JP5575123B2

JP5575123B2 - シンチレーター

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Publication number: JP5575123B2
Application number: JP2011518452A
Authority: JP
Inventors: 健太郎福田; 澄人石津; 範明河口; 敏尚須山; 彰吉川; 健之柳田; 有為横田
Original assignee: Tohoku University NUC; Tokuyama Corp
Current assignee: Tohoku University NUC; Tokuyama Corp
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-06-01
Also published as: EP2439252A1; KR20120036305A; US20120074356A1; WO2010140585A1; CA2763329A1; JPWO2010140585A1; CN102459508A

Description

本発明は、特定の無機化合物からなる新規なシンチレーターに関する。該シンチレーターは、放射線検出器の放射線検出素子として用いることができ、陽電子断層撮影、Ｘ線ＣＴ等の医療分野、各種非破壊検査等の工業分野、及び放射線モニターや所持品検査等の保安分野において好適に使用できる。

放射線利用技術は、陽電子断層撮影、Ｘ線ＣＴ等の医療分野、各種非破壊検査等の工業分野、及び放射線モニターや所持品検査等の保安分野など多岐にわたり、現在も目覚しい発展を続けている。
放射線検出器は、放射線利用技術の重要な位置を占める要素技術であって、放射線利用技術の発展に伴い、検出感度、放射線の入射位置に対する位置分解能、或いは計数率特性について、より高度な性能が求められている。また、放射線利用技術の普及に伴い、放射線検出器の低コスト化、及び有感領域の大面積化も求められている。

かかる放射線検出器に対する要求に応えるべく、本発明者らは既に、高エネルギーの光子に対する阻止能が大きいシンチレーターと、高エネルギーの光子に対する検出感度が乏しいが位置分解能に優れ、小型化や低コスト化が容易であるガス増幅型検出器とを組み合わせた新規な放射線検出器を提案している（特許文献１参照）。
該放射線検出器は、ネオジムを含有せしめたフッ化ランタン或いはネオジムを含有せしめたフッ化リチウムバリウムをシンチレーターとして用いた放射線検出器であり、入射した放射線を波長の短い真空紫外線に変換できるためガスの電離を効率よく行うことができる。しかし、該放射線検出器の検出感度等の性能をさらに向上させるためには、シンチレーターの発光強度を改善する必要があった。

一方、上記放射線検出器に用いるシンチレーターとして有用な、波長が２００ｎｍ以下の真空紫外領域で発光するシンチレーターは検討された例が少なく、発光強度に優れたシンチレーターを見出すことは極めて困難であった。
本発明のシンチレーターとして用いたネオジムを含有するフッ化リチウムルテチウムについても、低エネルギーの光子を照射した際の発光特性については報告がなされているものの（非特許文献１参照）、高エネルギーの光子を照射した際の発光特性については報告例が無く、したがってシンチレーターとしての有用性は未知であった。

特開２００８−２０２９７７号公報

Ｓｅｍａｓｈｋｏ，Ｖ．Ｖ．ｅｔａｌ．， "ＲｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎＵＶａｎｄＶＵＶｌａｓｅｒｓｂａｓｅｄｏｎ５ｄ−４ｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｏｆｒａｒｅ−ｅａｒｔｈｉｏｎｓｉｎｗｉｄｅ−ｂａｎｄｇａｐｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ" ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ−ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，４０６１，３０６−３１６（２０００）．Ｐ. Ｓｃｈｏｔａｎｕｓ, ｅｔａｌ., ＮｕｃｌｅａｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｉｎＰｈｙｓｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈ, Ａ２７２，９１３−９１６（１９８８）．

本発明は、硬Ｘ線、γ線等の高エネルギーの光子を高感度で検出することができるシンチレーターを提供することを目的とする。

本発明者等は、シンチレーターとガス増幅型検出器とを組み合わせてなる前記放射線検出器に有用な、波長が２００ｎｍ以下の真空紫外領域で発光するシンチレーターについて種々検討を重ねた。
その結果、フッ化リチウムルテチウムに発光中心元素としてネオジムを含有せしめることによって、高エネルギーの光子に対する検出効率が高く、且つ、優れた発光強度を有するシンチレーターが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、
下記化学式、
ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４
〔式中、ｘは０．００００１〜０．２の数値を示す〕
で表わされる、ネオジムを含有するフッ化リチウムルテチウムからなることを特徴とするシンチレーターが提供される。
上記シンチレーターにおいて、
１）ネオジムを含有するフッ化リチウムルテチウムが単結晶であること、
２）シンチレーターが、硬Ｘ線用またはγ線用のシンチレーターであること
が好適である。

本発明によれば、硬Ｘ線、γ線等の高エネルギーの光子を高感度で検出することができるシンチレーターが提供される。本発明のシンチレーターは高エネルギーの光子に対する検出効率が高く、且つ、優れた発光強度を有する。また、発光波長が約１８０〜１９０ｎｍであるため、ガス増幅型検出器においてガスの電離が効率よく行われるので、該シンチレーターとガス増幅型検出器とを組み合わせた放射線検出器は、検出感度等の性能が向上し、医療、工業、及び保安等の分野において好適に使用できる。

本発明のシンチレーターの発光特性を表わす発光スペクトルである。マイクロ引き下げ法による製造装置の概略図である。実施例１のシンチレーターによるアルファ線照射時の波高分布スペクトルである。実施例２のシンチレーターによるアルファ線照射時の波高分布スペクトルである。実施例３のシンチレーターによるアルファ線照射時の波高分布スペクトルである。実施例４のシンチレーターによるアルファ線照射時の波高分布スペクトルである。シンチレーターとガス増幅型検出器とからなる放射線検出器の概略図である。

本発明のシンチレーターは、化学式ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４で表わされ、ｘが０．００００１〜０．２の範囲の数値である、ネオジムを含有するフッ化リチウムルテチウム（以下、Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムという）からなることを特徴とする。
Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムにおいて、ネオジムは発光中心元素であり、フッ化リチウムルテチウムのルテチウムの一部と置換することによって、フッ化リチウムルテチウムに含有されている。
ｘは、ネオジムの含有量を表わし、ｘが０．００００１未満の場合には、発光がきわめて微弱となり、シンチレーターとしての使用に耐えない。ｘが０．２を超える場合には、例えばフッ化ネオジム（ＮｄＦ_３）等の異種の化合物が混入し、発光特性が低下する傾向にある。該ｘは０．０００１〜０．０５の範囲とすることが好ましい。ｘを０．０００１以上とすることによって、発光中心元素であるネオジムを介する発光の確率が高まり、したがって高い発光強度を得ることができる。ｘを０．０５以下とすることによって、濃度消光による発光の減退を避けることができる。

Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムからなるシンチレーターは、放射線の入射により、ネオジムの５ｄ−４ｆ遷移に基づく発光を呈するため、かかる発光を後段の光検出器で検出することにより、放射線を検出することが可能となる。
当該シンチレーターは、発光波長が約１８０〜１９０ｎｍであり、ガス増幅型検出器において、ガスの電離が効率よく行われるので、前記したようなガス増幅型検出器と組み合わせて放射線検出器をなすことができる。また、ネオジムを含有するフッ化ランタンからなるシンチレーター等の従来知られている発光波長が２００ｎｍ以下の真空紫外領域で発光するシンチレーターに比較して、発光強度が極めて高い。

また、Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムからなる本発明のシンチレーターは、有効原子番号が６３〜６４であり、且つ、密度が約６．０〜６．２ｇ／ｍｌであって、共に極めて高い。このため、高エネルギーの光子に対する阻止能が優れており、高エネルギーの光子を効率よく検出することができる。なお、本発明において、有効原子番号とは、下式で定義される指標である。
有効原子番号＝（ΣＷ_ｉＺ_ｉ ^４）^１／４
式中、Ｗｉ及びＺｉは、それぞれシンチレーターを構成する元素のうちのｉ番目の元素の質量分率及び原子番号である。

本発明におけるＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムの形態は特に限定されず、結晶、またはガラス等の何れも使用することができる。この化合物は、一般には結晶として製造され、この結晶が特に高い発光強度を得ることができ、また、後述するチョクラルスキー法、或いはブリッジマン法等の融液成長法によって大型のものを工業的に生産することが容易であるため、好適である。
Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの結晶は、フッ化リチウムルテチウム型の結晶構造を有し、空間群Ｉ４１／ａに属する正方晶であって、粉末Ｘ線回折等の手法によって容易に同定することができる。結晶の中でも単結晶のものを用いることが特に好ましい。単結晶を用いることによって、粒界における光の散逸や非輻射遷移による損失を生じることなく高い発光強度を得ることができる。
本発明で使用するＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムは、無色ないしはわずかに着色した透明な固体であり、良好な化学的安定性を有しており、通常の使用においては短期間での性能の劣化は認められない。更に、機械的強度及び加工性も良好であり、所望の形状に加工して用いることが容易である。

本発明において、シンチレーターの形状は特に限定されないが、一般には円柱状、或いは角柱状の形状で使用される。なお、シンチレーターは、放射線検出器における後段のガス増幅型検出器等の光検出器に対向する紫外線出射面（以下、単に紫外線出射面ともいう）を有し、該紫外線出射面は光学研磨が施されていることが好ましい。かかる紫外線出射面を有することによって、シンチレーターで生じた紫外線を効率よく後段の光検出器に入射できる。この紫外線出射面の形状は限定されず、一辺の長さが数ｍｍ〜数百ｍｍ角の四角形、或いは直径が数ｍｍ〜数百ｍｍの円など、用途に応じた形状を適宜選択して用いることができる。
シンチレーターの放射線入射方向に対する厚さは、検出対象とする放射線の種類及びエネルギーによって異なるが、一般に数百μｍ〜数百ｍｍである。
シンチレーターの光検出器に対向しない面に、アルミニウム或いはテフロン等からなる紫外線反射膜を施すことは、シンチレーターで生じた紫外線の散逸を防止することができるため、好ましい態様である。また、かかる紫外線反射膜が施されたシンチレーターを多数配列して用いることにより、放射線検出器の位置分解能を特に高めることができる。

本発明のシンチレーターは、検出対象とする放射線に制限は無く、Ｘ線、α線、β線、γ線、或いは中性子線等の放射線の検出に用いることができるが、前記したように高い有効原子番号と密度を有するため、放射線の中でも、硬Ｘ線、γ線等の高エネルギーの光子の検出において、最大の効果を発揮する。

Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの製造方法は特に限定されず、公知の製造方法によって製造することができる。好ましくは、マイクロ引き下げ法、チョクラルスキー法、或いはブリッジマン法等の融液成長法によって、その結晶が製造される。
なお、前記化学式ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４中のｘ値は、製造する際の原料に含まれるルテチウム及びネオジムの量を調整することにより、所望の値に調整することができる。Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムが結晶である場合には、偏析が起こり、原料に含まれるルテチウム及びネオジムの量とＮｄ含有フッ化リチウムルテチウム含まれるルテチウム及びネオジムの量との間に差異が生じる場合がある。しかし、かかる偏析が起こる場合においても、予め偏析係数を求めておき、当該偏析係数を加味して原料に含まれるルテチウム及びネオジムの量を調整することにより、所望のｘ値を有するＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを得ることができる。

融液成長法で製造することにより、発光特性等の品質に優れたシンチレーターとなるＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを製造することができる。特にマイクロ引下げ法によれば、所望の形状の結晶を直接、しかも短時間で製造することができる。一方、チョクラルスキー法、或いはブリッジマン法によれば、直径が数インチの大型の結晶を安価に製造することが可能となる。なお、前記融液成長法による結晶の製造に際して、フッ素原子の欠損あるいは熱歪等に起因する結晶欠陥を除去する目的で、結晶の製造後にアニール操作を行っても良い。

以下、マイクロ引き下げ法によってＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを製造する際の、一般的な方法について、図２を用いて説明する。
まず、所定量の原料を、底部に孔を設けた坩堝５に充填する。坩堝底部に設ける孔の形状は、特に限定されないが、直径が０．５〜５ｍｍ、長さが０〜２ｍｍの円柱状とすることが好ましい。
原料としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ルテチウム（ＬｕＦ_３）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ_３）等の金属フッ化物が用いられる。かかる原料の純度は特に限定されないが、９９．９９％以上とすることが好ましい。このような純度の高い混合原料を用いることにより、得られるＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムの純度を高めることができ、発光強度等の特性が向上する。原料は、粉末状あるいは粒状の原料を用いても良く、あらかじめ焼結或いは溶融固化させてから用いても良い。

次いで、上記原料を充填した坩堝５、アフターヒーター１、ヒーター２、断熱材３、及びステージ４を、図２に示すようにセットする。真空排気装置を用いて、チャンバー６の内部を１．０×１０^−３Ｐａ以下まで真空排気した後、高純度アルゴン等の不活性ガスをチャンバー内に導入してガス置換を行う。ガス置換後のチャンバー内の圧力は特に限定されないが、大気圧が一般的である。このガス置換操作によって、原料或いはチャンバー内に付着した水分を除去することができ、かかる水分に由来するシンチレーターの特性の低下を妨げることができる。
上記ガス置換操作によっても除去できない水分による悪影響を避けるため、水分との反応性の高いスカベンジャーを用いて、水分を除去することが好ましい。かかるスカベンジャーとしては、フッ化亜鉛等の固体スカベンジャー或いは四フッ化メタン等の気体スカベンジャーを好適に用いることができる。なお、固体スカベンジャーを用いる場合には原料中に予め混合しておく方法が好適であり、気体スカベンジャーを用いる場合には上記不活性ガスに混合してチャンバー内に導入する方法が好適である。
ガス置換操作を行った後、高周波コイル７、及びヒーター２によって原料を加熱して溶融せしめる。加熱方法は特に限定されず、例えば上記高周波コイルとヒーターの構成に替えて、抵抗加熱式のカーボンヒーター等を適宜用いることができる。

次いで、溶融した原料融液を、引き下げロッド８を用いて坩堝底部の孔から引き出し、Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの製造を開始する。なお、原料融液を坩堝底部の孔から円滑に引き出す目的で、前記引下げロッドの先端に金属ワイヤーを設けることが好ましい。当該金属ワイヤーとしては、例えば、Ｗ−Ｒｅ合金からなる外径約０．５ｍｍのワイヤー等が好適に使用できる。
Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの製造を開始した後、高周波コイルの出力を適宜調整しながら一定の速度で連続的に引き下げることにより、所期のＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムの結晶を得ることができる。かかる連続的に引き下げる際の速度は、特に限定されないが、０．５〜５０ｍｍ／ｈｒの範囲とすることによって、クラックのないＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを得ることができるため好ましい。

得られたＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムは、良好な加工性を有しており、所望の形状に加工して用いることが容易である。加工に際しては、公知のブレードソー、ワイヤーソー等の切断機、研削機、或いは研磨盤を何ら制限無く用いることができる。

Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムからなるシンチレーターは、ガス増幅型検出器と組み合わせて放射線検出器とすることができる。このガス増幅型検出器は、特許文献１に記載のマイクロストリップガスチャンバー（ＭＳＧＣ）に加えて、非特許文献２等に記載のマルチワイヤー比例計数管（Multiwire proportional counter；ＭＷＰＣ）等の従来公知のガス増幅型検出器を用いることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

実施例１
〔Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの製造〕
図２に示すマイクロ引下げ法による結晶製造装置を用いて、Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの結晶を製造した。原料としては、純度が９９．９９％以上のフッ化リチウム、フッ化ルテチウム、及びフッ化ネオジムを用いた。なお、アフターヒーター１、ヒーター２、断熱材３、ステージ４、及び坩堝５は、高純度カーボン製のものを使用し、坩堝底部に設けた孔の形状は直径２．２ｍｍ、長さ０．５ｍｍの円柱状とした。
まず、前記各原料をそれぞれ秤量し、よく混合し、得られた混合原料を坩堝５に充填した。なお、各原料の混合比は、フッ化リチウム０．２４ｇ、フッ化ルテチウム２．１ｇ、及びフッ化ネオジム０．００１８ｇとした。
原料を充填した坩堝５を、アフターヒーター１の上部にセットし、その周囲にヒーター２、及び断熱材３を順次セットした。次いで、油回転ポンプ及び油拡散ポンプからなる真空排気装置を用いて、チャンバー６内を５．０×１０^−４Ｐａまで真空排気した後、四フッ化メタン−アルゴン混合ガスをチャンバー６内に大気圧まで導入し、ガス置換を行った。
高周波コイル７に高周波電流を印加し、誘導加熱によって原料を加熱して溶融せしめ、引き下げロッド８の先端に設けたＷ−Ｒｅワイヤーを、坩堝５底部の孔上記孔に挿入し、原料の融液を上記孔より引き下げ、結晶化を開始した。高周波の出力を調整しながら、３ｍｍ／ｈｒの速度で連続的に引き下げ、結晶を得た。該結晶は直径が２．２ｍｍであり、白濁やクラックの無い良質な単結晶であった。

〔Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの同定〕
上記製造によって得られたＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムの結晶を粉砕して粉末にし、粉末Ｘ線回折測定に供した。粉末Ｘ線回折法によって得られた回折パターンを解析した結果から、本実施例のシンチレーターはフッ化リチウムルテチウム型の結晶のみからなることが分かった。
上記粉砕した粉末をプレス成型してペレットにし、蛍光Ｘ線測定に供した。なお、分析装置はパナリティカル社製波長分散型蛍光Ｘ線測定装置Ａｘｉｏｓを用い、分光素子にはパナリティカル社製ＰＸ１０を用いた。
まず、所定量のフッ化ルテチウム及びフッ化ネオジムを混合し、プレス成型して作製したルテチウムに対するネオジムの元素比（以下、Ｎｄ／Ｌｕと表わす）が既知のペレットについて、波長分散型蛍光Ｘ線測定を行い、検量線を作成した。かかる検量線の作成には、Ｎｄ／Ｌｕが０．０００１〜０．０５の５種のペレットを用いた。次いで、前記Ｎｄ含有フッ化リチウムルテチウムの結晶を粉砕し、プレス成型して作製したペレットについて、蛍光Ｘ線測定を行い、前記検量線と比較した。その結果、本実施例のＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムのＮｄ／Ｌｕは、０．０００３であった。
前記粉末Ｘ線回折測定、及び蛍光Ｘ線測定の結果から、本実施例のＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムは化学式ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４で表わされ、当該式中のｘは０．０００３であることが分かった。

〔シンチレーターの作製と発光特性の評価〕
前記製造によって得られた単結晶を、ダイヤモンドワイヤーを備えたワイヤーソーによって１５ｍｍの長さに切断した後、研削し、長さ１５ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ１ｍｍの直方体に加工した。かかる直方体の長さ１５ｍｍ、幅２ｍｍの面を紫外線出射面とし、当該紫外線出射面に光学研磨を施して、シンチレーターを得た。
このシンチレーターについて、硬Ｘ線を入射した際の発光特性を以下の方法によって測定した。なお、測定を実施する際には、装置内部を窒素で置換した。
タングステンをターゲットとする封入式Ｘ線管球を用いて、硬Ｘ線をシンチレーターに照射した。封入式Ｘ線管球より硬Ｘ線を発生させる際の管電圧及び管電流はそれぞれ６０ｋＶ及び４０ｍＡとした。シンチレーターの紫外線出射面より生じた紫外線を集光ミラーで集光し、分光器（分光計器製、ＫＶ２０１型極紫外分光器）にて単色化し、１５０〜２８０ｎｍの範囲の各波長における発光の強度を記録してシンチレーターより生じた発光のスペクトルを得た。得られた発光のスペクトルを図１に示す。
上記測定の結果、本実施例のシンチレーターは、硬Ｘ線の入射によって、波長１８３ｎｍにおいて極めて強く発光することが確認された。

更に、上記シンチレーターのアルファ線照射下における波高分布スペクトルを以下の方法により測定した。
シンチレーターを光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｒ８７７８）の光電面に接着した後、１ｋＢｑの放射能を有する^２４１Ａｍ密封線源を該結晶の光電面と接着している面と逆の面のできるだけ近い位置に設置し、シンチレーターにアルファ線を照射した状態とした後、外部からの光が入らないように遮光シートで遮光した。次いで、該シンチレーターより発せられた発光を計測するため、１３００Ｖの高電圧を印加した光電子増倍管を介して、シンチレーターからの発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、シンチレーターの発光を反映したパルス状の信号であり、当該パルス状の信号の波高は発光の強度を表す。
かかる光電子増倍管より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。作成した波高分布スペクトルを図３に示す。該波高分布スペクトルの横軸は、電気信号の波高値すなわちシンチレーターの発光の強度を表している。また、縦軸は各波高値を示した電気信号の頻度を表している。
該波高分布スペクトルの波高値が約３７０チャンネルの領域において、シンチレーション光による明瞭なピークが見られ、本発明のシンチレーターが充分な発光強度を有することがわかる。

実施例２
各原料の混合比をフッ化リチウム０．２４ｇ、フッ化ルテチウム２．１ｇ、及びフッ化ネオジム０．００９１ｇとする以外は、実施例１と同様にしてＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを製造した。実施例１と同様にして、得られた結晶の同定を行った結果、化学式ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４で表わされ、ｘは０．００２であることが分かった。
実施例１と同様にしてシンチレーターの発光特性を評価した。得られた発光のスペクトルを図１に示す。本実施例のシンチレーターは、硬Ｘ線の入射によって、波長１８３ｎｍにおいて極めて強く発光することが確認された。
実施例１と同様にしてシンチレーターのアルファ線照射下における波高分布スペクトルを測定した。得られた波高分布スペクトルを図４に示す。該波高分布スペクトルの波高値が約４１０チャンネルの領域において、シンチレーション光による明瞭なピークが見られ、本発明のシンチレーターが充分な発光強度を有することがわかる。

実施例３
各原料の混合比をフッ化リチウム０．２３ｇ、フッ化ルテチウム２．１ｇ、及びフッ化ネオジム０．０１８ｇとする以外は、実施例１と同様にしてＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを製造した。実施例１と同様にして、得られた結晶の同定を行った結果、化学式ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４で表わされ、ｘは０．００３であることが分かった。
実施例１と同様にしてシンチレーターの発光特性を評価した。得られた発光のスペクトルを図１に示す。本実施例のシンチレーターは、硬Ｘ線の入射によって、波長１８３ｎｍにおいて極めて強く発光することが確認された。
実施例１と同様にしてシンチレーターのアルファ線照射下における波高分布スペクトルを測定した。得られた波高分布スペクトルを図５に示す。該波高分布スペクトルの波高値が約４８０チャンネルの領域において、シンチレーション光による明瞭なピークが見られ、本発明のシンチレーターが充分な発光強度を有することがわかる。

実施例４
各原料の混合比をフッ化リチウム０．２３ｇ、フッ化ルテチウム２．１ｇ、及びフッ化ネオジム０．０５４ｇとする以外は、実施例１と同様にしてＮｄ含有フッ化リチウムルテチウムを製造した。実施例１と同様にして、得られた結晶の同定を行った結果、化学式ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４で表わされ、ｘは０．０１であることが分かった。
実施例１と同様にしてシンチレーターの発光特性を評価した。得られた発光のスペクトルを図１に示す。本実施例のシンチレーターは、硬Ｘ線の入射によって、波長１８３ｎｍにおいて極めて強く発光することが確認された。
実施例１と同様にしてシンチレーターのアルファ線照射下における波高分布スペクトルを測定した。得られた波高分布スペクトルを図６に示す。該波高分布スペクトルの波高値が約３６０チャンネルの領域において、シンチレーション光による明瞭なピークが見られ、本発明のシンチレーターが充分な発光強度を有することがわかる。

比較例１
各原料の混合比をフッ化ランタン２．０ｇ、及びフッ化ネオジム０．２３ｍｇとする以外は、実施例１と同様にして、発光中心元素としてネオジムを含有するフッ化ランタンの製造、並びにシンチレーターの作製を行った。該ネオジムを含有するフッ化ランタンからなるシンチレーターは、従来公知のシンチレーターである。
実施例１と同様にしてシンチレーターの発光特性を評価した。得られた発光のスペクトルを図１に示す。
実施例１と同様にしてシンチレーターのアルファ線照射下における波高分布スペクトルを測定した。得られた波高分布スペクトルを図３〜６に示す。
当該波高分布スペクトルにおいて、シンチレーション光によるピークの波高値は約７０チャンネルであることから、実施例１〜４の本発明のシンチレーターは従来公知のシンチレーターに比較して大幅に高い発光強度を有することがわかる。

比較例２
各原料の混合比をフッ化バリウム０．８６ｇ、フッ化リチウム０．１３ｇ、及びフッ化ネオジム０．００４９ｇとする以外は、実施例１と同様にして、発光中心元素としてネオジムを含有するフッ化リチウムバリウムの製造、並びにシンチレーターの作製を行った。該ネオジムを含有するフッ化リチウムバリウムからなるシンチレーターは、従来公知のシンチレーターである。
実施例１と同様にしてシンチレーターの発光特性を評価した。得られた発光のスペクトルを図１に示す。
これらの結果から、本発明によれば、従来公知のシンチレーターに比較して発光強度が大幅に高いシンチレーターが得られることが分かった。

比較例３
各原料の混合比をフッ化リチウム０．２４ｇ、及びフッ化ルテチウム２．１ｇとする以外は、実施例１と同様にして、ネオジムを含有しない、すなわちｘが０であるフッ化リチウムルテチウムの製造、並びにシンチレーターの作製を行った。
実施例１と同様にしてシンチレーターの発光特性を評価した。得られた発光のスペクトルを図１に示す。その結果、ｘが０．００００１未満の場合には、発光がきわめて微弱となり、シンチレーターとしての使用に耐えないことが分かった。

１アフターヒーター
２ヒーター
３断熱材
４ステージ
５坩堝
６チャンバー
７高周波コイル

Claims

下記化学式、
ＬｉＬｕ_１−ｘＮｄ_ｘＦ_４
〔式中、ｘは０．００００１〜０．２の数値を示す〕
で表わされる、ネオジムを含有するフッ化リチウムルテチウムからなることを特徴とするシンチレーター。
ネオジムを含有するフッ化リチウムルテチウムが、単結晶であることを特徴とする請求項１に記載のシンチレーター。
シンチレーターが、硬Ｘ線用またはγ線用のシンチレーターであることを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレーター。