JP5100050B2 - Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus - Google Patents
Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5100050B2 JP5100050B2 JP2006195330A JP2006195330A JP5100050B2 JP 5100050 B2 JP5100050 B2 JP 5100050B2 JP 2006195330 A JP2006195330 A JP 2006195330A JP 2006195330 A JP2006195330 A JP 2006195330A JP 5100050 B2 JP5100050 B2 JP 5100050B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiation detector
- phosphor
- less
- oxide phosphor
- ray
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
本発明はX線、γ線などを検出する放射線検出器に用いられる酸化物蛍光体に関する。また本発明は酸化物蛍光体を用いた放射線検出器、特にX線CT装置に好適な放射線検出器並びに放射線検出器を用いたX線CT装置に関する。 The present invention relates to an oxide phosphor used in a radiation detector that detects X-rays, γ-rays, and the like. The present invention also relates to a radiation detector using an oxide phosphor, particularly a radiation detector suitable for an X-ray CT apparatus, and an X-ray CT apparatus using the radiation detector.
近年、X線CT装置用の放射線検出器としては、セラミックシンチレータとフォトダイオードを組み合わせた固体検出器が主流となっている。X線CT装置においてノイズの少ない高画質なCT画像を得るためには、発光出力の高いシンチレータであることが望まれる。また、スキャン時間の短縮のために、シンチレータの残光が短いことが望まれている。具体的には、1スライス画像の撮影時間が0.4〜0.8秒程度のいわゆるサブセコンドスキャナが実現されており、これに対応するシンチレータとしてはX線遮断後300ms後の残光(減衰率%)が4〜5×10-3オーダーかそれ以下であることが求められている。さらに安定にアーリファクトのない良好なCT画像を得るには、残光2×10-3程度以下が求められている。 In recent years, solid-state detectors combining ceramic scintillators and photodiodes have become mainstream as radiation detectors for X-ray CT apparatuses. In order to obtain a high-quality CT image with little noise in an X-ray CT apparatus, a scintillator with a high light emission output is desired. Further, it is desired that the afterglow of the scintillator is short in order to shorten the scanning time. Specifically, a so-called sub-second scanner is realized in which the imaging time of one slice image is about 0.4 to 0.8 seconds. As a corresponding scintillator, afterglow (attenuation rate%) after 300 ms after X-ray blocking is realized. It is required to be on the order of 4-5 × 10 −3 or less. Further, in order to obtain a stable CT image free of artifacts, an afterglow of about 2 × 10 −3 or less is required.
X線CT装置用放射線検出器に用いられるシンチレータとしては、従来、希土類酸硫化物系蛍光体Gd2O2S:Pr,Ce,Fなどが用いられてきた。また本出願人は、Ceを発光元素とし、Gd、Al、Ga、Oを含む、ガーネット構造の酸化物蛍光体を開発し、提案してきた(特許文献1〜特許文献3)。この酸化物蛍光体は、Gd2O2S:Pr,Ce,Fと同程度の高出力を有し、また残光も小さい。
上述したガーネット構造の酸化物蛍光体は、発光出力が高く、また残光も小さいため、優れたシンチレータであるが、試料によって残光がばらつくという課題があった。例えば試料によっては、X線遮断後300ms後の残光(減衰率%)が1×10-3以下という極めて短い残光を示すが、試料によっては5×10-3を超える場合が見られた。すなわち従来は残光を確実にサブセコンドスキャナに適応できる範囲にすることは困難であった。 The above-described oxide phosphor having a garnet structure has a high light emission output and small afterglow, and thus is an excellent scintillator. However, there is a problem that afterglow varies depending on a sample. For example, depending on the sample, the afterglow after 300 ms after X-ray blocking (attenuation rate%) shows an extremely short afterglow of 1 × 10 −3 or less, but depending on the sample, there were cases where it exceeded 5 × 10 −3 . In other words, conventionally, it has been difficult to ensure that afterglow is in a range that can be applied to a sub-second scanner.
本発明の目的は、発光出力が高く、且つ安定して短残光を示すセラミックシンチレータを提供することである。また、本発明は、このようなセラミックシンチレータを用いることにより、高出力且つ時間分解能に優れた放射線検出器を提供すること、また、高速スキャンでも高画質なX線CT装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a ceramic scintillator having a high light emission output and stably exhibiting short afterglow. The present invention also provides a radiation detector with high output and excellent time resolution by using such a ceramic scintillator, and also provides an X-ray CT apparatus with high image quality even at high-speed scanning. .
上記課題を解決するために本発明者らは、Ceを発光元素とし、少なくともGd、Al、Ga、Oを含んだ、主にガーネット構造の母体結晶からなる酸化物蛍光体において、この蛍光体に含まれる不純物元素について鋭意検討したところ、不純物成分としてのFe含有量と残光特性に強い相関があることを見出し、本発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have used an oxide phosphor mainly composed of a base crystal having a garnet structure containing Ce as a light emitting element and containing at least Gd, Al, Ga, and O. As a result of intensive studies on the contained impurity elements, it was found that there is a strong correlation between the Fe content as an impurity component and the afterglow characteristics, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明の酸化物蛍光体は、Ceを発光元素とし、Gd、Al、Ga、Oを含み、主にガーネット構造の母体結晶からなる酸化物蛍光体において、Feの含有量が、蛍光体重量に対して35重量ppm以下であることを特徴とする。 That is, the oxide phosphor of the present invention contains Ce as a light emitting element, contains Gd, Al, Ga, O, and is mainly composed of a host crystal having a garnet structure. It is characterized by being 35 ppm by weight or less.
また本発明の放射線検出器は、放射線により発光する蛍光体素子と、蛍光体素子による発光を検出する光電変換素子とを備え、蛍光体素子として本発明の酸化物蛍光体を用いたことを特徴とする。 The radiation detector of the present invention comprises a phosphor element that emits light by radiation and a photoelectric conversion element that detects light emitted by the phosphor element, and the oxide phosphor of the present invention is used as the phosphor element. And
さらに本発明のX線CT装置は、放射線源と、この放射線源に対向して配置された放射線検出器と、これら放射線源及び放射線検出器を保持し、被検体の周りで回転駆動される回転円板と、放射線検出器で検出された放射線の強度に基づき被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段とを備え、放射線検出器として本発明の放射線検出器を用いたことを特徴とする。 Furthermore, the X-ray CT apparatus of the present invention includes a radiation source, a radiation detector disposed opposite to the radiation source, a rotation that holds the radiation source and the radiation detector, and is driven to rotate around the subject. A disk and image reconstruction means for reconstructing a tomographic image of a subject based on the intensity of radiation detected by the radiation detector, wherein the radiation detector of the present invention is used as a radiation detector And
以下、本発明の酸化物蛍光体について詳述する。
本発明の対象である酸化物蛍光体は、前述した特許文献1〜3に開示されるガーネット構造の酸化物蛍光体である。具体的には、一般式(Gd1-z-xLzCex)3Al5-yGayO12(式中、LはLa又はYを表す。zは0≦z<0.2、xは0.0005≦x≦0.015、yは0<y<5の範囲の値である)で表される蛍光体、Ceを発光元素とし、Gd、Al、Ga、Oを含み、Gd/(Al+Ga+Gd)の原子比が0.33以上、0.42以下(ただし(Gd+Ce)/(Al+Ga+Gd+Ce)=0.375を除く)である蛍光体、Ceを発光元素とし、Gd、Al、Ga、Oを含み、(Gd+Ce)/(Al+Ga+Gd+Ce)の原子比が0.375より大きく、0.44以下であり、Ce/(Ce+Gd)の原子比が0.0005以上、0.02以下である蛍光体などである。以下、これら蛍光体を総称してガーネット蛍光体という。
Hereinafter, the oxide phosphor of the present invention will be described in detail.
The oxide phosphor that is the subject of the present invention is a garnet-structured oxide phosphor disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above. Specifically, the general formula (Gd 1-zx L z Ce x) 3 Al 5-y Ga y O 12 ( wherein, L is the .z representing a La or Y 0 ≦ z <0.2, x is 0.0005 ≦ x ≦ 0.015, y is a value in the range of 0 <y <5), Ce is a light emitting element, includes Gd, Al, Ga, O, Gd / (Al + Ga + Gd) A phosphor having an atomic ratio of 0.33 or more and 0.42 or less (except for (Gd + Ce) / (Al + Ga + Gd + Ce) = 0.375), Ce as a light emitting element, and Gd, Al, Ga, O A phosphor having an atomic ratio of (Gd + Ce) / (Al + Ga + Gd + Ce) greater than 0.375 and not greater than 0.44, and an atomic ratio of Ce / (Ce + Gd) not less than 0.0005 and not greater than 0.02 Etc. Hereinafter, these phosphors are collectively referred to as garnet phosphors.
これらガーネット蛍光体は、主にガーネット構造の母体結晶からなり、ガーネット構造以外の相(第二相)を含んでいても良い。第二相は、例えば、ペロブスカイト構造である。 These garnet phosphors are mainly composed of a base crystal having a garnet structure and may contain a phase (second phase) other than the garnet structure. The second phase has, for example, a perovskite structure.
このようなガーネット蛍光体の中に含有されるFe成分は、格子欠陥として結晶内に存在し、新たなエネルギー準位を形成するものと考えられる。このFeによるエネルギー準位が、蛍光体の残光特性に大きく寄与し、残光を長引かせるものと考えられる。従って蛍光体内に存在するFe含有量を小さく抑えることにより、蛍光体の残光を小さくすることが可能となる。このFe成分は、原料粉末自体に含有されていた不純物、または蛍光体の製造工程途中で混入した不純物によって、蛍光体内に導入される。従って、使用する原料粉末自体に含有されているFe不純物量を小さくすると共に、蛍光体製造工程にてFeの混入を防ぐことにより、蛍光体に含有されるFe不純物量を低減することができる。 The Fe component contained in such a garnet phosphor is considered to exist in the crystal as a lattice defect and form a new energy level. It is thought that the energy level due to Fe greatly contributes to the afterglow characteristics of the phosphor and prolongs the afterglow. Therefore, by suppressing the Fe content present in the phosphor, the afterglow of the phosphor can be reduced. This Fe component is introduced into the phosphor due to impurities contained in the raw material powder itself or impurities mixed in during the phosphor manufacturing process. Therefore, it is possible to reduce the amount of Fe impurities contained in the phosphor by reducing the amount of Fe impurities contained in the raw material powder to be used and preventing Fe from being mixed in the phosphor production process.
次に本発明のガーネット蛍光体の製造方法を説明する。
本発明のガーネット蛍光体は、(1)原料粉末の混合、仮焼き工程と、(2)仮焼き粉末の焼結工程とからなる一般のセラミックス材料の製造方法により製造することができる。
Next, the manufacturing method of the garnet fluorescent substance of this invention is demonstrated.
The garnet phosphor of the present invention can be manufactured by a general ceramic material manufacturing method comprising (1) mixing and calcining raw material powder and (2) sintering the calcined powder.
原料粉末としては、Gd2O3、Al2O3、Ga2O3、CeO2などの酸化物、水酸化物、しゅう酸塩などを用いることができる。また共沈法、ゾルゲル法などによって合成した微細粉末を使用してもよい。原料粉末は、ミクロンオーダーの微細な粉末がよく、好ましくはサブミクロンの粉末がよい。粉末純度は99.99%以上であり、Fe含有量が20wtppm以下、好ましくは5wtppm以下のものを用いる。 As the raw material powder, oxides such as Gd 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and CeO 2 , hydroxides, oxalates, and the like can be used. Further, a fine powder synthesized by a coprecipitation method, a sol-gel method or the like may be used. The raw material powder is preferably a micron-order fine powder, preferably a submicron powder. The powder purity is 99.99% or more, and the Fe content is 20 wtppm or less, preferably 5 wtppm or less.
製造工程では、ふるい、薬さじなどの器具に非鉄材料たとえば樹脂製のものを用い、Feの混入を極力抑制する。まず仮焼き工程では、上述した高純度の原料粉末を所定量秤量後、例えばポリエチレン等の樹脂製の容器とアルミナ製のボールを用いてボールミル混合により、10時間程度湿式混合する。この混合粉末を乾燥した後、アルミナるつぼに入れ、1400〜1800℃の酸素を含む雰囲気中で数時間仮焼きし、仮焼き粉末を得る。このように仮焼き工程は、非鉄材料からなるボール、容器、るつぼを用いて行なう。 In the manufacturing process, non-ferrous materials such as resin are used for devices such as sieves and medicine spoons, and mixing of Fe is suppressed as much as possible. First, in the calcining step, a predetermined amount of the above-described high-purity raw material powder is weighed and wet-mixed for about 10 hours by ball mill mixing using a resin container such as polyethylene and an alumina ball, for example. After drying this mixed powder, it is put into an alumina crucible and calcined for several hours in an atmosphere containing oxygen at 1400 to 1800 ° C. to obtain a calcined powder. Thus, the calcining step is performed using a ball, a container, and a crucible made of a non-ferrous material.
焼結工程は、ホットプレス法、熱間静水圧プレス(HIP)法、常圧焼結法、常圧焼結法とHIP法との併用法などを採用することができる。ホットプレス法では、前述の仮焼き粉末を300〜600kgf/cm2程度の圧力で金型成型して成型体とした後、ホットプレス型にセットし、真空中、大気中、あるいは酸素中の雰囲気下で、1400〜1800℃の温度で数時間、300〜600kgf/cm2程度の圧力にて焼結する。これによって、相対密度99%以上の焼結体を、容易に得ることができる。焼結工程においても、非鉄材料からなる金型やホットプレス型を用いることが好ましい。具体的には、金型としてベリリウム銅合金、亜鉛合金、カーボン、TiN皮膜、DLC(Diamond Like Carbon)皮膜などの非鉄材料、ホットプレス型としてはカーボン等の非鉄材料を用いることができる。また金属製の材料を用いた場合には、例えば、金型成型後に、金型と接触していた成型体の面を削り取り、Fe成分が混入しないようにする。 For the sintering step, a hot pressing method, a hot isostatic pressing (HIP) method, a normal pressure sintering method, a combined method of a normal pressure sintering method and a HIP method, or the like can be employed. In the hot press method, the above-mentioned calcined powder is molded by molding at a pressure of about 300 to 600 kgf / cm 2 to form a molded body, then set in a hot press mold, and in an atmosphere in vacuum, air, or oxygen Under sintering at a temperature of 1400-1800 ° C. for several hours at a pressure of about 300-600 kgf / cm 2 . Thereby, a sintered body having a relative density of 99% or more can be easily obtained. Also in the sintering step, it is preferable to use a die made of a non-ferrous material or a hot press die. Specifically, nonferrous materials such as beryllium copper alloy, zinc alloy, carbon, TiN coating, and DLC (Diamond Like Carbon) coating can be used as the mold, and nonferrous materials such as carbon can be used as the hot press mold. Further, when a metal material is used, for example, after molding the mold, the surface of the molded body that has been in contact with the mold is scraped so that the Fe component is not mixed.
HIP法では、カプセルフリー法、またはW、Moなどの金属製カプセルやガラスカプセル中に仮焼き粉末を入れて真空封止し、1200〜1800℃の温度で数時間、1000〜2000 kgf/cm2程度の圧力にて焼結する。この際、カプセルフリー法或いはガラスカプセルを用いた方法を採用することにより、Fe混入を防止できる。金属カプセルの場合には、タングステン、モリブデン等Fe以外の金属を用いることが望ましい。またFe系カプセルを用いる場合には、内面にコーティングを施したものを用いることが好ましい。コーティング材料としては、亜鉛、錫、クロム等が挙げられる。 In the HIP method, a capsule-free method, or a pre-baked powder is placed in a metal capsule or glass capsule such as W or Mo and vacuum-sealed, and a temperature of 1200 to 1800 ° C for several hours, 1000 to 2000 kgf / cm 2 Sinter at a moderate pressure. At this time, the incorporation of Fe can be prevented by adopting a capsule-free method or a method using a glass capsule. In the case of a metal capsule, it is desirable to use a metal other than Fe, such as tungsten or molybdenum. Moreover, when using a Fe-type capsule, it is preferable to use what coated the inner surface. Examples of the coating material include zinc, tin, and chromium.
常圧焼結法では、仮焼き粉末を3000kgf/cm2程度の圧力で冷間静水圧プレス(CIP)を行った後、1400〜1800℃の酸素を含む雰囲気中で数〜数十時間の焼結を行う。この場合も、ホットプレス法と同様、金型やプレス型として非鉄材料のものを用いるか、成型後に金型と接触していた成型体の面を削り取るなどして、Feが混入しないようにする。 In the normal pressure sintering method, the calcined powder is subjected to cold isostatic pressing (CIP) at a pressure of about 3000 kgf / cm 2 and then sintered for several to several tens of hours in an atmosphere containing oxygen at 1400 to 1800 ° C. Do the tie. Also in this case, as in the hot press method, a non-ferrous material is used as the mold or press mold, or the surface of the molded body that has been in contact with the mold after molding is scraped so that Fe is not mixed. .
本発明の酸化物蛍光体は、上述した焼結工程後に、さらに1000℃〜1600℃の酸素を含む雰囲気中で2〜20時間程度アニール処理を施してもよい。これにより発光出力の向上、残光の低減、透明性の向上等の効果が得られる。 The oxide phosphor of the present invention may be annealed for about 2 to 20 hours in an atmosphere containing oxygen at 1000 ° C. to 1600 ° C. after the above-described sintering step. As a result, effects such as improved light emission output, reduced afterglow, and improved transparency can be obtained.
このように原料粉末に含有されるFe量を制限するとともに、仮焼き工程および焼結工程においてFeの混入を抑制することにより、蛍光体中のFe含有量が35wtppm以下、好ましくは30wtppm以下であるセラミックシンチレータを得ることができる。
こうして得られる本発明のガーネット蛍光体(焼結体)は、母結晶が主としてガーネット構造を有し、発光スペクトルのメインピークが約535nmに存在する材料であり、CdWO4を基準にした場合の発光出力が1.5以上で、励起源(X線)を経ってから30ms後における残光(減衰率%)は0.06以下、300ms後における残光(減衰率%)は0.005以下となる。
In this way, the Fe content in the phosphor is limited to 35 wtppm or less, preferably 30 wtppm or less by limiting the amount of Fe contained in the raw material powder and suppressing the mixing of Fe in the calcining step and the sintering step. A ceramic scintillator can be obtained.
The garnet phosphor (sintered body) of the present invention thus obtained is a material in which the mother crystal mainly has a garnet structure and the main peak of the emission spectrum exists at about 535 nm, and light emission based on CdWO 4 Afterglow (% attenuation) after 30 ms after passing through the excitation source (X-ray) is not less than 0.06, and afterglow (% attenuation) after 300 ms is 0.005 or less. Become.
本発明によれば、Feの混入量が極めて少量に抑制された酸化物蛍光体が提供される。この酸化物蛍光体をシンチレータとして用いることにより、高発光出力で且つ安定した短残光の放射線検出器が得られる。このような放射線検出器を用いることにより、高速スキャンでも高画質なX線CT装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oxide fluorescent substance by which the mixing amount of Fe was suppressed to very small amount is provided. By using this oxide phosphor as a scintillator, a radiation detector having a high light emission output and a stable short afterglow can be obtained. By using such a radiation detector, a high-quality X-ray CT apparatus can be obtained even at high-speed scanning.
以下、本発明の放射線検出器の実施の形態を説明する。図1に、本実施の形態の放射線検出器の断面図を示す。この放射線検出器は、複数の検出素子を1次元方向に配列したシングルスライス型検出器或いは複数の検出素子を2次元方向に配列したマルチスライス型検出器であり、複数のフォトダイオード13を有するフォトダイオードアレイ基板14の上に、各々のフォトダイオード位置に対応して、シンチレータ素子11が配置されている。各シンチレータ素子11のフォトダイオード13に面していない面は、光反射層12に覆われている。光反射層12は、X線を透過し、光を反射する材料、例えば酸化チタンやアルミニウムなどからなる。
Hereinafter, embodiments of the radiation detector of the present invention will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the radiation detector of the present embodiment. This radiation detector is a single slice type detector in which a plurality of detection elements are arranged in a one-dimensional direction or a multi-slice type detector in which a plurality of detection elements are arranged in a two-dimensional direction. A
シンチレータ素子11には、上述した本発明のセラミックシンチレータを用いる。フォトダイオード13には、PINフォトダイオードを用いるのが望ましい。このフォトダイオードは感度が高く、応答速度が速く、かつ波長感度が可視光から近赤外領域にあるので、本発明のシンチレータの発光波長とのマッチングがよい。光反射層12には、X線の吸収が少なく、光反射率の高い、TiO2粉末を混合した有機樹脂などを用いるのがよい。
As the
このような放射線検出器において、図中の矢印で示した方向から入射したX線は、光反射層12を透過して、シンチレータ素子11で吸収される。X線を吸収したシンチレータ素子11は、可視光を発光する。シンチレータ素子11が発光した可視光は、光反射層12で反射され、フォトダイオード13で電気信号に変換される。ここで、シンチレータ素子11に本発明のセラミックシンチレータを用いることにより、高出力で、低残光な放射線検出器を得ることができる。
In such a radiation detector, X-rays incident from the direction indicated by the arrow in the figure are transmitted through the
図2に、本発明のX線CT装置の一実施形態の概略を示す。この装置はスキャンガントリ部210と画像再構成部220とを備え、スキャンガントリ部210には、被検体が搬入される開口部214を備えた回転円板211と、この回転円板211に搭載されたX線管212と、X線管212に取り付けられ、X線束の放射方向を制御するコリメータ213と、X線管212と対向して回転円板211に搭載されたX線検出器215と、X線検出器215で検出されたX線を所定の信号に変換する検出器回路216と、回転円板211の回転及びX線束の幅を制御するスキャン制御回路217とが備えられている。
FIG. 2 shows an outline of an embodiment of the X-ray CT apparatus of the present invention. The apparatus includes a
画像再構成部220は、被検者氏名、検査日時、検査条件などを入力する入力装置221、検出器回路216から送出される計測データS1を演算処理してCT画像再構成を行う画像演算回路222、画像演算回路222で作成されたCT画像に、入力装置221から入力された被検者氏名、検査日時、検査条件などの情報を付加する画像情報付加部223と、画像情報を付加されたCT画像信号S2の表示ゲインを調整してディスプレイモニタ230へ出力するディスプレイ回路224とを備えている。
The
このX線CT装置では、スキャンガントリ部210の開口部214に、設置された寝台(図示せず)に被検者を寝かせた状態で、X線管212からX線が照射される。このX線はコリメータ213により指向性を得、X線検出器215により検出される。この際、回転円板211を被検者の周りに回転させることにより、X線を照射する方向を変えながら、被検者を透過したX線を検出する。この計測データをもとに画像再構成部220で断層像が作成され、ディスプレイモニタ230に表示される。
In this X-ray CT apparatus, X-rays are irradiated from the
ここでX線検出器215は、シンチレータとフォトダイオードとを組み合わせた検出器素子を多数(例えば960個)円弧状に配列したもので、例えば、図1に示すようなシングルスライス型検出器あるいはマルチスライス型検出器を単位としてポリゴン状に多数配置し、X線検出器215を構成する。個々の検出器素子を構成するシンチレータは、本発明の高発光出力、短残光の酸化物蛍光体からなる。このため、本発明のX線CT装置は、高速スキャンにおいても、高画質なCT断層像を提供することができる。
Here, the
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
出発原料粉末として、それぞれ純度99.99%で、粒径が0.1〜5μm程度のGd2O3、Al2O3、Ga2O3、CeO2粉末を用意した。Gd2O3、Ga2O3、CeO2粉末は、Fe含有量が、それぞれ5wtppm、4wtppm、5wtppmのものを用いた。Al2O3粉末は、Fe含有量が3〜50wtppmの範囲で異なる5種類(3wtppm、5wtppm、10wtppm、20wtppm、50wtppm)を用いた。これら原料粉末をGd2.982Ce0.018Al2.8Ga2.2O12の組成になるように秤量した。秤量した原料粉末をポリエチレン容器にアルミナボール、イオン交換水と共に入れ、約16時間ボールミルで混合した。混合後、蒸発皿に移して混合粉末を乾燥し、ナイロンふるいを通して整粒した。整粒粉末を、アルミナるつぼに入れ、1500℃の酸素中にて4時間仮焼きした。このシンチレータ仮焼き粉末を、500kgf/cm2の圧力で金型成形した後、真空中で1500℃、500kgf/cm2にてホットプレス焼結した。焼結体は、30×24×2mmの試験片に加工し、1300℃の酸素中にて4時間アニール処理し、セラミックシンチレータ板として完成させた。
<Example 1>
Gd 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and CeO 2 powders each having a purity of 99.99% and a particle size of about 0.1 to 5 μm were prepared as starting material powders. Gd 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and CeO 2 powders having Fe contents of 5 wtppm, 4 wtppm, and 5 wtppm, respectively, were used. As the Al 2 O 3 powder, five types (3 wtppm, 5 wtppm, 10 wtppm, 20 wtppm, 50 wtppm) having different Fe contents in the range of 3 to 50 wtppm were used. These raw material powders were weighed so as to have a composition of Gd 2.982 Ce 0.018 Al 2.8 Ga 2.2 O 12 . The weighed raw material powder was put into a polyethylene container together with alumina balls and ion-exchanged water, and mixed with a ball mill for about 16 hours. After mixing, the mixture was transferred to an evaporating dish and the mixed powder was dried and sized through a nylon sieve. The sized powder was placed in an alumina crucible and calcined in oxygen at 1500 ° C. for 4 hours. The scintillator calcined powder, after molding at a pressure of 500kgf / cm 2, 1500 ℃ in vacuum and hot-press sintering at 500 kgf / cm 2. The sintered body was processed into a 30 × 24 × 2 mm test piece and annealed in oxygen at 1300 ° C. for 4 hours to complete a ceramic scintillator plate.
得られたシンチレータ板に、管電圧120kV、管電流100mAのX線を照射した時の発光および残光をPINフォトダイオードで測定した。結果を図3のグラフに示す。ここで発光出力は、CdWO4シンチレータの発光出力を1としたときの相対出力で表した。残光はX線を遮断してから300ms後の出力の、X線照射中出力に対する割合(%)で表した。 Luminescence and afterglow when the obtained scintillator plate was irradiated with X-rays having a tube voltage of 120 kV and a tube current of 100 mA were measured with a PIN photodiode. The results are shown in the graph of FIG. Here, the light emission output is expressed as a relative output when the light emission output of the CdWO 4 scintillator is 1. Afterglow was expressed as the ratio (%) of the output 300 ms after blocking X-rays to the output during X-ray irradiation.
図3に示す結果からわかるように、発光出力は蛍光体中のFe含有量が変化しても殆ど変化しないが、残光はFe含有量の増加と共に大きくなった。特に蛍光体中のFe含有量が35wtppm(Al2O3粉末中20wtppm以上)を超えると、残光は0.004%を超えており、X線CT用の放射線検出器に適用した場合にはCT画像の画質低下を招いてしまう。一方、Fe含有量31wtppm以下(Al2O3粉末中5wtppm以下)では、残光は0.001%であり、X線CT用の放射線検出器としては、極めて低残光であった。 As can be seen from the results shown in FIG. 3, the light emission output hardly changed even when the Fe content in the phosphor was changed, but the afterglow increased with an increase in the Fe content. In particular, when the Fe content in the phosphor exceeds 35 wtppm (more than 20 wtppm in the Al 2 O 3 powder), the afterglow exceeds 0.004%. When applied to a radiation detector for X-ray CT, it is a CT image. Image quality will be reduced. On the other hand, when the Fe content was 31 wtppm or less (5 wtppm or less in the Al 2 O 3 powder), the afterglow was 0.001%, which was extremely low afterglow as a radiation detector for X-ray CT.
本発明により、発光出力が高く、残光の小さいセラミックシンチレータを提供することができる。このセラミックシンチレータは、放射線検出器、特にX線CT装置用の放射線検出器に好適に適用することができ、これにより高速スキャンでも高画質な画像を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ceramic scintillator having high light emission output and low afterglow. This ceramic scintillator can be suitably applied to a radiation detector, particularly a radiation detector for an X-ray CT apparatus, and can provide a high-quality image even at high-speed scanning.
11・・・シンチレータ素子、12・・・反射層、13・・・フォトダイオード、210・・・スキャンガントリ部、211・・・回転円板、212・・・X線管、214・・・開口部、215・・・X線検出器、216・・・検出器回路、217・・・スキャン制御回路、220・・・画像再構成部、221・・・入力装置、224・・・ディスプレイ回路、230・・・ディスプレイモニタ。 11 ... scintillator element, 12 ... reflective layer, 13 ... photodiode, 210 ... scan gantry, 211 ... rotating disk, 212 ... X-ray tube, 214 ... opening 215 ... X-ray detector, 216 ... detector circuit, 217 ... scan control circuit, 220 ... image reconstruction unit, 221 ... input device, 224 ... display circuit, 230: Display monitor.
Claims (6)
条件1:一般式(Gd 1-z-x L z Ce x ) 3 Al 5-y Ga y O 12 (式中、LはLa又はYを表す。zは0≦z<0.2、xは0.0005≦x≦0.015、yは0<y<5の範囲の値である)で表される。
条件2:Gd/(Al+Ga+Gd)の原子比が0.33以上、0.42以下(ただし(Gd+Ce)/(Al+Ga+Gd+Ce)=0.375を除く)である。
条件3:(Gd+Ce)/(Al+Ga+Gd+Ce)の原子比が0.375より大きく、0.44以下であり、Ce/(Ce+Gd)の原子比が0.0005以上、0.02以下である。 The Ce and emitting elements, Gd, comprises Al, Ga, and O, and a predominantly Ri Do from the host crystal of garnet structure, the radiation detector oxide phosphor satisfying any of 3 to no condition 1 below, Fe The content of is 35 wtppm or less with respect to the phosphor weight, and the afterglow at 300 ms after blocking the excitation light (ratio of emission output to emission output upon excitation light irradiation) is 0.005 or less. An oxide phosphor characterized by the following.
Condition 1: Formula (Gd 1-zx L z Ce x) 3 Al 5-y Ga y O 12 ( wherein, L is the .z representing a La or Y 0 ≦ z <0.2, x is 0.0005 ≦ x ≦ 0.015, y is a value in the range of 0 <y <5).
Condition 2: The atomic ratio of Gd / (Al + Ga + Gd) is 0.33 or more and 0.42 or less (except for (Gd + Ce) / (Al + Ga + Gd + Ce) = 0.375).
Condition 3: The atomic ratio of (Gd + Ce) / (Al + Ga + Gd + Ce) is greater than 0.375 and 0.44 or less, and the atomic ratio of Ce / (Ce + Gd) is 0.0005 or more and 0.02 or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006195330A JP5100050B2 (en) | 2006-07-18 | 2006-07-18 | Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006195330A JP5100050B2 (en) | 2006-07-18 | 2006-07-18 | Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008024739A JP2008024739A (en) | 2008-02-07 |
JP5100050B2 true JP5100050B2 (en) | 2012-12-19 |
Family
ID=39115724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006195330A Active JP5100050B2 (en) | 2006-07-18 | 2006-07-18 | Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5100050B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101617023B (en) * | 2007-02-02 | 2013-09-25 | 日立金属株式会社 | Fluorescent material, scintillator using the fluorescent material, and radiation detector |
JP5218891B2 (en) * | 2008-03-26 | 2013-06-26 | 日立金属株式会社 | Method for producing fluorescent material |
JP5311241B2 (en) * | 2011-02-16 | 2013-10-09 | 日立金属株式会社 | Polycrystalline scintillator, manufacturing method thereof, and radiation detector |
EP2744870B1 (en) * | 2011-08-16 | 2017-11-22 | Nitto Denko Corporation | Phosphor compositions and methods of making the same |
US8937286B2 (en) | 2011-11-02 | 2015-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid scintillator and electron beam detector using the same |
US10000698B2 (en) * | 2016-03-08 | 2018-06-19 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Transparent ceramic garnet scintillator detector for positron emission tomography |
JP2021031467A (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | 国立大学法人東海国立大学機構 | Method for controlling the activity of opsin |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100352885C (en) * | 2002-05-06 | 2007-12-05 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | Wavelength-converting reactive resinous compound and light-emitting diode component |
JP2005105177A (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Fluorescent particles, process for producing the same and light emitting device using fluorescent particles |
-
2006
- 2006-07-18 JP JP2006195330A patent/JP5100050B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008024739A (en) | 2008-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6911178B2 (en) | Scintillators, scintillator arrays, radiation detectors, and radiation inspection equipment | |
JP5100050B2 (en) | Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus | |
JP5212115B2 (en) | Fluorescent material, scintillator and radiation detector using the same | |
JP5498908B2 (en) | Solid scintillator material, solid scintillator, radiation detector and radiation inspection apparatus using the same | |
JP5633573B2 (en) | Polycrystalline scintillator for soft X-ray detection | |
EP2157153A1 (en) | Fluorescent material, scintillator using same, and radiation detector using same | |
JP3777486B2 (en) | Phosphor, radiation detector using the same, and X-ray CT apparatus | |
JP7179462B2 (en) | scintillators, scintillator arrays, radiation detectors, and radiographic inspection equipment | |
JP4683719B2 (en) | Oxide phosphor, radiation detector using the same, and X-ray CT apparatus | |
JP5505782B2 (en) | Fluorescent material, scintillator and radiation detector using the same | |
JP5311241B2 (en) | Polycrystalline scintillator, manufacturing method thereof, and radiation detector | |
JP5022600B2 (en) | Ceramic scintillator and radiation detector and radiation inspection apparatus using the same | |
JP4087093B2 (en) | Phosphor element, radiation detector using the same, and medical image diagnostic apparatus | |
JP2001294853A (en) | Oxide fluorescent substance, radiation detector using the same, and x-ray ct apparatus | |
JP4429444B2 (en) | Scintillator, radiation detector and X-ray CT apparatus using the same | |
JP7003939B2 (en) | Gadolinium sulfide sulfide sintered body, and scintillator, scintillator array, radiation detector, and radiation inspection device containing gadolinium sulfide sulfide sintered body. | |
JP4906322B2 (en) | Oxide phosphor, radiation detector and X-ray CT apparatus | |
JP6948829B2 (en) | A scintillator array, a radiation detector using the scintillator array, a radiation inspection device, and a method for manufacturing the scintillator array. | |
JP4678924B2 (en) | Radiation detector and X-ray diagnostic apparatus using the same | |
JP5241979B2 (en) | Ceramic scintillator material and manufacturing method thereof, and radiation detector and radiation inspection apparatus using the same | |
JP2005095514A (en) | Radiation detector and x-ray ct apparatus using the same | |
JP5572049B2 (en) | Solid scintillator material, solid scintillator, radiation detector and radiation inspection apparatus using the same | |
JP2024075629A (en) | Scintillator element, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090706 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120925 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120925 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5100050 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |