JP6394705B2 - 蛍光材料、シンチレータ、シンチレータアレイ、並びに放射線検出器 - Google Patents
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Description
0≦a≦0.1、
0≦b≦0.1、
0≦α≦0.8、
0.0003≦β≦0.005、
0.02≦γ≦0.2、
0.27≦u≦0.75、
0≦v≦0.02
相対密度が99%以上であり、有効原子番号が35以上60以下である。
0<a≦0.1、
0<b≦0.1、
0.3<α≦0.8、
前記有効原子番号は35以上50以下であってもよい。
前記a、b、αは下記範囲を満足し、
0<a≦0.1、
0<b≦0.1、
0.3<α≦0.8、
前記有効原子番号は53以上57以下であってもよい。
a=0.01、b=0.01、
β=0.003/3.01
γ=0.15/3.01
u=1.96/4.99
v=0.03/4.99
前記αは下記範囲を満足し、
0.5<α≦0.8、
前記有効原子番号は54以上56以下であってもよい。
0.0005≦β≦0.003
を満足していてもよい。
0.003≦v≦0.02
を満足していてもよい。
前記第1の蛍光材料において、
前記RはYであり、
前記a、b、αは下記範囲を満足し、
0<a≦0.1、
0<b≦0.1、
0.3<α≦0.8、
前記有効原子番号は、35以上50以下であり、
前記第2の蛍光材料において、
前記RはLuであり、
前記a、b、αは下記範囲を満足し、
0<a≦0.1、
0<b≦0.1、
0.3<α≦0.8、
前記有効原子番号は53以上57以下であってもよい。
本発明は、一般式(以下、一般式(1)と呼ぶ):(Gd1-α-β-γRαCeβTbγ)3+a(Al1-u-vGauScv)5-bO12(RはYおよびLuから選択される少なくとも一つの元素)で表される組成を有する蛍光材料である。ここで、a、b、α、β、γ、u、vはそれぞれ、以下の関係を満たしている。
0≦a≦0.1、
0≦b≦0.1、
0≦α≦0.8、
0.0003≦β≦0.005、
0.02≦γ≦0.2、
0.27≦u≦0.75、
0≦v≦0.02
以下、蛍光材料の製造方法の一例を説明する。本発明はこれに限定されない。
無機塩法とは、原料を酸などにより溶解した前駆体を乾燥し、焼結する方法である。
スラリー法とは、スラリー状にした原料をバインダーと混ぜた後に乾燥し、焼結する方法である。
粉体の蛍光材料を得る場合には、一般的なセラミックス焼成体を製造する方法を用いることができる。
[シンチレータ]
上述した方法によって作製した板状の蛍光材料、成形体または粉体の蛍光材料を、そのままのシンチレータとして用いることができる。また、粉体の蛍光材料を樹脂に分散させ、樹脂を成形することによって、所望の形状を有するシンチレータを作製してもよい。
図8に、本発明によるシンチレータアレイの一実施形態を示す。図8(a)は、シンチレータアレイ13の上面図であり、図8(b)は図8(a)におけるA−A断面を示す。また、図8(c)は、図8(a)におけるB−B断面を示す。
シンチレータと、光を電気信号、電流値または電圧値に変換する光電変換素子を組み合わせることによって、高感度、高解像度かつ放射線劣化の小さい放射線検出器を作製することができる。
(実施例1)
Ce量、Tb量と相対発光強度の関係を調べた。
R=Y、α=0.797の場合の、Tb量γと相対発光強度の関係を図2Bに示す。
Y量およびLu量と相対発光強度、有効番号、相対密度およびエネルギー吸収係数との関係を調べた。表4に示す組成式になるように、酸化ガドリニウム、酸化イットリウムまたは酸化ルテチウム、酸化テルビウム、硝酸セリウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化スカンジウムを秤量した。その際、Y量αが下記組成式で、0.033、0.325、0.617、0.783、0.949となるようにした。また、Lu量αが下記組成式で、0、0.285、0.617、0.783、0.949となるようにした。樹脂製のポットにこれらの原料粉を入れ、アルミナボールを用いて湿式ボールミル混合を60時間行い、原料スラリーを作製した。作製したスラリーを乾燥後、平板状にプレス成型し、酸素中にて焼成を行った。焼成は1660℃から1700℃のいずれかの温度で12時間保持にて行った。これにより得られた蛍光材料をICP−AES分析により組成を特定したところ、表4に示す組成の蛍光材料であることが確認できた。平均結晶粒径は約3.5〜8.1μmであった。
Ga量と相対発光強度の関係を調べた。表6に示す組成式になるように、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、酸化テルビウム、硝酸セリウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化スカンジウムを秤量した。その際、Ga量uが下記組成式で、0.232、0.293、0.333、0.373、0.413、0.453、0.493、0.573、0.593、0.693、0.754、0.794となるようにした。樹脂製のポットにこれらの原料粉を入れ、アルミナボールを用いて湿式ボールミル混合を40時間行い、原料スラリーを作製した。作製したスラリーを乾燥後、平板状にプレス成型し、酸素中にて焼成を行った。焼成は1660℃で12時間保持にて行った。これにより得られた蛍光材料をICP−AES分析により組成を特定したところ、表6に示す組成の蛍光材料であることが確認できた。表6の組成を用いて有効原子番号を計算すると49.8〜51.2であった。焼成温度は相対密度が99%以上となるように決めており、実際に得られた蛍光材料の相対密度は99%以上であった。平均結晶粒径は約3μmであった。
(Gd1-α-β-γYαCeβTbγ)3+a(Al1-u-vGauScv)5-bO12の組成において、a、bの値と相対発光強度の関係を調べた。なお、aとbは同じ値とした。表7に示す組成式となるように、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、酸化テルビウム、硝酸セリウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化スカンジウムを秤量した。その際、a、bが下記組成式で、−0.01、0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.15、0.20となるようにした。樹脂製のポットにこれらの原料粉を入れ、アルミナボールを用いて湿式ボールミル混合を40時間行い、原料スラリーを作製した。作製したスラリーを乾燥後、平板状にプレス成型し、酸素中にて焼成を行った。焼成は1660℃で12時間保持にて行った。これにより得られた蛍光材料をICP−AES分析により組成を特定したところ、表7に示す組成の蛍光材料であることが確認できた。表7の組成を用いて有効原子番号を計算すると50.7〜50.8であった。焼成温度は相対密度が99%以上となるように決めており、実際に得られた蛍光材料の相対密度は99%以上であった。平均結晶粒径は約3μmであった。
Yの代わりにLuを用いた場合とY及びLuの両方を用いた場合について、αの値と相対発光強度の関係を調べた。
Sc量と相対発光強度の関係を調べた。表9に示す組成式となるように、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、酸化テルビウム、硝酸セリウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化スカンジウムを秤量した。その際、Sc量vが下記組成式で、0、0.003、0.006、0.012、0.020、0.025となるようにした。樹脂製のポットにこれらの原料粉を入れ、アルミナボールを用いて湿式ボールミル混合を40時間行い、原料スラリーを作製した。作製したスラリーを乾燥後、平板状にプレス成型し、酸素中にて焼成を行った。焼成条件は1660℃で12時間保持にて行った。これにより蛍光材料を得た。
11 第1のアレイ
10’a、11a、12a 入射面
11c、10’b、12c 検出面
12 第2のアレイ
14、15 放射線検出器
21 第1のセル
22 第2のセル
23 樹脂層
31、32、33 光電変換素子アレイ
31a、32a、33a 受光面
Claims (11)
- (Gd1-α-β-γRαCeβTbγ)3+a(Al1-u-vGauScv)5-bO12で表される組成を有し、
前記RはYおよびLuの少なくとも一方であり、
前記a、b、α、β、γ、u、vが下記範囲を満足し、
0≦a≦0.1、
0≦b≦0.1、
0≦α≦0.8、
0.0003≦β≦0.005、
0.02≦γ≦0.2、
0.27≦u≦0.75、
0.003≦v≦0.02
相対密度が99%以上であり、
有効原子番号が35以上60以下である蛍光材料。 - 前記RはYであり、
前記a、b、αは下記範囲を満足し、
0<a≦0.1、
0<b≦0.1、
0.3<α≦0.8、
前記有効原子番号は35以上50以下である請求項1に記載の蛍光材料。 - 前記RはLuであり、
前記a、b、αは下記範囲を満足し、
0<a≦0.1、
0<b≦0.1、
0.3<α≦0.8、
前記有効原子番号は53以上57以下である請求項1に記載の蛍光材料。 - 前記RはLuであり、
前記a、b、β、γ、u、vは下記数値を満足し、
a=0.01、b=0.01、
β=0.003/3.01
γ=0.15/3.01
u=1.96/4.99
v=0.03/4.99
前記αは下記範囲を満足し、
0.5<α≦0.8、
前記有効原子番号は54以上56以下である請求項1に記載の蛍光材料。 - 前記βは下記範囲を満足する
0.0005≦β≦0.003
請求項1から4のいずれかに記載の蛍光材料。 - 前記a、bはa=bである請求項1から5のいずれかに記載の蛍光材料。
- (Gd 1-α-β-γ R α Ce β Tb γ ) 3+a (Al 1-u-v Ga u Sc v ) 5-b O 12 で表される組成を有し、第1の蛍光材料と第2の蛍光材料とを含む蛍光材料であって、
前記a、b、α、β、γ、u、vが下記範囲を満足し、
0≦a≦0.1、
0≦b≦0.1、
0≦α≦0.8、
0.0003≦β≦0.005、
0.02≦γ≦0.2、
0.27≦u≦0.75、
0≦v≦0.02
相対密度が99%以上であり、
前記第1の蛍光材料において、
前記RはYであり、
有効原子番号は、35以上50以下であり、
前記第2の蛍光材料において、
前記RはLuであり、
有効原子番号は53以上57以下である、蛍光材料。 - 請求項1から7のいずれかに記載の蛍光材料を含むシンチレータ。
- 請求項8に記載のシンチレータと、
光を電気信号、電流値または電圧値に変換する光電変換素子と
を備えた放射線検出器。 - 第1の蛍光材料からなり、第1の方向に配列された複数の第1のセルと、
第2の蛍光材料からなり、前記第1の方向に配列された複数の第2のセルと、
を備え、
各第1のセルは、前記複数の第2のセルの1つと前記第1の方向に垂直な第2の方向において隣接するように配置されており、
前記第1の蛍光材料および前記第2の蛍光材料はそれぞれ請求項1から6のいずれかに規定される蛍光材料であり、
前記第1の蛍光材料および前記第2の蛍光材料は互いに異なるエネルギー吸収係数を備える、シンチレータアレイ。 - 請求項10に記載のシンチレータアレイと、
受光面を有し、複数の光電変換素子を含む光電変換素子アレイと
を備え、
前記複数の光電変換素子は前記第1の方向に配列されており、各光電変換素子は、前記受光面が前記複数の第1のセルの1つおよび前記複数の第2のセルの1つと対向するように、前記1つの第1のセルおよび前記1つの第2のセルと、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向において隣接して位置している、放射線検出器。
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