換する波長変換素子と、前記波長変換素子が波長変換した光を受光する光検出器と、を備えることを特徴とする。   A radiation detector according to one embodiment of the present invention includes a scintillator including the crystal material according to one embodiment of the present invention, and scintillation light from the scintillator, and light having a wavelength of 170 nm to 350 nm included in the scintillation light. A wavelength conversion element that converts the wavelength of the light into any wavelength in the range of 320 nm to 700 nm, and a photodetector that receives the light whose wavelength has been converted by the wavelength conversion element.

本発明の一態様に係る放射線検出器は、本発明の一態様に係る結晶材料から構成されるシンチレータを備え、位置感度を持たせたことを特徴とする。   A radiation detector according to one embodiment of the present invention includes a scintillator including a crystalline material according to one embodiment of the present invention, and is provided with position sensitivity.

本発明の一態様に係る撮像装置は、本発明の一態様に係る放射線検出器を備えることを特徴とする。   An imaging device according to one embodiment of the present invention includes the radiation detector according to one embodiment of the present invention.

本発明の一態様に係る非破壊検査装置は、本発明の一態様に係る放射線検出器を備えることを特徴とする。   A nondestructive inspection apparatus according to one aspect of the present invention includes the radiation detector according to one aspect of the present invention.

本発明によれば、目的とする発光賦活剤の価数よりも大きい価数の元素を共添加することで、安定的に目的とする価数で発光賦活剤を存在させることができるので、調和融液組成の結晶は蛍光寿命が短いという優れた特性を保つという効果を奏する。   According to the present invention, the light emission activator can be stably present at the target valence by co-adding an element having a valence larger than the valence of the target light emission activator. The crystal of the melt composition has an effect of maintaining the excellent property that the fluorescence lifetime is short.

図1は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2349Zr0.0001Si結晶の写真を示す図である。FIG. 1 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2349 Zr 0.0001 ) 2 Si 2 O 7 crystal. 図2は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2348Zr0.0002)結晶の写真を示す図である。FIG. 2 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Zr 0.0002 ) crystal. 図3は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2348Hf0.0002)結晶の写真を示す図である。FIG. 3 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Hf 0.0002 ) crystal. 図4は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.23480.0002)結晶の写真を示す図である。FIG. 4 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 W 0.0002 ) crystal. 図5は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2348Ta0.0002)結晶の写真を示す図である。FIG. 5 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Ta 0.0002 ) crystal. 図6は、比較例として作製した(Ce0.015Gd0.750La0.235Si結晶の写真を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a photograph of a (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.235 ) 2 Si 2 O 7 crystal produced as a comparative example. 図7は、実施例1〜3および比較例1の透過率プロファイルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the transmittance profiles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. 図8は、137Csγ線(662keV)を照射して得られた波高分布スペクトル(実施例1〜3、比較例1、2)を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing wave height distribution spectra (Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2) obtained by irradiation with 137 Csγ rays (662 keV). 図9は、137Csγ線(662keV)を照射して得られた実施例1の結晶の蛍光減衰曲線のプロファイルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a fluorescence decay curve profile of the crystal of Example 1 obtained by irradiation with 137 Csγ rays (662 keV). 図10は、本発明の実施の形態に係る放射線検出器を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the radiation detector according to the exemplary embodiment of the present invention. 図11は、本発明の実施の形態に係る非破壊検査装置を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a nondestructive inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態に係る撮像装置を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention. 図13は、本発明の実施の形態に係る放射線検出器を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a radiation detector according to the exemplary embodiment of the present invention.

以下に、図面を参照して本発明に係る結晶材料、結晶製造方法、放射線検出器、撮像装置および非破壊検査装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a crystal material, a crystal manufacturing method, a radiation detector, an imaging apparatus, and a nondestructive inspection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

本発明の実施の形態に係る結晶材料は、一般式(1):
(1):(REx1−x−y―sSi (1)
で表され、パイロクロア型構造を持ち、且つ、非化学量論的組成、且つ、調和溶融組成である結晶材料である。
ここで、式(1)中、AはGd、Y、La、Sc、Yb及びLuから選択される少なくとも1種以上を含み、BはLa、Gd、Yb、Lu、Y及びScから選択される少なくとも1種以上を含み、0.1<y<0.4であり、REはCe、Pr、Nd、Eu、Tb及びYbから選択される少なくとも1種以上を含み、0<x<0.1であり、MはTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo及びWから選択される少なくとも1種以上を含み、0≦s<0.01で表される。なお、REについては、希土類元素のほか遷移金属でも発光賦活剤として選択できる。
The crystal material according to the embodiment of the present invention has a general formula (1):
(1) :( RE x A 1 -x-y-s B y M s) 2 Si 2 O 7 (1)
It is a crystalline material having a pyrochlore structure, a non-stoichiometric composition, and a harmonic melt composition.
Here, in formula (1), A includes at least one selected from Gd, Y, La, Sc, Yb and Lu, and B is selected from La, Gd, Yb, Lu, Y and Sc. Including at least one or more, 0.1 <y <0.4, and RE includes at least one selected from Ce, Pr, Nd, Eu, Tb and Yb, and 0 <x <0.1 And M includes at least one selected from Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, Mo and W, and is represented by 0 ≦ s <0.01. Regarding RE, transition metals as well as rare earth elements can be selected as the light emission activator.

好ましくは、式(1)におけるx、y、及び、sの範囲はさらに0<x<0.05、0.1<y<0.35、0≦s<0.005で表される。   Preferably, the ranges of x, y, and s in the formula (1) are further represented by 0 <x <0.05, 0.1 <y <0.35, and 0 ≦ s <0.005.

より好ましくは、式(1)におけるx、y、及び、sの範囲はさらに0<x<0.04、0.1<y<0.35、0≦s<0.005で表される。   More preferably, the range of x, y, and s in Formula (1) is further represented by 0 <x <0.04, 0.1 <y <0.35, and 0 ≦ s <0.005.

これによって、本実施の形態に係る結晶材料は、放射線の照射により発生するシンチレーション光の発光量が高く、蛍光寿命の短い結晶材料となる。なお、例えば、一般式(1)において、REはCeであり、AはGdであり、BはLa及びYから選択された1つ以上であることが好ましい。   Thus, the crystal material according to the present embodiment is a crystal material that has a high light emission amount of scintillation light generated by radiation irradiation and has a short fluorescence lifetime. For example, in the general formula (1), RE is preferably Ce, A is Gd, and B is preferably one or more selected from La and Y.

なお、公知のパイロクロア型構造を持つパイロシリケート結晶は、高い発光量が期待されるものの、化学量論的組成は調和溶融組成でないため、透明バルク体を作製することが非常に困難となり、結晶作製時に歩留りが悪くなってしまうという課題がある。これに対して、本実施の形態に係る結晶材料は、これらの課題を解決するように構成することができる。   In addition, although the pyrosilicate crystal having a known pyrochlore structure is expected to have a high light emission amount, the stoichiometric composition is not a harmonic melting composition, so it becomes very difficult to produce a transparent bulk body, and the crystal production There is a problem that the yield sometimes worsens. On the other hand, the crystal material according to the present embodiment can be configured to solve these problems.

また、本実施の形態に係る結晶材料は、たとえば図10に示されるように、当該結晶材料101が発するシンチレーション光を受光できる光検出器102と組み合わせることで、放射線検出器100としての使用が可能となる。さらに、たとえば図11に示されるように、放射線源201からの放射線を測定対象物202に照射し、測定対象物202を透過した放射線を放射線検出器100で検出することで、放射線検出器100を備えた非破壊検査装置200としての放射線計測装置や資源探査装置としても使用可能である。   Further, the crystal material according to the present embodiment can be used as the radiation detector 100 by being combined with a photodetector 102 that can receive scintillation light emitted from the crystal material 101, for example, as shown in FIG. It becomes. Further, for example, as shown in FIG. 11, the radiation detector 100 is irradiated with radiation from the radiation source 201 and the radiation that has passed through the measurement object 202 is detected by the radiation detector 100. It can also be used as a radiation measurement device or a resource exploration device as the nondestructive inspection device 200 provided.

また、本実施の形態に係る結晶材料は、シンチレーション光に含まれる蛍光成分の蛍光寿命を10マイクロ秒以下、且つ、蛍光ピーク波長を150nm以上900nm以下の範囲とすることができる。さらには、蛍光寿命を2マイクロ秒以下、且つ、蛍光ピーク波長を250nm以上900nm以下の範囲とすることができる。このように、蛍光寿命が短いので、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。また、高時間分解能が実現されることにより、単位時間でのサンプリング数を増加させることが可能になる。このような短寿命の発光を有する結晶材料は、撮像装置であるPET、SPECT(Single photon emission computed tomography;単一光子放射断層撮影)、およびCT用の高速応答の放射線検出のためのシンチレータとして好適に利用できる。たとえば、図12に示されるように、放射線源201と放射線検出器100とを円周の対称点に配置し、放射線源201と放射線検出器100を当該円周を走査しながら、測定対象物202のトモグラフィー像を取得することで、CTを用いた撮像装置300としての使用が可能となる。   In addition, the crystal material according to this embodiment can have a fluorescence lifetime of a fluorescent component included in scintillation light of 10 microseconds or less and a fluorescence peak wavelength of 150 nm to 900 nm. Furthermore, the fluorescence lifetime can be set to 2 microseconds or less, and the fluorescence peak wavelength can be set to a range of 250 nm to 900 nm. As described above, since the fluorescence lifetime is short, the sampling time for fluorescence measurement can be shortened, and the high time resolution, that is, the sampling interval can be reduced. In addition, by realizing high time resolution, the number of samplings per unit time can be increased. Such a crystal material having a short-lived emission is suitable as a scintillator for PET, which is an imaging device, SPECT (Single photon emission computed tomography), and fast response radiation detection for CT. Available to: For example, as shown in FIG. 12, the radiation source 201 and the radiation detector 100 are arranged at symmetrical points of the circumference, and the measurement object 202 is scanned while scanning the circumference with the radiation source 201 and the radiation detector 100. Can be used as the imaging apparatus 300 using CT.

また、蛍光成分の蛍光ピーク波長が150nm以上900nm以下の範囲であるので、シリコン半導体から構成されるPD、APD、またはSi−PMなどの半導体光検出器と組み合わせて検出できるものである。特に、蛍光成分の蛍光ピーク波長が250nm以上400nm以下の場合、波長変換素子を用いて300nm以上900nm以下の波長、すなわち上述の光検出器の波長感度が十分ある領域の波長に変換することが有効である。このような波長変換素子としては、シンチレーション光に含まれる波長260nm〜350nmの光の波長を320nm〜700nmの範囲のいずれかの波長に変換するものが利用できる。たとえば、図13に示されるように、波長変換素子103としては、たとえばプラスチック製の波長変換用光ファイバ(たとえばクラレ社製Y11(200)M−S)等を用いたものが利用し、結晶材料101が発するシンチレーション光を波長変換した後に光検出器104で受光することができる。また、組み合わせる光検出器の種類は蛍光ピーク波長等に合わせて適宜利用でき、たとえばPMTやPS−PMTを利用してもよい。   Further, since the fluorescence peak wavelength of the fluorescent component is in the range of 150 nm to 900 nm, it can be detected in combination with a semiconductor photodetector such as PD, APD, or Si-PM composed of a silicon semiconductor. In particular, when the fluorescence peak wavelength of the fluorescent component is 250 nm or more and 400 nm or less, it is effective to use a wavelength conversion element to convert the wavelength to 300 nm or more and 900 nm or less, that is, the wavelength in the region where the wavelength sensitivity of the above-described photodetector is sufficient. It is. As such a wavelength conversion element, an element that converts the wavelength of light having a wavelength of 260 nm to 350 nm included in the scintillation light into any wavelength in the range of 320 nm to 700 nm can be used. For example, as shown in FIG. 13, as the wavelength conversion element 103, for example, a material using a plastic wavelength conversion optical fiber (for example, Y11 (200) MS made by Kuraray Co., Ltd.) is used. The scintillation light emitted from 101 can be received by the photodetector 104 after wavelength conversion. Further, the type of photodetector to be combined can be appropriately used according to the fluorescence peak wavelength or the like. For example, PMT or PS-PMT may be used.

そのほか、放射線検出器のみならず、照明機器における波長変換素子、長残光成分を用いた蓄光材料としても利用可能である。   In addition, it can be used not only as a radiation detector but also as a wavelength conversion element in lighting equipment and a phosphorescent material using a long afterglow component.

また、本実施の形態に係る結晶材料において、シンチレーション光に含まれる蛍光成分の蛍光寿命が61ナノ秒以下であり、且つ、蛍光ピーク波長が170nm以上900nm以下の範囲であれば、さらなる高分解能且つ高感度でのシンチレーション光の検出を実現できる。蛍光寿命が61ナノ秒以下であり、且つ、蛍光ピーク波長が300nm以上700nm以下の範囲であれば、より一層の高分解能且つ高感度でのシンチレーション光の検出を実現できるので好ましい。発光賦活剤として、Eu2+などの2価を添加した場合には3価以上の添加材、Ce3+などの3価を添加した場合には4価以上イオンを一般式(1)のMに該当する部分に添加することができる。たとえば、MとしてTi4+、Zr4+,Zr4+,W4+、Ta5+,などがあるが、これに限定されない。 Further, in the crystal material according to the present embodiment, if the fluorescence lifetime of the fluorescent component contained in the scintillation light is 61 nanoseconds or less and the fluorescence peak wavelength is in the range of 170 nm to 900 nm, further high resolution and Highly sensitive scintillation light detection can be realized. A fluorescence lifetime of 61 nanoseconds or less and a fluorescence peak wavelength in the range of 300 nm to 700 nm are preferable because scintillation light can be detected with higher resolution and sensitivity. As a luminescence activator, when bivalent such as Eu 2+ is added, a trivalent or higher additive is added, and when trivalent such as Ce 3+ is added, a tetravalent or higher ion corresponds to M in the general formula (1). It can be added to the part to be. For example, M includes Ti 4+ , Zr 4+ , Zr 4+ , W 4+ , Ta 5+ , etc., but is not limited thereto.

また、本実施の形態に係る結晶材料では、環境温度が摂氏0度の場合の蛍光成分の発光量を基準とした場合に、環境温度が室温から摂氏150度の範囲における蛍光成分の発光量の前記基準からの減衰割合を50%未満とすることができる。さらに、摂氏400度以上の環境下に12時間以上放置したのちの蛍光成分の常温下での発光量は20%以上の変動はなく、5G以上の圧力下でも物理的に破壊せず機械強度が強く、したがって、本実施の形態に係る結晶材料は、高温環境下でも発光量の減衰を少なくできるので、高温環境下、または、大振動下で使用される結晶材料として非常に有用である。   Further, in the crystal material according to the present embodiment, the emission amount of the fluorescent component in the range of the ambient temperature from room temperature to 150 degrees Celsius when the ambient temperature is 0 degree Celsius is used as a reference. The attenuation rate from the reference can be less than 50%. Furthermore, the light emission amount of the fluorescent component after leaving it in an environment of 400 degrees Celsius or more for 12 hours or more does not fluctuate by 20% or more, and it does not physically break even under a pressure of 5 G or more. Therefore, the crystal material according to the present embodiment can reduce attenuation of light emission amount even under a high temperature environment, and thus is very useful as a crystal material used under a high temperature environment or under a large vibration.

特に、本実施の形態に係る結晶材料から構成されるシンチレータと、シンチレータからの発光を受光し、室温以上、摂氏200度以下の環境温度で動作する光検出器とを組み合わせて放射線検出器を構成することで、高温環境下、且つ、大振動下での計測が必須となる資源探査などにも無冷却で利用可能であるので好ましい。   In particular, a radiation detector is configured by combining a scintillator made of a crystal material according to the present embodiment and a photodetector that receives light emitted from the scintillator and operates at an ambient temperature of room temperature to 200 degrees Celsius. By doing so, it is preferable because it can be used without cooling for resource exploration or the like which requires measurement under high temperature environment and large vibration.

本実施の形態に係る結晶材料の単結晶の製造方法(結晶製造方法)について、以下に説明する。いずれの組成の単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い。A、Si及びREを含むこれらの出発原料を、融液形成時に目的の組成(本実施の形態に係る結晶材料の元素比)となるように秤量、混合し、配合したものを結晶育成原料として用いる。さらにこれらの出発原料中には、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。   A method for producing a single crystal of crystal material according to the present embodiment (crystal production method) will be described below. In any method for producing a single crystal, a general oxide raw material can be used as a starting material. However, when used as a single crystal for a scintillator, it has a high content of 99.99% or higher (4N or higher). It is particularly preferable to use a purity raw material. These starting materials including A, Si and RE are weighed, mixed and blended so as to have a target composition (element ratio of the crystal material according to the present embodiment) at the time of forming the melt as a crystal growth material. Use. Further, among these starting materials, those having as few impurities as possible other than the target composition (for example, 1 ppm or less) are particularly preferable.

出発原料組成は化学量論的組成ではなく、融液が本実施の形態の調和溶融組成の比になることを考慮して準備することが望ましい。その際、イグニッションロス等、結晶製造過程でのロスを考慮することが望ましい。   It is desirable that the starting material composition is not stoichiometric, but is prepared taking into consideration that the melt has a ratio of the harmonic melt composition of the present embodiment. At that time, it is desirable to consider a loss in the crystal manufacturing process such as an ignition loss.

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。ただし、フローティングゾーン法の様に坩堝を使用しない作製法を用いる場合は、酸素分圧は100%まで設定可能である。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、N2、He等)と酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。後工程においては、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. However, when using a production method that does not use a crucible, such as the floating zone method, the oxygen partial pressure can be set to 100%. In a subsequent process such as annealing after crystal growth, oxygen gas, inert gas (eg, Ar, N 2 , He, etc.), inert gas (eg, Ar, N 2, He, etc.), oxygen gas, The mixed gas can be used. In the subsequent process, when a mixed gas is used, the oxygen partial pressure is not limited to 2% or less, and any mixture ratio from 0% to 100% oxygen partial pressure may be used.

本実施の形態に係る結晶材料の単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)、および縁部限定薄膜供給結晶成長(EFG法)、フローティングゾーン法等が挙げられるが、これらに限定されず、各種結晶育成方法を用いることができる。なお、大型単結晶を得るためには、チョコラルスキー法またはブリッジマン法が好ましい。大型単結晶を用いることにより、単結晶の歩留まりを向上させ、相対的には加工ロスを軽減することができる。したがって、特許文献1に記載のような、多結晶化した中から単結晶を取り出す方法と比較して、低コスト且つ高品質の結晶材料を得ることができる。ただし、本実施の形態に係る結晶材料は、単結晶に限定されず、固相反応法等により製造できるセラミックスなどの多結晶の焼結体でもよい。   As a method for producing a single crystal of the crystal material according to the present embodiment, in addition to the micro pull-down method, the Choral Ski method (pull-up method), the Bridgman method, the band melting method (zone melt method), and edge-limited thin film supply Crystal growth (EFG method), floating zone method, and the like can be mentioned, but the present invention is not limited to these, and various crystal growth methods can be used. In order to obtain a large single crystal, the chocolate ski method or the Bridgman method is preferred. By using a large single crystal, the yield of the single crystal can be improved and the processing loss can be relatively reduced. Therefore, compared with the method of taking out a single crystal from polycrystallized as described in Patent Document 1, a low-cost and high-quality crystal material can be obtained. However, the crystal material according to the present embodiment is not limited to a single crystal, and may be a polycrystalline sintered body such as ceramics that can be manufactured by a solid phase reaction method or the like.

一方、シンチレータ用単結晶として小型の単結晶のみを使用するのであれば、後加工の必要が無いかあるいは少ないことから、フローティングゾーン法、ゾーンメルト法、EFG法、マイクロ引き下げ法、またはチョコラルスキー法が好ましく、坩堝との濡れ性などの理由から、マイクロ引き下げ法、またはゾーンメルト法が特に好ましい。   On the other hand, if only a small single crystal is used as the scintillator single crystal, there is no need for post-processing or there is little, so the floating zone method, the zone melt method, the EFG method, the micro pull-down method, or the chocolate ski method For reasons such as wettability with a crucible, the micro pulling method or the zone melt method is particularly preferable.

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.

シンチレータ用単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 a scintillator single crystal, a high-frequency oscillator, a condenser heater, and a resistance heater may be used.

以下に、本実施の形態に係る結晶材料の単結晶の製造方法の例として、マイクロ引き下げ法、チョクラルスキー法およびフローティングゾーン法を用いた単結晶製造法を示すが、本実施の形態に係る結晶材料の単結晶の製造方法はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, as an example of a method for producing a single crystal of a crystal material according to the present embodiment, a single crystal production method using a micro-pulling method, a Czochralski method, and a floating zone method will be described. The method for producing a single crystal of crystal material is not limited to this.

マイクロ引き下げ法については、公知の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、たとえば、原料融液を収容する坩堝と、坩堝底部に設けた細孔から流出する原料融液に接触させる種結晶を保持する種結晶保持具と、種結晶保持具を下方に移動させる移動機構と、移動機構の速度を制御する移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段(たとえば高周波誘導加熱コイル)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、単結晶を作製することができる。   The micro pull-down method can be performed using a known atmosphere control type micro pull-down apparatus using high-frequency induction heating. For example, the micro-pulling device includes a crucible containing a raw material melt, a seed crystal holder for holding a seed crystal in contact with the raw material melt flowing out from a pore provided at the bottom of the crucible, and a seed crystal holder downward. A single crystal manufacturing apparatus including a moving mechanism for moving, a moving speed control device for controlling the speed of the moving mechanism, and induction heating means (for example, a high frequency induction heating coil) for heating the crucible. According to such a single crystal manufacturing apparatus, a single 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それぞれ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原料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 controlling the output of each induction heating means of the crucible and after-heater, the temperature of the solid-liquid boundary region of the raw material melt drawn from the pores provided at the bottom of the crucible and its distribution are controlled by adjusting the heat generation amount. Can do.

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、且つ、雰囲気制御を可能にするためのロータリーポンプを具備し、ガス置換前において、内部の真空度を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 includes a rotary pump for enabling the atmosphere control before gas replacement. This is an apparatus that makes it possible to reduce the internal vacuum to 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結晶育成原料を坩堝に入れ、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する。つぎに、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原料を溶融するまで温度を上げ、坩堝内の原料を完全に融解する。 Using this apparatus, the crystal growth 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 put into the furnace. By introducing, the inside of the furnace is made an inert gas atmosphere or a low oxygen partial pressure atmosphere. Next, the crucible is heated by gradually applying high frequency power to the high frequency induction heating coil to raise the temperature until the raw material is melted, and the raw material in the crucible is completely melted.

続いて、種結晶保持具に保持された種結晶を移動機構によって所定の速度で徐々に上昇させる。そして、種結晶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、種結晶を下降させることで冷却し、結晶を成長させる。   Subsequently, the seed crystal held in the seed crystal holder is gradually raised at a predetermined speed by the moving mechanism. Then, when the tip of the seed crystal is brought into contact with the pores at the lower end of the crucible and sufficiently blended, the seed crystal is lowered while being adjusted while the melt temperature is adjusted to grow the crystal.

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。また種結晶として結晶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 having a clear crystal orientation as a seed crystal.

準備した結晶育成原料が全て結晶化し、融液が無くなった時点で結晶成長は終了となる。一方、育成する結晶の組成を均一に保つ目的および長尺化の目的で、結晶育成原料の連続チャージ用機器を取り入れてもよい。これによって、結晶育成原料をチャージしながら結晶を育成することができる。   Crystal growth is completed when all of the prepared crystal growth raw materials are crystallized and the melt is exhausted. On the other hand, for the purpose of keeping the composition of the crystal to be grown uniform and for the purpose of lengthening it, a device for continuously charging the crystal growth raw material may be incorporated. Thereby, the crystal can be grown while charging the crystal growth raw material.

つぎに、チョクラルスキー法について説明する。チョクラルスキー法は公知の高周波誘導加熱による雰囲気制御型引き上げ装置を用いて行うことができる。引き上げ装置は、たとえば、原料融液を収容する坩堝と、原料融液に接触させる種結晶を保持する種結晶保持具と、種結晶保持具を上方に移動させる移動機構と、移動機構の速度を制御する移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段(たとえば高周波誘導加熱コイル)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、融液上面に固液界面を形成し、上方向に種結晶を移動させることで、単結晶を作製することができる。   Next, the Czochralski method will be described. The Czochralski method can be performed using a known atmosphere-controlled pulling apparatus using high-frequency induction heating. The pulling device includes, for example, a crucible for storing the raw material melt, a seed crystal holder for holding the seed crystal in contact with the raw material melt, a moving mechanism for moving the seed crystal holder upward, and a speed of the moving mechanism. This is a single crystal manufacturing apparatus including a moving speed control device to be controlled and induction heating means (for example, a high frequency induction heating coil) for heating the crucible. According to such a single crystal manufacturing apparatus, a single crystal can be produced by forming a solid-liquid interface on the upper surface of the melt and moving the seed crystal upward.

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。また種結晶として結晶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 having a clear crystal orientation as a seed crystal.

マイクロ引下げ法およびチョクラルスキー法では調和溶融組成の結晶育成が主に可能する。   The micro pull-down method and the Czochralski method mainly allow crystal growth of a harmonic melt composition.

つぎに、フローティングゾーン法について説明する。フローティングゾーン法は、通常2ないし4つの回転楕円体ミラーによってハロゲンランプ等の光を集光し、その楕円焦点に多結晶で作った試料棒の一部を設置し、光エネルギーによって高温にして多結晶を融かし、徐々にミラー(焦点)を移動さることによって融けている部分を移動させ、その一方で融けていた部分をゆっくり冷やしていくことで、当該試料棒を大きな単結晶に変化させる方法である。   Next, the floating zone method will be described. In the floating zone method, light from a halogen lamp or the like is usually collected by 2 to 4 spheroid mirrors, a part of a sample rod made of polycrystal is placed at the elliptical focus, and the temperature is increased by light energy. By melting the crystal and moving the mirror (focal point) gradually, the melted part is moved, while the melted part is slowly cooled to change the sample rod into a large single crystal. Is the method.

フローティングゾーン法では、坩堝を使用しないため、より高純度の結晶の育成が可能であり、さらに、酸素雰囲気では坩堝が酸化してしまい結晶育成が困難な条件でも、結晶の育成可能である。   In the floating zone method, since no crucible is used, it is possible to grow higher-purity crystals, and it is also possible to grow crystals even under conditions where the crucible is oxidized in an oxygen atmosphere and crystal growth is difficult.

以下、本発明の実施例および比較例について、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、Ce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。   Hereinafter, examples and comparative 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 Ce concentration is either a concentration in a specific crystal or a concentration in a melt (preparation).

(実施例1)
チョクラルスキー法により、(Ce0.015Gd0.750La0.2349Zr0.0001Siの組成で表される結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。図1は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2349Zr0.0001Si結晶の写真を示す図である。
Example 1
A crystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2349 Zr 0.0001 ) 2 Si 2 O 7 was produced by the Czochralski method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 . FIG. 1 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2349 Zr 0.0001 ) 2 Si 2 O 7 crystal.

(実施例2)
チョクラルスキー法により、(Ce0.015Gd0.750La0.2348Zr0.0002Siの組成で表される結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。図2は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2348Zr0.0002Si結晶の写真を示す図である。
(Example 2)
A crystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Zr 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 was produced by the Czochralski method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 . FIG. 2 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Zr 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 crystal.

(実施例3)
チョクラルスキー法により、(Ce0.015Gd0.750La0.2348Hf0.0002Siの組成で表される結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。図3は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2348Hf0.0002Si結晶の写真を示す図である。
(Example 3)
A crystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Hf 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 was produced by the Czochralski method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 . FIG. 3 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Hf 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 crystal.

(実施例4)
固相反応法により、(Ce0.015Gd0.750La0.2348Zr0.0002Siの組成で表される多結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。
Example 4
A polycrystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Zr 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 was produced by a solid phase reaction method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 .

(実施例5)
固相反応法により、(Ce0.015Gd0.750La0.23480.0002Siの組成で表される多結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。図4は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.23480.0002Si結晶の写真を示す図である。
(Example 5)
A polycrystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 W 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 was produced by a solid phase reaction method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 . FIG. 4 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 W 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 crystal.

(実施例6)
固相反応法により、(Ce0.015Gd0.750La0.2348Ta0.0002Siの組成で表される多結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。図5は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.2348Ta0.0002Si結晶の写真を示す図である。
(実施例7−15)
前記に加えてチョクラルスキー法、マイクロ引下げ法、固相反応法により、表1のとおりの組成であらわされる結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。
(Example 6)
A polycrystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Ta 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 was produced by a solid phase reaction method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 . FIG. 5 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.2348 Ta 0.0002 ) 2 Si 2 O 7 crystal.
(Examples 7-15)
In addition to the above, crystals represented by the composition shown in Table 1 were prepared by the Czochralski method, the micro pull-down method, and the solid phase reaction method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 .

(比較例1)
公知の比較例としてチョクラルスキー法により、(Ce0.015Gd0.750La0.235Siの組成で表される結晶を作製した。この結晶は、Aで表されるパイロクロア型酸化物である。図6は、作製した(Ce0.015Gd0.750La0.235Si結晶の写真を示す図である。
(Comparative Example 1)
As a known comparative example, a crystal represented by a composition of (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.235 ) 2 Si 2 O 7 was prepared by the Czochralski method. This crystal is a pyrochlore type oxide represented by A 2 B 2 O 7 . FIG. 6 is a view showing a photograph of the produced (Ce 0.015 Gd 0.750 La 0.235 ) 2 Si 2 O 7 crystal.

表1は、上記実施例1〜15、比較例1について、Mとsとを示したものである。
Table 1 shows M and s for Examples 1 to 15 and Comparative Example 1.

(比較例2)
公知の比較例2として、市販されている5mm×5mm×5mmサイズの(Ce0.01Gd0.99SiO(Ce1%:GSO)結晶を用意した。
(Comparative Example 2)
As a known comparative example 2, a commercially available (Ce 0.01 Gd 0.99 ) 2 SiO 5 (Ce 1%: GSO) crystal having a size of 5 mm × 5 mm × 5 mm was prepared.

つぎに、実施例1の結晶について、1mmの厚さに切断し、鏡面研磨を行ったのちに、1mm厚の方向の透過率を測定した。発光測定には日本分光社の紫外-可視分光光度計(型式:V−530)を用いた。実施例2〜3、比較例1の結晶についても同様の測定を行った。図7は実施例1〜3および比較例1にて得られた透過率プロファイルを示す図である。なお、図7において、横軸は波長(nm)、縦軸は直線透過率(%)である。後に示す通り、発光の最大波長領域はおおよそ360〜430nmにあることが実施例1〜3の場合にわかっており、この発光領域において、直線透過率は40%以上と十分な値を示した。なお、透過率が低くても、たとえばX線検出用素子として、十分な利用価値がある。   Next, the crystal of Example 1 was cut to a thickness of 1 mm and mirror-polished, and then the transmittance in the direction of 1 mm thickness was measured. An ultraviolet-visible spectrophotometer (model: V-530) manufactured by JASCO Corporation was used for luminescence measurement. The same measurement was performed for the crystals of Examples 2 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 7 is a diagram showing the transmittance profiles obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. In FIG. 7, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents linear transmittance (%). As will be described later, it is known in Examples 1 to 3 that the maximum wavelength region of light emission is approximately 360 to 430 nm, and in this light emission region, the linear transmittance has a sufficient value of 40% or more. Even if the transmittance is low, there is sufficient utility value, for example, as an X-ray detection element.

加えて、実施例1〜15の結晶について、透過率測定と同じサンプル、すなわち1mmの厚さに切断し、鏡面研磨を行ったサンプルについて、Edinburgh社の分光器(型式:Instrument FLS920)を用いてRadio-luminescence(5.5MeVのアルファ線励起)の測定を行った結果、発光域は表2の通りになった。これらの波長は光電子増倍管やSi半導体といった光検出器での検出が可能な範囲内にあることから、十分な利用価値がある。なお、表2の発光域には代表的な発光の波長領域のみを示し、これに限定されるものではなく、たとえば欠陥由来の発光などこれ以外に発光帯域があってもよい。
In addition, about the crystal | crystallization of Examples 1-15, about the same sample as the transmittance | permeability measurement, ie, the sample cut to the thickness of 1 mm, and mirror-polished, using the spectroscope (model: Instrument FLS920) of Edinburgh As a result of measuring Radio-luminescence (alpha excitation of 5.5 MeV), the emission region was as shown in Table 2. Since these wavelengths are within a range that can be detected by a photo detector such as a photomultiplier tube or a Si semiconductor, they have sufficient utility value. In addition, only the wavelength range of typical light emission is shown in the light emission region of Table 2, and it is not limited to this, For example, there may be a light emission band other than this, such as light emission derived from a defect.

さらに、実施例1〜3、比較例1、2で得られた結晶の発光量を見積もった。ここでそれぞれの結晶は光学グリース(応用光研社製6262A)にて光検出器である光電子増倍管(浜松ホトニクス社製R7600U−200)に光学接着し、1MBqの放射能を有する137Cs密封線源(ガンマ線源)ないしは241Am密封線源(アルファ線源)を用い、ガンマ線を照射して励起、発光させた。 Furthermore, the luminescence amount of the crystals obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 was estimated. Here, each crystal is optically bonded to a photomultiplier tube (R7600U-200 manufactured by Hamamatsu Photonics), which is a photodetector, with optical grease (Applied Koken Co., Ltd. 6262A) and sealed with 137 Cs having 1 MBq of radioactivity. A radiation source (gamma ray source) or a 241 Am sealed radiation source (alpha ray source) was used to excite and emit light by irradiating gamma rays.

なお、光電子増倍管には700Vを印加し、シンチレーション光を電気信号に変換した。ここで、光電子増倍管より出力される電気信号は、受光したシンチレーション光を反映したパルス状の信号であり、パルスの波高がシンチレーション光の発光強度を表す。このようにして光電子増倍管から出力された電気信号を整形増幅器で整形、増幅した後、多重波高分析器に入力して解析し、波高分布スペクトルを作成した。   Note that 700 V was applied to the photomultiplier tube to convert the scintillation light into an electrical signal. Here, the electric signal output from the photomultiplier tube is a pulse-like signal reflecting the received scintillation light, and the pulse height represents the emission intensity of the scintillation light. In this way, the electric signal output from the photomultiplier tube was shaped and amplified by the shaping amplifier, and then input to the multiple wave height analyzer for analysis to create a wave height distribution spectrum.

図8は、137Csγ線(662keV)を照射して得られた波高分布スペクトル(実施例1〜3、比較例1、2)を示す図である。図8において、横軸はマルチチャネルアナライザ(MCA)のチャネル番号であり、信号の大きさを表している。縦軸はカウント数である(arb.unit)。横軸については、662keVガンマ線に由来する光電吸収ピークが、図中の右側にあるほど発光量が高いことを表す。図8から分かるように、実施例1の結晶は比較例2の結晶よりも発光量が高かった。なお、図8において、実施例1の結晶の発光量は30,000photons/MeV以上であった。
実施例7及び8についても表3の通り発光量を求めることができた。なお、表3では比較例1の発光量も示している。
FIG. 8 is a diagram showing wave height distribution spectra (Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2) obtained by irradiation with 137 Csγ rays (662 keV). In FIG. 8, the horizontal axis represents the channel number of the multi-channel analyzer (MCA) and represents the signal magnitude. The vertical axis represents the count number (arb.unit). As for the horizontal axis, the photoelectric absorption peak derived from 662 keV gamma rays is higher in the right side of the figure, indicating that the light emission amount is higher. As can be seen from FIG. 8, the crystal of Example 1 had higher light emission than the crystal of Comparative Example 2. In FIG. 8, the light emission amount of the crystal of Example 1 was 30,000 photons / MeV or more.
Regarding Examples 7 and 8, the light emission amount could be obtained as shown in Table 3. In Table 3, the light emission amount of Comparative Example 1 is also shown.

つぎに、実施例1〜3、7、8及び比較例1の結晶の蛍光寿命蛍光寿命を求めた。ここで結晶は光学グリース(応用光研社製6262A)にて光電子増倍管(浜松ホトニクス社製R7600U−200)に光学接着し、1MBqの放射能を有する137Cs密封線源を用い、ガンマ線を照射して励起、発光させた。そして、光電子増倍管からの信号をオシロスコープ(Tektronix社製TDS 3034B)で信号の時間分布を測定することで、蛍光寿命を求めた。 Next, the fluorescence lifetime of the crystals of Examples 1-3, 7, 8, and Comparative Example 1 was determined. Here, the crystal was optically bonded to a photomultiplier tube (R7600U-200 manufactured by Hamamatsu Photonics) with optical grease (Applied Koken 6262A), and a gamma ray was applied using a 137 Cs sealed radiation source having a radioactivity of 1 MBq. It was excited to emit light. And the fluorescence lifetime was calculated | required by measuring the time distribution of the signal from the photomultiplier tube with an oscilloscope (Tektronix TDS 3034B).

図9は、実施例1の結晶の蛍光減衰曲線のプロファイルを示す図である。図9において、横軸は時間を表し、縦軸は発光強度に対応する電圧を表している。なお、実線は減衰定数を求めるために時間tを変数とする次の関数I(t)でフィットした結果である。ここで、I(t)は以下のようになった。
I(t)=0.098・exp(−t/61ns)
+0.040・exp(−t/286ns)+0.00241
すなわち、実施例1の結晶の蛍光の蛍光寿命は61ナノ秒であり、高速シンチレータを構成できるものであった。表4には、実施例1〜3、7、8及び比較例1の蛍光寿命を示している。
FIG. 9 is a graph showing a fluorescence decay curve profile of the crystal of Example 1. FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage corresponding to the emission intensity. The solid line is the result of fitting with the following function I (t) with time t as a variable in order to obtain the attenuation constant. Here, I (t) is as follows.
I (t) = 0.098 · exp (−t / 61 ns)
+ 0.040 · exp (−t / 286 ns) +0.00241
That is, the fluorescence lifetime of the crystal of Example 1 was 61 nanoseconds, and a high-speed scintillator could be configured. Table 4 shows the fluorescence lifetimes of Examples 1 to 3, 7, and 8 and Comparative Example 1.

100 放射線検出器
101 結晶材料
102、104 光検出器
103 波長変換素子
200 非破壊検査装置
201 放射線源
202 測定対象物
300 撮像装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Radiation detector 101 Crystal material 102,104 Photodetector 103 Wavelength conversion element 200 Nondestructive inspection apparatus 201 Radiation source 202 Measuring object 300 Imaging apparatus

Claims (12)

一般式(1):
(REx1−x−y―sSi (1)
で表され、パイロクロア型構造を持ち、且つ、非化学量論的組成、且つ、調和溶融組成であることを特徴とする結晶材料。
ここで、式(1)中、AはGd、Y、La、Sc、Yb及びLuから選択される少なくとも1種以上を含み、BはLa、Gd、Yb、Lu、Y及びScから選択される少なくとも1種以上を含み、0.1<y<0.4であり、REはCe、Pr、Nd、Eu、Tb及びYbから選択される少なくとも1種以上を含み、0<x<0.1であり、MはTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo及びWから選択される少なくとも1種以上を含み、0≦s<0.01で表される。
General formula (1):
(RE x A 1-x- y-s B y M s) 2 Si 2 O 7 (1)
A crystal material characterized by having a pyrochlore structure, a non-stoichiometric composition, and a harmonic melting composition.
Here, in formula (1), A includes at least one selected from Gd, Y, La, Sc, Yb and Lu, and B is selected from La, Gd, Yb, Lu, Y and Sc. Including at least one or more, 0.1 <y <0.4, and RE includes at least one selected from Ce, Pr, Nd, Eu, Tb and Yb, and 0 <x <0.1 And M includes at least one selected from Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, Mo and W, and is represented by 0 ≦ s <0.01.
前記x、y、及び、sの範囲はさらに0<x<0.05、0.1<y<0.35、0≦s<0.005で表されることを特徴とする請求項1に記載の結晶材料。   The range of x, y, and s is further expressed by 0 <x <0.05, 0.1 <y <0.35, and 0 ≦ s <0.005. The crystalline material described. 前記x、y、及び、sの範囲はさらに0<x<0.04、0.1<y<0.35、0≦s<0.005で表されることを特徴とする請求項1に記載の結晶材料。   The range of x, y, and s is further represented by 0 <x <0.04, 0.1 <y <0.35, and 0 ≦ s <0.005. The crystalline material described. 前記一般式(1)において、REはCeであり、AはGdであり、BはLa及びYから選択された1つ以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の結晶材料。   In the general formula (1), RE is Ce, A is Gd, and B is one or more selected from La and Y. The crystalline material described. 放射線の照射によってシンチレーション光を発し、前記シンチレーション光に含まれる所定の蛍光成分は、蛍光寿命が61ナノ秒以下であり、且つ、蛍光ピーク波長が170nm以上900nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の結晶材料。   Scintillation light is emitted by irradiation of radiation, and the predetermined fluorescent component contained in the scintillation light has a fluorescence lifetime of 61 nanoseconds or less and a fluorescence peak wavelength in a range of 170 nm to 900 nm. The crystal material as described in any one of Claims 1-4. 放射線の照射によってシンチレーション光を発し、前記シンチレーション光に含まれる所定の蛍光成分は、蛍光寿命が61ナノ秒以下であり、且つ、蛍光ピーク波長が300nm以上700nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の結晶材料。   Scintillation light is emitted by irradiation of radiation, and the predetermined fluorescence component contained in the scintillation light has a fluorescence lifetime of 61 nanoseconds or less and a fluorescence peak wavelength of 300 nm or more and 700 nm or less. The crystal material as described in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれか一つに記載の結晶材料の元素比になるようにA、Si及びREを含む原料を配合し、前記配合した原料を溶融するまで温度を上げた後に冷却し、パイロクロア型構造を持つ結晶とすることを特徴とする結晶製造方法。   A raw material containing A, Si, and RE is blended so as to have an element ratio of the crystalline material according to any one of claims 1 to 4, and the mixture is cooled after raising the temperature until the blended raw material is melted, A method for producing a crystal, characterized in that the crystal has a pyrochlore structure. 請求項1〜6のいずれか一つに記載の結晶材料から構成されるシンチレータと、
前記シンチレータからのシンチレーション光を受光する光検出器と、
を備えることを特徴とする放射線検出器。
A scintillator composed of the crystal material according to claim 1;
A photodetector for receiving scintillation light from the scintillator;
A radiation detector comprising:
請求項1〜6のいずれか一つに記載の結晶材料から構成されるシンチレータと、
前記シンチレータからのシンチレーション光を受光し、該シンチレーション光に含まれる波長260nm〜350nmの光の波長を320nm〜700nmの範囲のいずれかの波長に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子が波長変換した光を受光する光検出器と、
を備えることを特徴とする放射線検出器。
A scintillator composed of the crystal material according to claim 1;
A wavelength conversion element that receives the scintillation light from the scintillator and converts the wavelength of light having a wavelength of 260 nm to 350 nm contained in the scintillation light into any wavelength in the range of 320 nm to 700 nm;
A photodetector for receiving the wavelength-converted light by the wavelength conversion element;
A radiation detector comprising:
請求項1〜6のいずれか一つに記載の結晶材料から構成されるシンチレータを備え、位置感度を持たせたことを特徴とする放射線検出器。   A radiation detector comprising the scintillator made of the crystal material according to claim 1 and having position sensitivity. 請求項7〜10のいずれか一つに記載の放射線検出器を備えることを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising the radiation detector according to claim 7. 請求項7〜10のいずれか一つに記載の放射線検出器を備えることを特徴とする非破壊検査装置。   A nondestructive inspection apparatus comprising the radiation detector according to claim 7.
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