JP5249032B2 - 高光収率高速シンチレーター - Google Patents

Description

本発明は新しいシンチレーター材料、特に単結晶のシンチレーター材料、これらを単結晶として製造するプロセス、およびそれらを使用してＸ線および／またはガンマ線放射を検知および／または同定する方法に関する。

シンチレーター材料は、ガンマ線、Ｘ線、宇宙線および１ｋｅＶまで下がったまたはそれよりも低く、一般に「放射線」として指定されるものより低い、粒子または電磁波の検知のために使用される。

シンチレーションのメカニズムは多数の物理原理によるものであり、それは本質的に入射光子または粒子の高エネルギーを可視光の範囲内またはかなり近い光に変換し、標準的な光検知器で検知が可能となる。特に興味があるのは、単結晶のシンチレーターであり、すなわち、一つ（多くても数個）の結晶から構成された使用規模の構成要素である。単結晶（モノクリスタル）の構成は、厚い寸法で放出光の抽出を簡単にする、これは粒の境界、不均質性、および多結晶材料に存在しがちな他の欠陥による内部拡散がないためである。結晶構造（原子的な意味での）が必要とされる、というのはそれがシンチレーションのメカニズムを決定するからであり、ガラス状の、アモルファス状態の物質は異なるシンチレーション特性を生じることがある。抽出した光はその後当業者に周知の様々な装置、例えば光電子増倍管、光ダイオード等で集められる。別の構成は、やはりこの材料の結晶構造を保ち、そして粉末形態で使用し、やはり光抽出を可能にするやり方でバインダーと混合または焼結または充てん（pack）のいずれかがされる。通常、これらの構成は数ミリメートルより厚いと極めて不透明となるが、この厚さは十分な量の入射粒子または光子を止めるには十分ではない。総じて、可能でありかつコスト効果があれば、単結晶が好ましい。

放射線検知は、放射性医薬、基礎物理、工業計測、荷物検査、油井検層等の多くの用途で大きな関心が寄せられている。これらの用途において、検知器にも到達する放射線の高計数率で区別することがたいていは望ましく、そしてシンチレーション検知器は放射線のタイプに応じて種々の発光シグナルを生むことができる。（G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurements (Wiley, New York, 2000)を参照)。

良好なＸ線またはガンマ線検知器を構成するために、いくつかの基準が必要とされる。

当業者に周知のやり方では、放射線が入射している下でのシンチレーターのエネルギースペクトラムが引かれ、これによりイベントがヒストグラム（ｘ軸にエネルギー、ｙ軸にカウント数）に表される。取得（acquisition）プロトコル、「チャンネル」は特定のエネルギー範囲内のシグナルを集めるように規定される。

良好な（低い）エネルギー分解能が、入射放射線のエネルギーピークの良好な同定のために必要である。エネルギー分解能は通常、所与のエネルギーで所与の検知器に関して、エネルギースペクトラムで見られるピークの半値幅（ピークの中心のエネルギーで割ったもの）として、規定される。(G. F Knoll, "Radiation Detection and Measurement", John Wiley and Sons, Inc, 2<nd> edition, p 114を参照。)

別の非常に重要なパラメータは減衰時間定数であり、これは具体的にはW.W Moses (Nucl. lnstr and Meth. A336 (1993) 253)に記載されている。速い減衰時間は速い分析を可能とする。概して、放射線下のシンチレーターから集めたシグナルの時間スペクトラムは、それぞれの減衰時間定数で表した指数の合計で近似可能である。シンチレーターの品質は本質的に最も速い放出成分の貢献で規定される。これは我々が本明細書でさらに報告するものである。

広く使用される既知のシンチレーター結晶の仲間は、タリウムドープしたヨウ化ナトリウム Ｔｌ：ＮａＩタイプのものである。このシンチレーション材料は、１９４８年にRobert Hofstadterにより発見され、そしてこれが現代のシンチレーターの基礎を形成し、ほぼ６０年他の材料について研究されているにもかかわらずなおこの分野の有力な材料のままである。しかしながら、これらの結晶はあまり速くないシンチレーション減衰を有する。

かなり開発されたシンチレーター結晶の仲間の一つはビスマスゲルマネート（BGO）タイプのものである。このＢＧＯ結晶の仲間は高減衰時間定数を有し、このためこれらの結晶の使用を低計数率に制限される。

最近、シンチレーション材料がO. Guillot-Noel et al.によって開示された (Optical and scintillation properties of cerium-doped LaCI3, LuBr3 and LuCI3" in Journal of Luminescence 85 (1999) 21-35)。この論文はセリウムドープした化合物、例えば０．５７モル％ＣｅでドープしたＬａＣｌ_３；０．０２１モル％、０．４６モル％、および０．７６モル％ＣｅでドープしたＬｕＢｒ_３；０．４５モル％ＣｅでドープしたＬｕＣｌ_３のシンチレーション特性を記載している。これらのシンチレーション材料は７％のオーダーの極めて有用なエネルギー分解能、およびかなり低い、特に２５〜５０ｎ秒である、速いシンチレーション成分の減衰時間定数を有する。しかしながら、これらの材料のこの速い成分の強度は低く、特にＭｅＶあたり１０００〜２０００光子であり、これは高性能検知器の成分としては使用できないことを意味する。

本発明は、著しく低い減衰時間（しばしばτと書かれる）を示すハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化セリウムを含む新しい材料に関する。本発明の材料はＰｒ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｌｎ_ｙＣｅ_ｘＸ_３の化学式の化合物を含み、ここで
ＬｎはＬａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙまたはこれら（Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙ）の少なくとも二つの混合物から選択され；
ｘは０．０００５より大きく１より小さく；
ｘは０．００５より大きいことが好ましく；
ｘは０．９未満（９０モル％未満）が好ましく、および０．４未満が好ましく；
Ｘはハロゲン原子Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉまたはこれらの群（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）の少なくとも二つのハロゲン原子の混合物から選択され；
ｙは０であってもよく、および０から１未満であり、および好ましくは０．９までであり、および好ましくは（１−ｘ）／２未満であり；
（ｘ＋ｙ）は１未満である。

ＸがＩ（ヨウ素）または５０モル％以上のハロゲン原子Ｉを含むハロゲン原子混合物である場合、ＬｎはＬａ、Ｎｄまたはこれらの混合物の群から選択されることが好ましい。Ｘが５０モル％未満のハロゲン原子Ｉ（ヨウ素）を含む場合、ＬｎはＬａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙまたはこれらの少なくとも二つの混合物から選択されることが好ましい。

本発明は、より具体的には本質的にＰｒ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｌｎ_ｙＣｅ_ｘＸ_３の化学式の化合物からなる材料、およびさらに具体的にはＰｒ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｌｎ_ｙＣｅ_ｘＸ_３の化学式の化合物からなる材料に関係する。

化合物Ｐｒ_{（１−ｘ）}Ｃｅ_ｘＸ_３（ここでｘおよびＸは上記で説明したのと同じ意味であり、ｙは０である）がより具体的に関係する。具体的には、化合物Ｐｒ_{（１−ｘ）}Ｃｅ_ｘＢｒ_３（ここでｘおよびＸは上記で説明したのと同じ意味であり、ｙは０である）が好ましい。

ｘの値はＰｒをセリウムで置換したモルレベルであり、結果として「セリウム含有率」と呼ばれる。ｘの値は０．０００５より大きいが、ｘは０．０５モル％より大きいと言うこともできる。両方の言い回しは等しい。例として、ｘが０．０５でｙが０である場合、この懸案の化合物はＰｒＢｒ３：５％Ｃｅと書くことができる。このような言い回しは当業者間でよく使用される。

ｙの値はＰｒをＬｎで置換したモルレベルである。

本発明による無機焼結材料は実質的にＰｒ_{（１−ｘ）}Ｃｅ_ｘＸ_３からなり、および本発明の技術分野で通常みられる不純物も含む場合がある。概して、通常の不純物は原材料に起因する不純物であり、その含有率は具体的には１モル％未満、またはさらには０．１モル％未満である（溶解した不純物の場合）。望ましくない相の場合、これらの望ましくない相の体積百分率は特に１％未満である。

本発明のシンチレーション材料は単結晶の形態の下で製造可能である。この場合、その体積は概して少なくとも１０ｍｍ^３である。この材料は粉末（多結晶）の形態でも使用可能であり、場合によって充てん、または焼結またはバインダーと混合される。

この例の化合物は垂直Bridgman技法により単結晶として成長する。この化合物が吸湿性であるので、この実験は石英アンプルに密封された試料で行われた。材料が合理的に水および酸素との反応から保護されている場合は、結晶成長の分野の当業者向けの他の既知の技術が使用可能であり、例えばＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉまたはＫｙｒｏｐｏｕｌｏｓ技法がある。この例における単結晶試料は約１０ｍｍ^３の体積であった。

ＰｒＢｒ_３Ｃｅ^３＋の特性は、ガンマ線検知器の分野で既知のシンチレーターの特性とともに、以下の表１に示される

表１：ＰｒＢｒ_３Ｃｅ^３＋および他のガンマ線シンチレーターの特性の比較

以下の省略形を表１で使用した：
ＬＹ＝光収率
Ｒ＝エネルギー分解能
τ＝減衰時間
λ_ｅｍ＝放出光のメインピークの波長
５％Ｃｅはこの一般化学式においてｘ＝０．０５を意味し、これはつまりＰｒ_０．９５Ｃｅ_０．０５Ｂｒ_３である。

ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋のシンチレーション減衰時間スペクトルを、単光子計数技術を用いて１３７Ｃｓγ線励起下の室温で記録し、図１に示した。この図では、（ａ）ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋の室温でのシンチレーション減衰カーブを見ることができる。これらのスペクトルは単光子計数技術を用いて記録した。このデータを通過する実線は単指数近似である。比較のために、ＬａＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋のシンチレーション減衰スペクトルもプロットした。

５モル％セリウムドープしたＰｒＢｒ_３に関して報告された速い成分は、放出した光の９０％という非常に高い数値に相当し、これはその速い成分に関して他のガンマ線検知器を超えてこのシンチレーター材料の長所を増加させた。

図２は、６６２ｋｅＶのγ線に関して（ａ）ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋で記録された１３７Ｃｓ源からの放射のパルス高スペクトルを示す。

結晶のシンチレーション特性はその構造（「空間群(space group)」として知られる）と密接に関係することが当業者に知られている。同じ空間群を有する結晶は簡単に混合し、および結晶性固溶体を形成することも当業者に知られている。PrCI₃ および PrBr₃ の空間群は P6₃/mである。これはLaX₃、 CeX₃、 NdX₃、 PmX₃、 SmX₃、 EuX₃ および GdX₃と同じ空間群であり、ここでXは Cl または Br またはこれらの混合物である。このPrI₃の空間群 は Cmcmである。 これはLaI₃、 CeI₃、 NdI₃と同じ空間群である。

特に、本発明の材料が、エネルギー分解能は劣るが非常に速い減衰を伴い、ガンマ検知の分野で知られるＬａＢｒ_３：Ｃｅよりも明るくない、興味深いガンマ検出器を構成することが示される。本発明の試料に関して所与のエネルギー分解能は特許請求の組成物に関して基礎的な制限とはならないことを言い添えることは価値あることである。エネルギー分解能が良好な結晶化度および均質性の結晶を伴って改善可能であることは当業者に周知である。Ｃｅ含有物中の均質性、少ない含有物および欠陥レベルが好ましい。このような結晶は例えば、フィードバックループの成長速度、固体／液体インターフェースにおける熱的成分および熱条件を適当に選択した、よく制御された炉で得ることができ、これは均質な結晶を得るためのものとして当業者に知られている。

このような非常に速い減衰は高計数率用途に関して非常に興味深く、ここで検知される入射光子の数は極めて高く、１秒あたり１００キロカウント（ｋｃｐｓ）超、またはさらには１Ｍｃｐｓ超である。これは非常に興味深いが、分光分析（ここで試料は高フラックスのＸ線によって意図的にボンバードされる）、またはＰＥＴスキャナー（陽電子トモグラフ放出）に限定されない。飛行時間機能を有するＰＥＴスキャナーは、極めて速い時間特性を有し、本発明の製品を有利に使用することができる。

このように、本発明は、本発明の材料を含むシンチレーション検知器（シンチレーター）にも関係する。

本発明は、１〜５章として表される以下でも説明される。

１． イントロダクション
Ｃｅ^３＋ドープしたランタニドトリハロゲン化物シンチレーター（ＲＥＸ_３：Ｃｅ^３＋、ここでＲＥ＝Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、ＹおよびＸ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）が近年より良いシンチレーターの追求において研究された。ＬａＣｌ_３：Ｃｅ^３＋、ＬａＢｒ：Ｃｅ^３＋およびＬｕＩ_３：Ｃｅ^３＋は優れたシンチレーション特性を有し、高光収率、良好なエネルギー分解能、および速い減衰時間を有する［１〜４］。これらの成果にもかかわらず、なおより良好なシンチレーターの追求のための試みがされている。

Ｃｅ^３＋に加えて、化合物中の活性因子としてＰｒ^３＋を導入する努力もされている［５］。理論的に、Ｃｅ^３＋に比べてＰｒ^３＋の５ｄ→４ｆ放出のエネルギーが高いので、Ｐｒ^３＋における５ｄ→４ｆへの放出はＣｅ^３＋の場合より２〜３倍速いはずである［６］。残念ながら、新たな速いシンチレーターとしてのＬａＢｒ_３：Ｐｒ^３＋の開発は成功しなかった。予期された５ｄ→４ｆ放出を示さず、かわりに遅い４ｆ→４ｆ放出が観察された。この価電子帯からＰｒ^３＋への電荷の移動は、５ｄ→４ｆ放出のエネルギーより低いエネルギーで起こり、そしてこれがＣｅ^３＋放出が早くなる（quench）［７］。

この研究において、我々はＰｒＢｒ_３：Ｃｅ^３＋のシンチレーション特性について報告する。その１６，０００および２１，０００光子／ＭｅＶの光収率は、ＬａＢｒ_３：Ｃｅ^３＋の４分の１程度である。一方ＰｒＢｒ_３：Ｃｅ^３＋の室温でのＣｅ^３＋放出の減衰時間５．６ナノ秒はＬａＢｒ_３：Ｃｅ^３＋のそれより３倍速い。ＰｒＢｒ_３：Ｃｅ^３＋のスペクトルも表した。

２． 試験手順
比較的小さい（５×３×２ｍｍ^３）ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋の単結晶を、Bridgman技法で作られたＣｅＢｒ_３およびＰｒＢｒ_３から成長した元の結晶原石から切り出した。出発原料は、ハロゲン化アンモニウム法により、Pr₂O₃ (Heraeus、 99.999%)、NH₄Br (Merck、 > 99.9%)、およびHBr (47% Merck、 proanalysis)から調製した[8,9]。PrBr₃ が空間群P63/m を伴うUCI₃ 型構造に結晶化する[10] (no. 176)。この構造および格子パラメータに基づき、PrBr₃ は5.27 g/cm³の計算密度ρ_ｒ、および48.27というZ_eff実効原子番号を有する。実験設備の詳細は文献[4]で見つけることができる。

３． 結果および考察
室温で記録したＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋のＸ線励起放出スペクトルを図３に示す。各スペクトルはこのシステムの伝送に対して補正され、および１０μ秒の付形時間で記録したパルス高スペクトルから得た光子／ＭｅＶ単位の絶対的な光収率に全ての波長にわたる積分が等しくなるように標準化される。

このスペクトルには、Ｃｅ^３＋によるピークが３６５と３９５ｎｍの二つの主要な重なり合うバンドがそびえ立つ。このＣｅ^３＋放出の位置はＬａＢｒ_３：Ｃｅ^３＋の位置と似ている［１１］。Ｃｅ^３＋の濃度が上がると、Ｃｅ^３＋放出の平均は僅かに長波長側に移動し、およびＣｅ^３＋バンドの強度が増す。５００〜７５０ｎｍに位置した４ｆ^２→４ｆ^２ Ｐｒ^３＋ラインの強度は、Ｃｅ^３＋放出の強度と比べるとずっと弱い。これらのＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋放出スペクトルのラインは、ＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋放出スペクトルのラインと重なり合う。

図４は、ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋で記録した^１３７Ｃｓ源からの放射のパルス高スペクトルを示す。Ｐｒの特性Ｋ_α、Ｋ_β Ｘ線のエスケープのせいで、低めのエネルギーでの光電ピークを伴う付随ピークはこのスペクトルでは観察されない。

Hamamatsu R1791 PMTにより測定したパルス高スペクトルから導いた光収率およびエネルギー分解能が、表１に示される。最高の光収率は、ＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋の場合に観察される。

表１：０．５、３、および１０μ秒の付形時間を用いて、Hamamatsu R1791 PMTにより測定した、６６２ｋｅＶγ線励起下での、ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋のパルス高スペクトルから導いた光収率およびエネルギー分解能

単光子計数技法を用いて１３７Ｃｓγ線励起下での室温で記録したＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋のシンチレーション減衰時間スペクトルが、図５に示される。減衰カーブにおいて遅い成分は観察されなかった。ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋の減衰時間スペクトルは、１０±１ｎ秒の単指数減衰で近似される。この減衰時間は、Ｂｉｚａｒｒｉらによって既に報告された［１２］ＬａＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋（〜１６ｎ秒）のシンチレーション減衰時間よりも速い。

ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋の励起および放出スペクトルが図６に示される。１０Ｋで記録された３８０ｎｍのＣｅ^３＋放出を観測するこの励起スペクトルはいくつかのバンドを示す。２７７、２８８、２９９、３１２、および３２８ｎｍの５つのバンドは、Ｃｅ^３＋４ｆ→５ｄ遷移に起因すると考えられる。これらのバンドはＬａＢｒ_３：Ｃｅ^３＋のものと同じ位置にある［７］。２４０ｎｍの低い強度のバンドは、すでにＬａＢｒ_３：Ｐｒ^３＋で観察され、Ｂｒ⁻からＰｒ^３＋への電荷遷移（ＣＴ）バンドによるものとされる［７］。２４０ｎｍのＰｒ^３＋のＣＴバンドで励起した放出スペクトルは、５ｄ→４ｆＣｅ^３＋［^２Ｆ_５／２、^２Ｆ_７／２］二重放出およびＰｒ^３＋ ４ｆ^２→４ｆ^２遷移ラインを示す。Ｐｒ^３＋のＣＴバンドで励起したときのＣｅ^３＋二重放出の存在は、Ｃｅ^３＋へのエネルギー移動が中間状態としてのＰｒ^２＋を生じることを示す。Ｐｒ^３＋ ４ｆ^２→４ｆ^２遷移ラインは、^３Ｐ_０状態から始まる。^３Ｐ_１状態からの遷移の不存在は、おそらく近くのＰｒ^３＋イオンとのエネルギー交換によって引き起こされる［１３］。

図７は、１０Ｋおよび室温で記録した３００ｎｍのＣｅ^３＋の４ｆ→５ｄ遷移の励起および２５０ｎｍのＰｒ^３＋のＣＴバンドでの励起した場合の、ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋の３６６ｎｍにおけるＣｅ^３＋放出の減衰時間スペクトルを示す。

減衰時間スペクトルは単指数関数で近似される。１０Ｋおよび室温で記録した３００ｎｍで励起したＣｅ^３＋放出の減衰時間は、それぞれ１０．０±１．０および５．６±０．６ｎ秒である（図７ａ参照）。これは、Ｃｅ^３＋放出が室温で早くなることを示す。１０Ｋおよび室温で記録した２５０ｎｍのＰｒ^３＋のＣＴバンドを介して光学的に励起したＣｅ^３＋放出の減衰時間は、それぞれ１１．１±１．１および６．０±０．６ｎ秒である（図７ｂ参照）。これらの減衰時間はＣｅ^３＋の励起状態の寿命特性と類似しており、そしてそれゆえに上述したＣｅ^３＋へのエネルギー移動は非常に速い（〜１ｎ秒）。それは、総光収率に対する０．５μ秒以内の光収率の約９０％の貢献と一致する。しかしながら、Ｃｅ^３＋放出の減衰時間は、シンチレーション減衰時間よりも速い４〜５ｎ秒である（図５参照）。シンチレーションプロセスがおそらくこの違いを説明する。

図３は、ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋およびＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋の室温で記録したＸ線励起放出スペクトルである。ｙ軸はパルス高スペクトルから導かれる光収率を使用して調整した。５００〜７５０ｎｍの範囲のスペクトルは、その実際の強度の２０倍に拡大している。

図４は、６６２ｋｅＶγ線に関する、（ａ）ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋のパルス高スペクトルである。スペクトルはHamamatsu R1791 PMTで測定した。

図５は、（ａ）ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ_３：２０％Ｃｅ^３＋の室温でのシンチレーション減衰カーブである。これらは単光子計数技法を用いて記録した。データを通る実線は単指数近似である。比較のために、文献［１２］から引用したＬａＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋のシンチレーション減衰スペクトルもプロットした。

図６は、（ａ）１０Ｋでの３８０ｎｍ放出を観測するＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋の励起スペクトルおよび（ｂ）室温で２４０ｎｍで励起したＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋のログスケールでの放出スペクトルである。（ａ）では５のガウス近似を使用して、５のＣｅ^３＋ ４ｆ→５ｄ励起バンドを求めた。

図７は、(i)１０Ｋおよび(ii)室温で記録した（ａ）３００ｎｍでのＣｅ^３＋の４ｆ→５ｄ遷移および（ｂ）２５０ｎｍでのＰｒ^３＋のＣＴバンドを通じて励起したＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋の３６６ｎｍＣｅ^３＋放出のログスケールでの減衰時間スペクトルである。データを通過するように引いた実線は、単指数近似である。

４．結論
我々は、γ線検知のための、新しいシンチレーター、ＰｒＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋を紹介した。ＬａＢｒ_３：５％Ｃｅ^３＋よりも低い光収率（１６，０００〜２１，０００光子／ＭｅＶまで）および、より速いシンチレーション減衰時間（〜１０ｎ秒）が記録された。この速いエネルギー伝達が提供され、および１０Ｋおよび室温で記録したＣｅ^３＋放出の減衰時間は、Ｃｅ^３＋放出が室温で早くなることを示した。

５． 参考文献
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（原文記載なし）

Claims (18)

1. Ｐｒ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｌｎ_ｙＣｅ_ｘＸ_３の化学式の化合物を含んでなるシンチレーター材料であって、ここで
   Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙの群の、元素またはこれらの少なくとも二つの元素の混合物から選択され；
   Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群の、ハロゲン原子またはこれらの少なくとも二つのハロゲン原子の混合物から選択され；
   ｘは０．０００５より大きく１より小さく；
   ｙは０から１未満であり；
   （ｘ＋ｙ）は１未満であり；
   ｙが（１−ｘ）／２未満であり；および
   ｘが０．９未満である、シンチレーター材料。
2. ｘが０．００５より大きい、請求項１に記載のシンチレーター材料。
3. ｘが０．４未満である、請求項１または２に記載のシンチレーター材料。
4. 本質的にＰｒ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｌｎ_ｙＣｅ_ｘＸ_３の化学式の化合物からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
5. Ｐｒ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｌｎ_ｙＣｅ_ｘＸ_３の化学式の化合物からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
6. ｙが０である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
7. ＸがＢｒである、請求項６に記載のシンチレーター材料。
8. ＸがＩ（ヨウ素）または５０モル％以上のハロゲン原子Ｉを含むハロゲン原子混合物であり、且つＬｎはＬａ、Ｎｄまたはこれらの混合物の群から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
9. Ｘが５０モル％未満のＩ（ヨウ素）を含んでいる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
10. 単結晶の形である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
11. 単結晶の体積が少なくとも１０ｍｍ^３である、請求項１０に記載のシンチレーター材料。
12. 粉末の形である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシンチレーター材料。
13. バインダーと混合されるか、焼結されるか、または充てんされる、請求項１２に記載のシンチレーター材料。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシンチレーター材料を含んでなる、シンチレーション検知器。
15. 請求項１４に記載のシンチレーション検知器を含んでなる、ＰＥＴスキャナー。
16. 飛行時間機能を有する、請求項１５に記載のＰＥＴスキャナー。
17. ガンマおよび／またはＸ線および／または宇宙線検知に、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシンチレーター材料を使用する方法。
18. 計数率が１００ｋｃｐｓより大きい、請求項１７に記載のシンチレーター材料を使用する方法。

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