JP7459593B2 - Ceramic fluorescent material, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus - Google Patents
Ceramic fluorescent material, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP7459593B2 JP7459593B2 JP2020049000A JP2020049000A JP7459593B2 JP 7459593 B2 JP7459593 B2 JP 7459593B2 JP 2020049000 A JP2020049000 A JP 2020049000A JP 2020049000 A JP2020049000 A JP 2020049000A JP 7459593 B2 JP7459593 B2 JP 7459593B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorescent material
- radiation
- ceramic fluorescent
- scintillator
- ceramic
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 80
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 70
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 67
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title claims description 13
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 8
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 43
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000001036 glow-discharge mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 239000012856 weighed raw material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
本願は、セラミック蛍光材料、シンチレータアレイ、放射線検出器および放射線コンピュータ断層撮影装置に関する。 The present application relates to ceramic fluorescent materials, scintillator arrays, radiation detectors, and radiation computed tomography devices.
放射線画像システムは、被写体にα線、β線、γ線、X線等の放射線を照射し、被写体を透過した放射線を画像化する。放射線画像システムは断層撮影などの医療分野、非破壊検査などの工業分野、手荷物検査などのセキュリティ分野、高エネルギー物理学などの学術分野等の多様な応用分野で利用されている。特に、医療分野で使用される放射線画像システムは、放射線コンピュータ断層撮影装置と呼ばれ、被写体の任意の位置での断層画像を取得したり、取得した断層画像から3次元画像を形成することが可能である。 A radiation imaging system irradiates a subject with radiation such as alpha rays, beta rays, gamma rays, and X-rays, and images the radiation that has passed through the subject. Radiographic imaging systems are used in a variety of applied fields, including medical fields such as tomography, industrial fields such as non-destructive testing, security fields such as baggage inspection, and academic fields such as high-energy physics. In particular, radiation imaging systems used in the medical field are called radiation computed tomography devices, and are capable of acquiring tomographic images at any position of a subject and forming three-dimensional images from the acquired tomographic images. It is.
現在、主として商業的に利用されている放射線画像システムは、放射線の強度を電気信号に変換する放射線検出器を用いる。放射線検出器は、放射線の強度を光に変換するためのシンチレータと、光を電気信号に変換する為のCCD等の光検出器とを含む。 Currently, radiographic imaging systems that are primarily used commercially use radiation detectors that convert the intensity of radiation into electrical signals. The radiation detector includes a scintillator for converting the intensity of radiation into light, and a photodetector such as a CCD for converting the light into an electrical signal.
シンチレータに用いる蛍光材料としては、従来、Ce添加Gd2SiO5(GSO)などの単結晶蛍光材料が用いられていたが、近年セラミックからなる多結晶蛍光材料が用いられるようになってきている。多結晶蛍光材料は、材料の組成を調整しやすく、大型のシンチレータを歩留まりよく製造することが可能であるなどの利点を備える。例えば、特許文献1は、Ceがドープされたガーネット蛍光体を開示している。 Conventionally, monocrystalline fluorescent materials such as Ce-doped Gd 2 SiO 5 (GSO) have been used as fluorescent materials for scintillators, but in recent years, polycrystalline fluorescent materials made of ceramic have come to be used. Polycrystalline fluorescent materials have advantages such as the ease of adjusting the material composition and the ability to manufacture large scintillators with high yield. For example, Patent Document 1 discloses a garnet phosphor doped with Ce.
より高精細な画像を表示することが可能な放射線画像システムが求められている。このため、より安定して高感度で放射線を検出できるシンチレータが求められている。本開示は、安定した感度を有するセラミック蛍光材料、シンチレータアレイ、ならびに、これらを用いた放射線検出器および放射線コンピュータ断層撮影装置を提供する。 There is a demand for radiation imaging systems capable of displaying higher-resolution images. For this reason, there is a demand for scintillators that can detect radiation more stably and with higher sensitivity. This disclosure provides a ceramic fluorescent material with stable sensitivity, a scintillator array, and a radiation detector and a radiation computed tomography apparatus using these.
本開示の一実施形態にかかるセラミック蛍光材料は、発光元素としてのCeと、Y、GdおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも一種と、AlおよびGaからなる群から選ばれる少なくとも一種と、Oとを含有し、ガーネット結晶構造を有する主成分と、Sとを含み、
前記主成分は、下記一般式:
(Y,Gd,Lu,Ce)3+a(Al,Ga)5-aO12 (0≦a≦0.1)
により表される組成を有し、
前記Sの含有量は、前記主成分に対し0より大きく40質量ppm以下である。
A ceramic fluorescent material according to an embodiment of the present disclosure includes Ce as a light-emitting element, at least one member selected from the group consisting of Y, Gd, and Lu, at least one member selected from the group consisting of Al and Ga, and O. , a main component having a garnet crystal structure, and S,
The main component has the following general formula:
(Y, Gd, Lu, Ce) 3+a (Al, Ga) 5-a O 12 (0≦a≦0.1)
has a composition represented by
The content of S is greater than 0 and less than 40 ppm by mass relative to the main component.
セラミック蛍光材料の1GyのX線を照射した後の発光ドリフトが0%よりも大きく1%以下であってもよい。 The emission drift of the ceramic fluorescent material after irradiation with 1 Gy of X-rays may be greater than 0% and less than 1%.
前記Sの含有量は、前記主成分に対して0より大きく15質量ppm以下であってもよい。 The S content may be greater than 0 and less than or equal to 15 ppm by mass relative to the main component.
セラミック蛍光材料の1GyのX線を照射した後の発光ドリフトが0%よりも大きく0.3%以下であってもよい。 The luminescence drift of the ceramic fluorescent material after irradiation with 1 Gy of X-rays may be greater than 0% and less than or equal to 0.3%.
前記主成分は、下記一般式:
(L1-x-zGdxCez)3+a(Al1-uGau)5-aO12
(ただし、LはYおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、0≦a≦0.1、0.15≦x≦0.3、0.002≦z≦0.015、および0.35≦u≦0.55)
により表される組成を有していてもよい。
The main component has the following general formula:
(L1 -x- zGdxCeZ ) 3+a (Al1 -uGau ) 5- aO12
(wherein L is at least one selected from the group consisting of Y and Lu, and 0≦a≦0.1, 0.15≦x≦0.3, 0.002≦z≦0.015, and 0.35≦u≦0.55).
The composition may be represented by the formula:
本開示の一実施形態にかかるシンチレータアレイは、1次元または2次元に配列された複数のシンチレータ素子を備え、各シンチレータ素子は、上記いずれかに記載のセラミック蛍光材料を含む。 A scintillator array according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of scintillator elements arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and each scintillator element includes the ceramic fluorescent material described above.
本開示の一実施形態にかかる放射線検出器は、上記シンチレータアレイと、前記シンチレータアレイの複数のシンチレータ素子に対向して配置された複数の光検出素子とを備える。 A radiation detector according to an embodiment of the present disclosure includes the scintillator array described above and a plurality of photodetecting elements arranged opposite to the plurality of scintillator elements of the scintillator array.
本開示の一実施形態にかかる放射線コンピュータ断層撮影装置は、放射線源と、上記放射線検出器と、前記放射線源と、前記放射線検出器から出力される検出信号を処理する制御ユニットとを備える。 A radiation computed tomography apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes a radiation source, the radiation detector, the radiation source, and a control unit that processes a detection signal output from the radiation detector.
本開示によれば、安定した感度を有するセラミック蛍光材料、シンチレータアレイ、ならびに、これらを用いた放射線検出器および放射線コンピュータ断層撮影装置が提供される。 The present disclosure provides a ceramic fluorescent material with stable sensitivity, a scintillator array, and a radiation detector and a radiation computed tomography apparatus using these.
本願発明者は、シンチレータに用いるセラミック蛍光材料の検出感度の安定性について種々の観点から検討した。その結果、ガーネット系のセラミック蛍光材料からなるシンチレータを備えた放射線検出器では、多量の放射線がシンチレータに照射されると感度変化が生じることが分かった。例えば、医療用のCT装置が、ガーネット系のセラミック蛍光材料からなるシンチレータを含む場合、連続して短い間隔で撮影を行うと、感度が増大し、被写体とは無関係に白い領域がノイズとして生じる場合があることが分かった。こうした感度の増大は一時的であり、X線を照射せずにシンチレータを放置すれば感度は元にもどる。このため、例えば、CT装置の1日あたりの撮影回数が低ければ、感度変化の影響は小さい。 The inventors of the present application have studied the stability of detection sensitivity of ceramic fluorescent materials used in scintillators from various viewpoints. As a result, it was found that in a radiation detector equipped with a scintillator made of a garnet-based ceramic fluorescent material, sensitivity changes occur when the scintillator is irradiated with a large amount of radiation. For example, if a medical CT device includes a scintillator made of a garnet-based ceramic fluorescent material, if images are taken continuously at short intervals, the sensitivity may increase and white areas may appear as noise unrelated to the subject. It turns out that there is. This increase in sensitivity is temporary, and if the scintillator is left unirradiated with X-rays, the sensitivity will return to its original level. For this reason, for example, if the number of times a CT apparatus takes images per day is low, the influence of sensitivity changes will be small.
しかし、1日あたりの撮影回数が多くなると感度変化は無視し得ない。この場合、例えば、感度変化を低減するために、ゲイン(感度)補正を行うことが考えられるが、ゲイン補正には時間を要する。また、感度変化がCT装置に配置された多数のシンチレータのうち、一部に生じる場合、ゲイン補正によって、コントラストの低下を招き得る。 However, when the number of scans taken per day increases, sensitivity changes cannot be ignored. In this case, for example, gain (sensitivity) correction can be performed to reduce the sensitivity change, but gain correction takes time. Furthermore, if the sensitivity change occurs in only a portion of the many scintillators arranged in the CT device, gain correction can result in a decrease in contrast.
このような、シンチレータの一時的な感度変化は、発光ドリフト、ブライトバーン、ポジティブヒステリシスなどと呼ばれ、単結晶蛍光材料では知られた現象である。例えば、特開2003-107163号公報および特開2015-094736号公報には、加熱または可視光の照射によって、CsI単結晶シンチレータのブライトバーンを低減する方法が開示されている。 This temporary change in the sensitivity of the scintillator is called luminescence drift, bright burn, positive hysteresis, etc., and is a known phenomenon in single crystal fluorescent materials. For example, JP 2003-107163 A and JP 2015-094736 A disclose a method for reducing bright burn in CsI single crystal scintillators by heating or irradiating them with visible light.
しかし、多結晶シンチレータでこのような感度変化が生じることは報告されていない。また、上述した特許文献に開示された加熱または可視光の照射は、ブライトバーンの消去方法であって、ブライトバーンが生じにくい蛍光材料を提供する方法ではない。さらに、ブライトバーンを消去するために、加熱装置や可視光の照射装置をCT装置に設ける必要がある。このような課題に鑑み、本願発明者は多量の放射線が照射されても感度変化が生じにくい新規なガーネット系のセラミック蛍光材料を想到した。 However, there have been no reports of such sensitivity changes occurring in polycrystalline scintillators. In addition, the heating or visible light irradiation disclosed in the above-mentioned patent documents is a method for erasing bright burns, and is not a method for providing a fluorescent material that is less likely to cause bright burns. Furthermore, in order to erase bright burns, a heating device or a visible light irradiation device must be installed in the CT scanner. In light of these issues, the inventors of the present application have come up with a new garnet-based ceramic fluorescent material that is less likely to cause sensitivity changes even when exposed to a large amount of radiation.
本開示のセラミック蛍光材料は、主成分とSとを含む。主成分は、発光元素としてのCeと、Y、GdおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも一種と、AlおよびGaからなる群から選ばれる少なくとも一種と、Oとを含有し、ガーネット結晶構造を有する。主成分は、下記一般式(1)
(Y,Gd,Lu,Ce)3+a(Al,Ga)5-aO12 (0≦a≦0.1) ・・(1)
により表される組成を有する。Sの含有量は、主成分に対して0より大きく40質量ppm以下である。
The ceramic fluorescent material of the present disclosure includes a main component and S. The main component contains Ce as a luminescent element, at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and Lu, at least one element selected from the group consisting of Al and Ga, and O, and has a garnet crystal structure. The main component is represented by the following general formula (1):
(Y, Gd, Lu, Ce) 3 + a (Al, Ga) 5 - a O 12 (0≦a≦0.1) (1)
The content of S is more than 0 and 40 ppm by mass or less with respect to the main component.
以下において詳細に説明するように、本願発明者は、ガーネット系のセラミック蛍光材料において、多量の放射線が照射されることによる一時的な感度変化が、セラミック蛍光材料に含まれるSの量と関連していることを見出し、Sの量を所定の値以下に制御することによって、感度変化を抑制できることを見出した。このため、本実施形態のセラミック蛍光材料は、上記一般式(1)を満たす限り、種々の組成であってよい。Y、Gd、Lu、Ceはガーネット結晶構造の2価の金属のサイトに、Al、Gaは3価金属のサイトに位置している。 As will be described in detail below, the inventors of the present application have discovered that in garnet-based ceramic fluorescent materials, temporary sensitivity changes due to exposure to large amounts of radiation are related to the amount of S contained in the ceramic fluorescent material, and that the sensitivity change can be suppressed by controlling the amount of S to a predetermined value or less. Therefore, the ceramic fluorescent material of this embodiment may have various compositions as long as it satisfies the above general formula (1). Y, Gd, Lu, and Ce are located at the divalent metal sites of the garnet crystal structure, and Al and Ga are located at the trivalent metal sites.
セラミック蛍光材料の主成分は、シンチレータとしてより優れた蛍光特性を備えるため、下記式(2)で表される組成を有することが好ましい。
(L1-x-zGdxCez)3+a(Al1-uGau)5-aO12 ・・・・(2)
ここで、LはYおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、0≦a≦0.1、0.15≦x≦0.3、0.002≦z≦0.015、および0.35≦u≦0.55を満たす。
The main component of the ceramic fluorescent material preferably has a composition expressed by the following formula (2) in order to have better fluorescent properties as a scintillator.
(L 1-x-z Gd x Cez ) 3+a (Al 1-u Ga u ) 5-a O 12 ...(2)
Here, L is at least one selected from the group consisting of Y and Lu, and 0≦a≦0.1, 0.15≦x≦0.3, 0.002≦z≦0.015, and 0. 35≦u≦0.55 is satisfied.
zは発光元素であるCeの含有比率を示す。zが0.002未満である場合、主成分中のCe量が少なすぎ、入射したX線のエネルギーを効率よく光エネルギーに変換することができない。また、zが0.015を超える場合、ガーネット結晶構造中のCe量が増え、Ce原子間の距離が小さくなることによって、エネルギーの回遊(いわゆる濃度消光)が生じる。このため、発光出力の観点からzは上記範囲であることが好ましい。 z indicates the content ratio of Ce, which is a luminescent element. When z is less than 0.002, the amount of Ce in the main component is too small, and the energy of incident X-rays cannot be efficiently converted into optical energy. Furthermore, when z exceeds 0.015, the amount of Ce in the garnet crystal structure increases, and the distance between Ce atoms decreases, causing energy migration (so-called concentration quenching). Therefore, from the viewpoint of light emission output, z is preferably within the above range.
xは、Gdの含有比率を示す。Gdは原子番号が大きく、X線の吸収係数を調整し得る。特に、セラミック蛍光材料が医療用CT装置に用いられる場合、Gdの添加量によって、撮影に用いるX線に含まれる硬X線(例えは代表エネルギが100eV)および軟X線(例えは代表エネルギが50eV)の吸収比率を好適に調整にすることができる。一般に被検体中の血管や筋肉などの部位は、骨などの部位に比べて、エネルギーの相対的に小さい軟X線を吸収し、エネルギーの相対的に大きい硬X線を透過しやすい。一方、骨などの部位は、血管や筋肉などの部位に比べてエネルギーの相対的に大きい硬X線を吸収しやすい。このため、軟X線および硬X線のシンチレータでの吸収比率を適切に調整することによって、被写体中の密度の異なる組織を明瞭に区別し得る画像を取得することが可能である。この観点から、xは、0.15≦x≦0.3の範囲にあることが好ましい。 x indicates the content ratio of Gd. Gd has a large atomic number and can adjust the X-ray absorption coefficient. In particular, when a ceramic fluorescent material is used in a medical CT device, depending on the amount of Gd added, hard X-rays (for example, the representative energy is 100 eV) and soft X-rays (for example, the representative energy is 50 eV) can be suitably adjusted. In general, parts of a subject such as blood vessels and muscles tend to absorb soft X-rays with relatively low energy and transmit hard X-rays with relatively high energy compared to parts such as bones. On the other hand, parts such as bones tend to absorb hard X-rays, which have relatively higher energy than parts such as blood vessels and muscles. Therefore, by appropriately adjusting the absorption ratio of soft X-rays and hard X-rays in the scintillator, it is possible to obtain an image in which tissues with different densities in the subject can be clearly distinguished. From this point of view, x is preferably in the range of 0.15≦x≦0.3.
LはYおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも一種である。YはGdよりも原子番号が小さく、LuはGdよりも原子番号が大きい。このため、L元素として含む元素の種類によって、セラミック蛍光材料の有効原子番号およびX線の吸収係数を調整し得る。また、L元素は、蛍光強度、焼結温度、得られるセラミック蛍光材料の密度の調整にも寄与し得る。 L is at least one member selected from the group consisting of Y and Lu. Y has a smaller atomic number than Gd, and Lu has a larger atomic number than Gd. Therefore, the effective atomic number and X-ray absorption coefficient of the ceramic fluorescent material can be adjusted depending on the type of element included as the L element. The L element can also contribute to adjusting the fluorescence intensity, sintering temperature, and density of the resulting ceramic fluorescent material.
uはAlとGaの組成比を決定し、セラミック蛍光材料の発光出力に影響し得る。uが、0.35≦u≦0.55を満たすことによって高い発光出力を実現し得る。 u determines the composition ratio of Al and Ga and can affect the luminescence output of the ceramic fluorescent material. When u satisfies 0.35≦u≦0.55, high light emission output can be achieved.
aは、発光出力および残光に影響し、aが負の値でないことによって残光を低減し得る。aが、0≦a≦0.1の範囲を満たすことによって、高い発光出力を実現し得る。 a affects the light output and afterglow, and afterglow can be reduced by making a a non-negative value. High light output can be achieved by making a satisfy the range of 0≦a≦0.1.
次にSの含有量を説明する。一般にセラミック蛍光材料の発光は、金属元素の軌道が主として関係するため、アニオンサイトであるOを他の元素で置換することは一般的ではない。例えば、特許文献1は、ガーネット系蛍光体のOを、F、Cl、NおよびSで置換することを開示しているが、Sがどのような効果を奏するのかについて説明はない。つまり、ガーネット構造を有し、Sを含むセラミック蛍光材料は一般的ではない。一方、Sは、蛍光材料中の金属元素に比べ軽いため、不純物としてSが含まれていても、蛍光特性には大きな影響は与えないと考えられる。このため、従来のセラミック蛍光材料では、Sが意図的に添加されることはほとんどなく、また、不純物としてSが少量含まれていても問題とは考えられていなかった。 Next, the content of S will be explained. In general, the light emission of a ceramic fluorescent material is mainly related to the orbit of a metal element, so it is not common to replace O, which is an anion site, with another element. For example, Patent Document 1 discloses replacing O in a garnet-based phosphor with F, Cl, N, and S, but does not explain what effect S has. In other words, ceramic fluorescent materials having a garnet structure and containing S are not common. On the other hand, since S is lighter than the metal elements in the fluorescent material, even if S is included as an impurity, it is not considered to have a large effect on the fluorescent properties. For this reason, in conventional ceramic fluorescent materials, S is almost never intentionally added, and even if a small amount of S is contained as an impurity, it has not been considered a problem.
しかし、本願発明者の検討によれば、一般的なセラミック蛍光材料に含まれる不純物レベルのSが、多量の放射線が照射されることによる一時的な感度変化を生じさせる原因の1つとなることが分かった。 However, according to the inventor's study, the impurity level of S contained in general ceramic fluorescent materials is one of the causes of temporary sensitivity changes due to irradiation with large amounts of radiation. Do you get it.
詳細な検討によれば、従来のセラミック蛍光材料の製造には、3N程度の純度の原料が用いられる。この場合、製造されたセラミック蛍光材料には数百ppm程度のSが含まれる。この程度のSがセラミック蛍光材料の一時的な感度変化を生じさせることが分かった。 A detailed study revealed that conventional ceramic fluorescent materials are manufactured using raw materials with a purity of about 3N. In this case, the ceramic fluorescent material produced contains several hundred ppm of S. It was found that this level of S causes a temporary change in the sensitivity of the ceramic fluorescent material.
本実施形態のセラミック蛍光材料において、Sの含有量は、主成分に対し0より大きく40質量ppm以下である。これにより、セラミック蛍光材料の一時的な感度変化を抑制することができる。具体的には、セラミック蛍光材料の発光ドリフトを0%よりも大きく1%以下にすることができる。 In the ceramic fluorescent material of this embodiment, the content of S is greater than 0 and equal to or less than 40 mass ppm relative to the main component. This makes it possible to suppress temporary changes in the sensitivity of the ceramic fluorescent material. Specifically, the emission drift of the ceramic fluorescent material can be made greater than 0% and equal to or less than 1%.
ここで、発光ドリフトは、厚さ1.5mmのセラミック蛍光材料からなる板に1GyのX線を曝射する前および曝射後に発光出力を測定し、曝射後の発光出力を曝射前の発光出力で除した値の百分率で示される。発光出力の測定には、別途測定用のX線を曝射し、フォトダイオードなどの光検出器で発光出力を測定する。曝射前の測定とX線の曝射、および、X線曝射と曝射後の測定は連続して(例えば10分以上の間隔をあけずに)行う。本実施形態のセラミック蛍光材料において、発光ドリフトは正の値である。つまり、多量のX線が照射されると、セラミック蛍光材料の感度は高くなり、多量のX線照射の前と同じ強度でX線が照射されても、多量のX線照射後には、セラミック蛍光材料はより強く発光する。 Here, the emission drift is expressed as a percentage of the emission output measured before and after 1 Gy of X-rays is irradiated onto a plate made of a ceramic fluorescent material with a thickness of 1.5 mm, and the emission output after exposure is divided by the emission output before exposure. To measure the emission output, a separate measurement X-ray is irradiated and the emission output is measured with a photodetector such as a photodiode. The measurement before exposure and the exposure of X-rays, and the exposure of X-rays and the measurement after exposure are performed consecutively (for example, without an interval of 10 minutes or more). In the ceramic fluorescent material of this embodiment, the emission drift is a positive value. In other words, when a large amount of X-rays is irradiated, the sensitivity of the ceramic fluorescent material increases, and even if the ceramic fluorescent material is irradiated with X-rays at the same intensity as before the large amount of X-ray irradiation, the ceramic fluorescent material emits more intense light after the large amount of X-ray irradiation.
セラミック蛍光材料において、Sの含有量は、少ないほうが好ましい。より好ましくは、Sの含有量は、主成分に対し0より大きく15質量ppm以下である。この場合、1GyのX線を照射した後の発光ドリフトは、0%よりも大きく0.3%以下である。 In the ceramic fluorescent material, the smaller the S content, the better. More preferably, the content of S is greater than 0 and less than 15 ppm by mass based on the main components. In this case, the emission drift after irradiation with 1 Gy of X-rays is greater than 0% and less than 0.3%.
セラミック蛍光材料におけるSの含有量は理想的にはゼロである。しかし、不純物として含まれるSの含有量を一定の値以下にするのには大きなコストを要する。本願発明者の検討によれば、商業的なセラミック蛍光材料の製造の観点からは、不純物として含まれるSの含有量の下限は、4質量ppm程度である。つまり、より好ましいSの含有量は、主成分を1質量として、4質量ppm以上15質量ppm以下である。 Ideally, the S content in the ceramic fluorescent material is zero. However, it requires a large cost to reduce the content of S contained as an impurity to a certain value or less. According to the studies of the present inventors, from the viewpoint of manufacturing a commercial ceramic fluorescent material, the lower limit of the content of S contained as an impurity is about 4 ppm by mass. That is, the more preferable content of S is 4 ppm or more and 15 ppm or less by mass, based on 1 mass of the main component.
Sの含有量を上述した範囲で低減させることによって、セラミック蛍光材料の一時的な感度変化を抑制できる詳細な理由は、現段階では明らかではない。しかし、CsI単結晶シンチレータにおいて一時的な感度変化が生じるメカニズムと、セラミック蛍光材料の一時的な感度変化が生じるメカニズムとは、異なることが考えられる。CsI単結晶は、単結晶構造を有することによって、不純物の含有が極端に少なく、そもそもSの含有量のレベルが異なるからである。 At this stage, the detailed reasons why temporary sensitivity changes in ceramic fluorescent materials can be suppressed by reducing the S content within the above range are not clear. However, it is thought that the mechanism by which temporary sensitivity changes occur in CsI single crystal scintillators is different from the mechanism by which temporary sensitivity changes occur in ceramic fluorescent materials. This is because CsI single crystals have a single crystal structure, which means that they contain extremely low amounts of impurities, and the level of S content is different to begin with.
本実施形態のセラミック蛍光材料は、例えば、Sの含有量の少ない高純度の原料を用いることによって製造することが可能である。例えば、原料として、4N以上の純度を有し、かつ、Sを構成元素として含まない材料を用いることによって、上記特性を有するセラミック蛍光材料を製造することが可能である。この場合、製造工程中に使用する器、装置などからSの混入が抑制されていることが好ましい。これらの条件を満たす限り、例えば、一般的な製造方法を用いて本実施形態のセラミック蛍光材料を製造することができる。ただし、原料の純度は、全不純物量に対する純度を示しており、純度と原料中のSの含有量と比例しない場合もある。つまり、4N、5N等のグレードで規定される不純物量以上にSが不純物として原料に含まれることはないが、全不純物に含まれるSの割合は、例えば、原料のメーカやロットなどによって変わり得る。 The ceramic fluorescent material of this embodiment can be manufactured, for example, by using a high-purity raw material with a low S content. For example, it is possible to produce a ceramic fluorescent material having the above characteristics by using, as a raw material, a material that has a purity of 4N or more and does not contain S as a constituent element. In this case, it is preferable that contamination of S from vessels, equipment, etc. used during the manufacturing process is suppressed. As long as these conditions are met, the ceramic fluorescent material of this embodiment can be manufactured using, for example, a general manufacturing method. However, the purity of the raw material indicates the purity relative to the total amount of impurities, and the purity may not be proportional to the S content in the raw material. In other words, S is not included in the raw material as an impurity in excess of the impurity amount specified by the grade such as 4N, 5N, etc., but the proportion of S included in the total impurities may vary depending on, for example, the manufacturer and lot of the raw material. .
例えば、一般式(1)で示される金属元素を含む酸化物の5Nグレードの原材料を用意し、ボールミルなどを用いて、原材料を粉砕、混合し、プレス成形によって成形体を得る。その後、成形体を酸素雰囲気下で焼成することによって、セラミック蛍光材料を得ることができる。 For example, a 5N grade raw material of an oxide containing a metal element represented by the general formula (1) is prepared, the raw material is crushed and mixed using a ball mill, and a molded body is obtained by press molding. Thereafter, a ceramic fluorescent material can be obtained by firing the molded body in an oxygen atmosphere.
このように本実施形態のセラミック蛍光材料によれば、Sの含有量が主成分に対し0より大きく40質量ppm以下であることによって、多量の放射線が照射されることによる一時的な感度変化を抑制することが可能である。従って、本実施形態のセラミック蛍光材料からなるシンチレータを用いて医療用のCT装置を実現すれば、高い頻度で連続的に撮影を行っても、安定した感度で撮影をすることが可能となる。 As described above, according to the ceramic fluorescent material of this embodiment, the S content is greater than 0 and equal to or less than 40 mass ppm relative to the main component, making it possible to suppress temporary sensitivity changes caused by exposure to a large amount of radiation. Therefore, if a medical CT device is realized using a scintillator made of the ceramic fluorescent material of this embodiment, it will be possible to take images with stable sensitivity even when taking images continuously at a high frequency.
(他の形態)
本実施形態のセラミック蛍光材料は、種々の形態で実施可能である。まず、上記実施形態で説明したように、セラミック蛍光材料を製造する際、所望の形状にプレス成形することによって、成形した形状を有するシンチレータを得ることができる。また、例えば、本実施形態のセラミック蛍光材料は、シンチレータアレイ、放射線検出器および放射線コンピュータ断層撮影装置の形態で好適に実施可能である。
(other forms)
The ceramic fluorescent material of this embodiment can be implemented in various forms. First, as described in the above embodiment, when manufacturing a ceramic fluorescent material, a scintillator having a molded shape can be obtained by press-molding it into a desired shape. Further, for example, the ceramic fluorescent material of this embodiment can be suitably implemented in the form of a scintillator array, a radiation detector, and a radiation computed tomography device.
図1および図2は、本実施形態のシンチレータアレイ101および放射線検出器103の一例を示す平面図および断面図である。
1 and 2 are a plan view and a cross-sectional view showing an example of a
放射線検出器103は、シンチレータアレイ101と、検出素子アレイ102とを含む。シンチレータアレイ101は、1次元または2次元に配置された複数のシンチレータ素子11を含む。図1および図2に示す形態では、複数のシンチレータ素子11は、x軸およびy軸の2次元に配置されている。
The
複数のシンチレータ素子11のそれぞれは、上記実施形態のセラミック蛍光材料を含む。このため、各シンチレータ素子11のセラミック蛍光材料中のSの含有量は、主成分に対して0より大きく40質量ppm以下であり、多量の放射線が照射されることによる一時的な感度変化が抑制されている。また、複数のシンチレータ素子11間のこのような感度変化のばらつきも抑制されている。複数のシンチレータ素子11は、例えば、板状にプレス成形して焼成することによって作製した上記実施形態のセラミック蛍光材料からなるシンチレータを分割することによって作製することができる。
Each of the plurality of
本実施形態では、シンチレータアレイ101は、反射部材12を更に備えている。反射部材12は、複数のシンチレータ素子11間および各シンチレータ素子11の第1面11a上に位置している。反射部材31はシンチレータ素子11が発する光を反射する特性を有する。例えば、反射部材12は、白色の酸化チタン粉末と、エポキシなどの樹脂とを含む。反射部材12によって各シンチレータ素子11に放射線が入射することによって生じた光が隣接するシンチレータ素子11に入射し、隣接するシンチレータ素子11に設けられる光検出素子で検出されるのを抑制する。つまり、シンチレータアレイ101におけるクロストークを抑制する。
In this embodiment, the
検出素子アレイ102は、複数の光検出素子13を含む。光検出素子13は、入射する光を電気信号に変換する光電変換素子であり、例えば、シリコンフォトダイオード等のフォトダイオードであってもよいし、フォトンカウンターであってもよい。
The
複数の光検出素子13は、シンチレータアレイ101のシンチレータ素子11の第2面11bに対向して配置されている。例えば、各シンチレータ素子11の第2面11bが光検出素子13の受光面13aと対向し、かつ、接するように、複数の光検出素子13は、シンチレータ素子11とxy平面のx方軸およびy軸に同じ配列ピッチで配置されている。本実施形態では、検出素子アレイ102は、反射部材12を更に備えている。反射部材12は、複数の光検出素子13間および各光検出素子13の底面13bを覆っており、シンチレータアレイ101と同様、検出素子アレイ102におけるクロストークを抑制する。
The plurality of
放射線検出器103において、複数のシンチレータ素子11の第1面11aから入射するX線などの放射線は、複数のシンチレータ素子11のそれぞれにおいて、セラミック蛍光材料を励起し、シンチレータ素子11が発光する。発光は、各シンチレータ素子11に対応して配置された光検出素子13で検出される。このため、被写体を透過することによって内部組織の差異に応じた吸収を受け減衰した放射線が2次元で検出され、放射線の強度に応じた検出信号が各光検出素子13から出力される。
In the
放射線検出器103によれば、セラミック蛍光材料は、多量の放射線曝射を受けても、一時的な感度変化が抑制される。このため、短いサイクルで放射線の検出を行っても、安定した感度で放射線の検出を行うことが可能である。また、上述した一時的な感度変化が小さいため、検出感度の面内均一性の低下も抑制される。
According to the
また、本実施形態の放射線コンピュータ断層撮影装置は、複数の放射線検出器103と、放射線源と、放射線検出器103から出力される検出信号を処理する制御ユニットとを備える。本実施形態の放射線コンピュータ断層撮影装置によれば、短い間隔で連続して撮影を行ってもブライトバーンが生じにくく、安定した感度で画像を取得できる。このため、例えば1日当たりの放射線コンピュータ断層撮影装置の稼働率を高め、撮影コストおよび医療コストの低減に寄与し得る。
The radiation computed tomography apparatus of this embodiment also includes a plurality of
また、コンピュータ断層撮影装置のような大型の放射線画像システムは、多数の放射線検出器103を備えている。このため、従来技術によれば、多数の放射線検出器103間における感度変化の程度にはばらつきが生じ得る。この場合、感度変化をキャンセルさせるために、ゲイン(感度)補正を行うこと、感度変化が大きかった放射線検出器103において、より大きなコントラストの低下が生じることになり、断層画像中のコントラストの低下が不均一になることによって正確な組織の弁別が困難になる可能性がある。これに対し、本実施形態の放射線コンピュータ断層撮影装置によれば、多数の放射線検出器103を備えていても、均一に感度変化が小さくなるため、ゲイン補正を行っても、コントラストの低下は小さくまた、画像内において均一に生じ得る。
In addition, a large radiation imaging system such as a computed tomography apparatus is equipped with a large number of
(実施例)
本実施形態のセラミック蛍光材料を作製し、Sの含有量および発光ドリフトを測定した結果を説明する。
(Example)
The ceramic fluorescent material of this embodiment was produced, and the S content and luminescence drift were measured. The results will be described below.
<実施例1>
原材料として、73.79gのY2O3粉、29.80gのGd2O3粉、0.77gのCeO2粉、38.16gのAl2O3粉および57.48gのGa2O3粉を秤量し、秤量した原材料と、1300gの直径5mmの高純度アルミナボールと、200ccのエタノールとを容量1リットルの樹脂製ポットに入れた。原材料は合計で200gであり、原材料の量は、アルミナボールからのAl2O3の混入を考慮した。原材料には5Nグレードのものを用いた。
Example 1
As raw materials, 73.79 g of Y2O3 powder , 29.80 g of Gd2O3 powder, 0.77 g of CeO2 powder, 38.16 g of Al2O3 powder and 57.48 g of Ga2O3 powder were weighed, and the weighed raw materials, 1300 g of high-purity alumina balls with a diameter of 5 mm, and 200 cc of ethanol were placed in a resin pot with a capacity of 1 liter. The total amount of raw materials was 200 g, and the amount of raw materials took into account the contamination of Al2O3 from the alumina balls. 5N grade raw materials were used.
粉砕機を用いて、原材料を粉砕し、得られた粉砕粉を500kg/cm2の圧力で一軸プレス成形し、次いで3ton/cm2の圧力で冷間静水圧プレスし、相対密度54%の成形体を得た。この成形体をアルミナこう鉢に入れ、酸素中1700℃で12時間焼結し、相対密度99.9%の焼結体を得た。 The raw materials were pulverized using a pulverizer, and the pulverized powder obtained was uniaxially pressed at a pressure of 500 kg/ cm2 , and then cold isostatically pressed at a pressure of 3 ton/ cm2 to obtain a molded body with a relative density of 54%. This molded body was placed in an alumina sagger and sintered in oxygen at 1700°C for 12 hours to obtain a sintered body with a relative density of 99.9%.
この焼結体を、1.5mmの厚さに研磨加工することによって、実施例1の試料を作製し、発光ドリフトを測定した。発光ドリフトは、(X線曝射後の発光出力/X線曝射前の発光出力)×100(%)で定義した。 The sintered body was polished to a thickness of 1.5 mm to prepare a sample for Example 1, and the emission drift was measured. The emission drift was defined as (emission output after X-ray exposure/emission output before X-ray exposure) x 100 (%).
発光出力は以下の手順で測定した。
(1)試料にX線を照射しその発光出力を測定(=曝射前の発光出力)
(2)試料にX線を曝射量1Gyで連続照射
(3)連続照射の完了直後に、再度試料の発光出力を測定(=曝射後の発光出力)
(4)曝射前後の発光出力から発光ドリフトを算出
発光出力測定には、パルスX線管を用い、30kVの管電圧でX線を発生させ、試料にX線を照射させた後、シリコンフォトダイオード(浜松ホトニクス製S2281)を用いて発光出力を測定した。また、1Gyの曝射にも同じパルスX線管を用いた。
The light output was measured in the following manner.
(1) Irradiate the sample with X-rays and measure the emission output (= emission output before exposure)
(2) The sample is continuously irradiated with X-rays at a dose of 1 Gy. (3) Immediately after the continuous irradiation is completed, the light emission output of the sample is measured again (=light emission output after exposure).
(4) Calculation of the emission drift from the emission output before and after exposure For the measurement of the emission output, a pulsed X-ray tube was used to generate X-rays at a tube voltage of 30 kV, and after the sample was irradiated with the X-rays, the emission output was measured using a silicon photodiode (S2281 manufactured by Hamamatsu Photonics). The same pulsed X-ray tube was also used for the exposure of 1 Gy.
試料の組成およびS量は、グロー放電質量分析(GDMS)によって行った。 The composition and S amount of the sample were determined by glow discharge mass spectrometry (GDMS).
<実施例2~18>
実施例1とは異なるロット、または、異なるメーカの5Nグレードの原料を用いて、実施例1と同様にして、試料を作製し、S量の測定および発光ドリフトの算出を行った。
<Examples 2 to 18>
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 using a 5N grade raw material from a different lot or from a different manufacturer than in Example 1, and the amount of S was measured and the emission drift was calculated.
<実施例19>
原材料として4Nグレードの原料を用い、実施例1と同様にして、試料を作製し、S量の測定および発光ドリフトの算出を行った。
<Example 19>
Using 4N grade raw material as the raw material, a sample was prepared in the same manner as in Example 1, and the amount of S was measured and the emission drift was calculated.
<比較例>
原材料として3Nグレードの原料を用い、実施例1と同様にして、試料を作製し、S量の測定および発光ドリフトの算出を行った。
Comparative Example
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 using 3N grade raw materials, and the S content was measured and the emission drift was calculated.
<結果及び考察>
作製した試料の組成式は、(Y0.797Gd0.198Ce0.005)3.01(Al0.581Ga0.419)4.99O12であった。表1に、実施例1~18、19および比較例のSの含有量と発光ドリフトの値とを示す。また、図3および図4に、実施例1~18、19および比較例のSの含有量と発光ドリフトの値を、それぞれ横軸および縦軸に取ったグラフを示す。図4に示すグラフは、図3に示すグラフ一部を拡大している。図3に示すように、実施例によれば、セラミック蛍光材料中のSの含有量と、発光ドリフトの値とは破線で示すように比例していると考えられる。
<Results and Discussion>
The composition formula of the prepared sample was ( Y0.797Gd0.198Ce0.005 ) 3.01 ( Al0.581Ga0.419 ) 4.99O12 . Table 1 shows the S content and emission drift value of Examples 1 to 18 , 19 and Comparative Example. Also, Figs. 3 and 4 show graphs in which the S content and emission drift value of Examples 1 to 18, 19 and Comparative Example are plotted on the horizontal and vertical axes, respectively. The graph shown in Fig. 4 is an enlarged view of a portion of the graph shown in Fig. 3. As shown in Fig. 3, according to the examples, it is considered that the S content in the ceramic fluorescent material and the emission drift value are proportional to each other, as shown by the dashed line.
図3および図4に示されるように、組成式(1)のガーネット構造を有するセラミック蛍光材料は、多量の放射線が照射されることによって、感度が高くなる方向に感度変化が生じ、X線曝射後の発光出力が曝射前より大きくなる。3Nグレードの原料を用いた場合、200ppm程度のSがセラミック蛍光材料に含まれ、発光ドリフトの値は3.4%程度である。さらに、5Nグレードの原料を用いた場合、4~14ppm程度のSがセラミック蛍光材料に含まれ、発光ドリフトの値は0.1~0.3%程度である。 As shown in Figures 3 and 4, when a large amount of radiation is irradiated, the ceramic fluorescent material having the garnet structure of composition formula (1) experiences a change in sensitivity in the direction of increasing sensitivity, and the light emission output after X-ray exposure is greater than before exposure. When 3N grade raw materials are used, the ceramic fluorescent material contains approximately 200 ppm of S, and the light emission drift value is approximately 3.4%. Furthermore, when 5N grade raw materials are used, the ceramic fluorescent material contains approximately 4 to 14 ppm of S, and the light emission drift value is approximately 0.1 to 0.3%.
発光ドリフトの値が1%程度以下であれば、十分に感度変化が抑制されていると判断するとすれば、セラミック蛍光材料に含まれるSの量を40ppm以下であれば、一時的な感度変化が十分に抑制されたセラミック蛍光材料を実現し得る。また、セラミック蛍光材料におけるSの含有量を15ppm以下にすれば、発光ドリフトの値を0.3%以下に抑制することが可能であることが分かる。 If the emission drift value is about 1% or less, it is judged that the sensitivity change is sufficiently suppressed, and if the amount of S contained in the ceramic fluorescent material is 40 ppm or less, the temporary sensitivity change is suppressed. A well suppressed ceramic fluorescent material can be realized. Furthermore, it can be seen that by setting the S content in the ceramic fluorescent material to 15 ppm or less, it is possible to suppress the value of light emission drift to 0.3% or less.
11 シンチレータ素子
11a 第1面
11b 第2面
12 反射部材
13 光検出素子
13a 受光面
13b 底面
101 シンチレータアレイ
102 検出素子アレイ
103 放射線検出器
11
Claims (7)
前記主成分は、下記一般式:
(L 1-x-z Gd x Ce z ) 3+a (Al 1-u Ga u ) 5-a O 12
(ただし、LはYおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、0<a≦0.1、0.15≦x≦0.3、0.002≦z≦0.015、および0.35≦u≦0.55)
により表される組成を有し、
前記Sの含有量は、前記主成分に対し0より大きく40質量ppm以下である、セラミック蛍光材料。 A ceramic fluorescent material containing Ce as a luminescent element, at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and Lu, at least one element selected from the group consisting of Al and Ga, and O, a main component having a garnet crystal structure, and S,
The main component has the following general formula:
(L1 - x- zGdxCeZ ) 3 + a ( Al1 - uGau ) 5 - aO12
(wherein L is at least one selected from the group consisting of Y and Lu, and 0<a≦0.1, 0.15≦x≦0.3, 0.002≦z≦0.015, and 0.35≦u≦0.55).
having a composition represented by
The ceramic fluorescent material has a content of S of more than 0 and not more than 40 ppm by mass relative to the main component.
各シンチレータ素子は、請求項1から4のいずれかに記載のセラミック蛍光材料を含む、シンチレータアレイ。 comprising a plurality of scintillator elements arranged in one or two dimensions,
A scintillator array, each scintillator element comprising a ceramic fluorescent material according to any of claims 1 to 4 .
前記シンチレータアレイの複数のシンチレータ素子に対向して配置された複数の光検出素子と、
を備えた放射線検出器。 A scintillator array according to claim 5 ;
a plurality of photodetector elements disposed opposite the plurality of scintillator elements of the scintillator array;
A radiation detector comprising:
請求項6に記載の放射線検出器と、
前記放射線源と、前記放射線検出器から出力される検出信号を処理する制御ユニットとを備えた、放射線コンピュータ断層撮影装置。 a radiation source;
A radiation detector according to claim 6 ;
A radiation computed tomography apparatus comprising the radiation source and a control unit that processes a detection signal output from the radiation detector.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020049000A JP7459593B2 (en) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Ceramic fluorescent material, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus |
JP2024038549A JP2024075629A (en) | 2020-03-19 | 2024-03-13 | Scintillator element, scintillator array, radiation detector, and radiation computed tomography apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020049000A JP7459593B2 (en) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Ceramic fluorescent material, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2024038549A Division JP2024075629A (en) | 2020-03-19 | 2024-03-13 | Scintillator element, scintillator array, radiation detector, and radiation computed tomography apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021147508A JP2021147508A (en) | 2021-09-27 |
JP7459593B2 true JP7459593B2 (en) | 2024-04-02 |
Family
ID=77851099
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020049000A Active JP7459593B2 (en) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Ceramic fluorescent material, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus |
JP2024038549A Pending JP2024075629A (en) | 2020-03-19 | 2024-03-13 | Scintillator element, scintillator array, radiation detector, and radiation computed tomography apparatus |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2024038549A Pending JP2024075629A (en) | 2020-03-19 | 2024-03-13 | Scintillator element, scintillator array, radiation detector, and radiation computed tomography apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7459593B2 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000219879A (en) | 1999-01-29 | 2000-08-08 | Futaba Corp | Fluorescent substance and its production |
JP2011153200A (en) | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Hitachi Metals Ltd | Phosphor material, and scintillator and radiation detector by using the same |
JP2012066994A (en) | 2010-08-27 | 2012-04-05 | Furukawa Co Ltd | Garnet-type single crystal for scintillator, and radiation detector using the same |
WO2012105202A1 (en) | 2011-01-31 | 2012-08-09 | 国立大学法人東北大学 | Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using same |
JP2013002882A (en) | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Furukawa Co Ltd | Radiation detector |
JP2013043960A (en) | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Furukawa Co Ltd | Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same |
US20130234587A1 (en) | 2012-03-06 | 2013-09-12 | Nitto Denko Corporation | Ceramic body for light emitting devices |
JP2018536153A (en) | 2015-10-09 | 2018-12-06 | クライツール スポル.エス アール.オー.Crytur Spol.S R.O. | Method for shortening scintillation response of emission center and scintillator material with shortened scintillation response |
-
2020
- 2020-03-19 JP JP2020049000A patent/JP7459593B2/en active Active
-
2024
- 2024-03-13 JP JP2024038549A patent/JP2024075629A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000219879A (en) | 1999-01-29 | 2000-08-08 | Futaba Corp | Fluorescent substance and its production |
JP2011153200A (en) | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Hitachi Metals Ltd | Phosphor material, and scintillator and radiation detector by using the same |
JP2012066994A (en) | 2010-08-27 | 2012-04-05 | Furukawa Co Ltd | Garnet-type single crystal for scintillator, and radiation detector using the same |
WO2012105202A1 (en) | 2011-01-31 | 2012-08-09 | 国立大学法人東北大学 | Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using same |
JP2013002882A (en) | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Furukawa Co Ltd | Radiation detector |
JP2013043960A (en) | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Furukawa Co Ltd | Garnet type crystal for scintillator and radiation detector using the same |
US20130234587A1 (en) | 2012-03-06 | 2013-09-12 | Nitto Denko Corporation | Ceramic body for light emitting devices |
JP2018536153A (en) | 2015-10-09 | 2018-12-06 | クライツール スポル.エス アール.オー.Crytur Spol.S R.O. | Method for shortening scintillation response of emission center and scintillator material with shortened scintillation response |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2024075629A (en) | 2024-06-04 |
JP2021147508A (en) | 2021-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8431042B2 (en) | Solid state scintillator material, solid state scintillator, radiation detector, and radiation inspection apparatus | |
US9193903B2 (en) | Solid scintillator, radiation detector, and radiation examination device | |
JP5521412B2 (en) | Fluorescent material, scintillator and radiation detector using the same | |
JP5212115B2 (en) | Fluorescent material, scintillator and radiation detector using the same | |
US7655157B2 (en) | Doped cadmium tungstate scintillator with improved radiation hardness | |
EP1043383B1 (en) | Phosphors, and radiation detectors and x-ray ct unit made by using the same | |
JP5633573B2 (en) | Polycrystalline scintillator for soft X-ray detection | |
JP5035660B2 (en) | Fluorescent material and radiation detector using the same | |
US8083968B2 (en) | Solid scintillator, radiation detector, and X-ray tomographic imaging apparatus | |
JP5505782B2 (en) | Fluorescent material, scintillator and radiation detector using the same | |
US9556380B2 (en) | Fluorescent material, scintillator and radiation conversion panel | |
JP5311241B2 (en) | Polycrystalline scintillator, manufacturing method thereof, and radiation detector | |
US7230248B2 (en) | Ceramic scintillator, and radiation detector and radiographic examination apparatus using same | |
RU2745924C1 (en) | Ceramic scintillator based on cubic garnet compositions for positron emission tomography (pet) | |
JP5937287B1 (en) | Mixed oxide material | |
EP1279717B1 (en) | Phosphor, radiation detector containing the same, and x-ray ct apparatus | |
JP6776671B2 (en) | Fluorescent materials, ceramic scintillators and radiation detectors, and methods for manufacturing fluorescent materials | |
JP7459593B2 (en) | Ceramic fluorescent material, scintillator array, radiation detector and radiation computed tomography apparatus | |
JP5572049B2 (en) | Solid scintillator material, solid scintillator, radiation detector and radiation inspection apparatus using the same | |
JP2019044177A (en) | Ceramic fluorescent material, ceramic scintillator and radiation detector, and method for producing ceramic fluorescent material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231121 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231213 |
|
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: 20240220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240304 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7459593 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |