JPH0778215B2 - 単結晶シンチレータ及びそれを用いた地下層探査装置 - Google Patents
単結晶シンチレータ及びそれを用いた地下層探査装置Info
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- JPH0778215B2 JPH0778215B2 JP7749291A JP7749291A JPH0778215B2 JP H0778215 B2 JPH0778215 B2 JP H0778215B2 JP 7749291 A JP7749291 A JP 7749291A JP 7749291 A JP7749291 A JP 7749291A JP H0778215 B2 JPH0778215 B2 JP H0778215B2
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Description
T、宇宙線観測用、地下資源探査用などの放射線医学、
物理学、生理学、化学、鉱物学、更に石油探査などの分
野に広く用いられる単結晶シンチレータ及びそれを用い
た地下層探査装置に関する。
いるタリウム添加よう化ナトリウムNaI(Tl)単結
晶シンチレータは、比較的製造費が安く、放射線に対し
高い蛍光出力が得られるので、ガイガー計数器、高エネ
ルギー物理学研究、石油油田検層用ツールに用いられて
いるが、NaI(Tl)は密度が小さいので放射線の吸
収率が低く、装置が大形になること、蛍光の減衰時間が
長く、残光がある等により、放射線計数能が低下し、蛍
光信号の重畳を生ずること、さらに、潮解性を有するの
で高温・多湿の状況下では取り扱いに難があることなど
の欠点がある。これらの欠点を補う単結晶シンチレータ
として、ゲルマニウム酸ビスマスBi4Ge3O12(以下
BGOとよぶ)シンチレータが出現した。このBGOシ
ンチレータは密度が大きく、放射線吸収率は高いが、蛍
光出力が低く、蛍光減衰時間が長い欠点を有している。
これらの欠点を解消するために、特公昭62−8472
号公報に示されるようにセリウム付活ガドリニウム珪酸
塩Gd2SiO5:Ce(以下、GSOと呼ぶ)の単結晶
シンチレータが提案され、今日に至っている。しかし、
GSOシンチレータは発光波長が430nmであり、こ
れらシンチレータと組み合わせて使われるバイアルカリ
の光電面を持つ光電子増倍管の最大分光感度を示す波長
380〜420nmと合致しないので、光電変換効率が
良くない。一方、米国特許第4883956号明細書で
は地下層探査装置にGSO単結晶シンチレータを用いる
ことを提案している。しかし、この装置の性能は蛍光出
力が比較的小さい、減衰時間が比較的長い(60n
s)、発光波長が比較的長いというGSOの性質のため
に最適なものではない。
種放射線計測用機器において、単結晶シンチレータが放
射線を必要充分なだけ捕獲できて、かつ装置が小型化で
きるためには単結晶シンチレータの放射線吸収率が大
きいこと、螢光出力の大小が装置・機器の性能を左右す
るので、画像処理装置の画像のS/N比(螢光出力対雑
音比)を向上させるためには螢光出力が大きいこと、
また光パルスの積み重なりによるカウント速度能の低下
を避けるためには螢光減衰時間が短いことが必要であ
る。更に、螢光出力を有効に活用するためには光電子
増倍管の最大分光感度を示す波長と単結晶シンチレータ
の発光波長とが合致するのが良い。そのため従来の単結
晶シンチレータの発光波長を改善する必要がある。本発
明は上記した問題を改善し、バイアルカリの光電面を持
つ光電子増倍管の最大分光感度を示す波長に合致した発
光波長を有する単結晶シンチレータ及びそれを用いた地
下層探査装置を提供するものである。
リの光電面を持つ光電子増倍管の最大分光感度を示す波
長に合致した発光波長を有する単結晶シンチレータ及び
それを用いた地下層探査装置を提供するものである。
及びセリウム濃度と単結晶シンチレータ特性との関係に
ついて研究を重ねた結果、発光波長が前記光電子増倍管
の最大分光感度を示す波長に近い単結晶シンチレータを
得るためにガドリニウム元素のイオン半径より小さいイ
オン半径の元素でガドリニウム元素の一部分を置き換え
る方法が有効であることを見いだした。
ySiO5 (ここにLnはSc、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb及びLuからなる群より選ばれる少なくとも1種の
元素を表わし、xは0.03〜1.9及びyは0.00
1〜0.2の値である。)で示されるセリウム付活珪酸
ガドリニウム化合物からなる単結晶シンチレータ及びそ
れを用いた地下層探査装置に関する。
値が0.001未満であると蛍光出力が小さくなり、y
が0.2を越えると結晶がやや黄褐色に着色して光の透
過性が悪くなる。yの値は0.003〜0.02の範囲
が蛍光出力が最も大きく好ましい。一方、xの値が0.
03未満であると単結晶シンチレータの最大分光感度を
示す波長からずれてくる。xが1.9を越えると良質の
結晶が得られない。好ましいxの値は最も良質の結晶が
得られる0.1〜0.7の範囲である。
が単結晶の発光波長が光電子増倍管の最大分光感度を示
す波長に最も近く好ましい。
知の方法で製造される。セリウム付活珪酸ガドリニウム
化合物は融点が約1900℃と高いのでイリジウムるつ
ぼ等を用いる。回転数、雰囲気ガス等は適した条件を選
べばよく特に制限はないが、イリジウムは空気中の高温
にさらされると蒸発が激しいから、イリジウムるつぼを
用いる場合は不活性ガスを使用する。
地下層探査装置に用いて効果的である。本発明の地下層
探査装置は、放射線の検出手段を備えた探査子及び検出
した光を信号に変換し記録する組合せ手段からなる。検
出手段は、単結晶シンチレータ、容器、反射材、光電子
増倍管等から構成される。単結晶シンチレータはγ線等
の放射線を透過する容器に収納され、一つの面が光電子
増倍管に接続され、他の面に反射剤としてテフロン、硫
酸バリウム粉、酸化マグネシウム粉、アルミニウム箔、
酸化チタンペイント等を被覆して、発生した光を出来る
だけ多く光電子増倍管との接続面に集める。単結晶シン
チレータと光電子増倍管とは直接接合するほか、光導波
管、光ファイバー、レンズ、鏡等で接続してもよい。光
電子増倍管は更に公知の方法で組合せ手段としての増幅
器、記録計等に接続される。
ン半径の元素でガドリニウムの一部分を置き換えること
により、発光波長が短くなる理由は次のように考えられ
る。発光中心であるセリウムイオンに影響する結晶場の
強さはセリウムイオンのまわりのガドリニウム元素、又
はガドリニウムを置き換えた別の元素によって決定され
る。即ち、セリウムイオンのまわりの元素がガドリニウ
ムからガドリニウムより小さいイオン半径の元素で置き
換わると、セリウムイオンのイオン空間が広がり、従っ
て、セリウムイオンがまわりから受ける結晶場の強さは
弱まると考えられる。セリウムイオンの発光は5d準位
から4f準位へのエネルギー遷位によるものであるが、
実際の結晶内での5d準位は結晶場の強さにより分離
し、発光遷位にかかわるエネルギー間隔の大きさは結晶
場が強くなるほど小さくなる。従って、結晶場が弱いと
エネルギー間隔は相対的に大きい。発光遷位にかかわる
エネルギー間隔の大きさが大きくなると、放出される光
子のエネルギーが大きくなり、従って、発光波長が短く
なる。
部をLnで置き換えることにより、その単結晶の発光波
長が光電子増倍管の最大分光感度を示す波長に近づくも
のと思われる。
2O3、Lu2O3、CeO2及びSiO2からなる酸化物を
Gd1.495Lu0.5Ce0.005SiO5(以下、LuGSO
と呼ぶ)の組成になるように配合して、その450gを
イリジウムるつぼ(直径50mm、高さ50mm)に入
れ、窒素雰囲気中で高周波加熱により原料を約1900
℃に加熱し、チョクラルスキー法で結晶引上速度1mm
/時間、毎分35回転の条件で融液から単結晶を育成し
た。
温)の融液に種結晶を浸し、種結晶を回転させながらゆ
っくり上方に引き上げて、種結晶の下に単結晶を成長さ
せた。単結晶の大きさは直径約25mm、長さ約60m
mで重さ約300gのものが得られた。この単結晶は無
色透明であった。
O2及びSiO2の酸化物をGd1.995Ce0.005SiO5
(以下、従来品GSOと呼ぶ)の組成になるように配合
して、その450gを実施例1と同じイリジウムるつぼ
に入れ、窒素雰囲気中で以下実施例1と同じ条件で、チ
ョクラルスキー法による結晶成長を行った。得られたG
SO単結晶は無色透明であった。
ら寸法10mm立方の試料を切り出し、表面を鏡面に研
磨して、発光波長を測定した。蛍光出力の測定には放射
線源を137Csとし、光電子増倍管は浜松ホトニクスの
R878を用いた。測定結果をその他の特性を含めて、
表1、図2及び図3に示す。図2は発光波長分布及び図
3は蛍光減衰特性である。
る。実施例1のLuGSOの発光波長は従来品GSO
(比較例1)の430nmに対し、416nmを示し、
短波長側へ移行している。これにより、光電子増倍管の
分光感度との適合性が良くなり、放射線検出に有利であ
る。また、LuGSOは蛍光出力が従来品GSOの2倍
と高く、減衰時間が半分であり、密度もGSOより大き
い値を示した。
く、良好な結果を示した。
した地層の穴を移動する探査子に組込まれた放射線の検
出手段を示し、1は本発明の単結晶シンチレータで、γ
線を透過するアルミニウムの容器2に収納される。シン
チレータ1の一端面4は光電子増倍管6の感光性表面に
光学的に接合される。シンチレータ1の他の端面3には
反射剤として硫酸バリウム粉が被覆される。シンチレー
タ1はγ線の入射量に応じた光を発生し、発生した光は
直接又は反射剤で反射されて光電子増倍管6に入り、電
気信号に変換され、更に導線5で矢印にようにパルス高
さ増幅器に接続されて、表示され、記録される。一方、
光電子増倍管6は導線5′により矢印のように高電圧電
源に接続される。
GSO単結晶シンチレータに比較して、光電子増倍管の
最大分光感度を示す波長との適合性が良い。更に、蛍光
出力及び減衰時間が従来のGSO単結晶シンチレータに
比較して優れる。特にGSOにおけるガドリニウムの一
部をルテチゥムに置換したLuGSOは、従来品GSO
に比較して蛍光出力が2倍及び減衰時間が半分である。
蛍光出力、エネルギー分解能、光の検出効率、蛍光減衰
時間、光電子増倍管と合致する発光波長などの放射線検
出器としての多くの重要な性質において従来のGSO単
結晶シンチレータを凌駕する。
用機器特に地下層探査装置に好適に用いられる。
査装置の構成を示す略図。
Claims (6)
- 【請求項1】 一般式 Gd2-(x+y)LnxCeySi
O5 (ここにLnはSc、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb及びLuからなる群より選ばれる少なくとも1種の
元素を表わし、xは0.03〜1.9及びyは0.00
1〜0.2の値である。)で示されるセリウム付活珪酸
ガドリニウム化合物からなる単結晶シンチレータ。 - 【請求項2】 xが0.1〜0.7である請求項1記載
の単結晶シンチレータ。 - 【請求項3】 yが0.003〜0.02である請求項
1又は2記載の単結晶シンチレータ。 - 【請求項4】 LnがLu元素である請求項1、2又は
3に記載の単結晶シンチレータ。 - 【請求項5】 穴の中を移動可能な探査子、放射線を検
出するための上記探査子により運ばれる請求項1、2、
3又は4記載の単結晶シンチレータを含む検出手段及び
該検出手段により検出される放射線の少なくとも一つの
特性を表示する信号を発生し、記録する組み合わせ手段
を含む地下層探査装置。 - 【請求項6】 検出手段が、シンチレータと組み合わさ
れ、シンチレータから発生する光を電気信号に変換する
光検出器である請求項5記載の地下層探査装置。
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JP10629290 | 1990-04-20 | ||
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ID=26418563
Family Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006257199A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Hitachi Chem Co Ltd | Led用希土類珪酸塩蛍光体及びそれを用いた白色led発光装置。 |
JP2008007393A (ja) * | 2006-05-30 | 2008-01-17 | Hitachi Chem Co Ltd | シンチレータ用単結晶及びその製造方法 |
US7531036B2 (en) | 2005-05-27 | 2009-05-12 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Single crystal heat treatment method |
US7618491B2 (en) | 2005-06-10 | 2009-11-17 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Scintillator single crystal and production method of same |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2242545C1 (ru) * | 2003-11-04 | 2004-12-20 | Загуменный Александр Иосифович | Сцинтиляционное вещество (варианты) |
JP4639711B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2011-02-23 | 日立化成工業株式会社 | 無機シンチレータ及びその製造方法 |
US7935273B2 (en) * | 2004-09-29 | 2011-05-03 | Lg Electronics Inc. | Method light emitting device with a Eu(III)-activated phosphor and second phosphor |
JP4839634B2 (ja) * | 2005-03-01 | 2011-12-21 | 日立化成工業株式会社 | シンチレータの製造方法及びシンチレータ |
JP4899623B2 (ja) | 2005-05-24 | 2012-03-21 | 日立化成工業株式会社 | 無機シンチレータ、並びにこれを用いた放射線検出器及びpet装置 |
JP5365720B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2013-12-11 | 日立化成株式会社 | シンチレータ用単結晶及びその製造方法 |
JP2007297584A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-11-15 | Hitachi Chem Co Ltd | シンチレータ用単結晶及びその製造方法 |
GB2494123A (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-06 | Ucl Business Plc | Radiation Detector |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS565883A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-21 | Dainippon Toryo Co Ltd | Method of producing fluorescent material |
JPS61127785A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-16 | Hitachi Chem Co Ltd | 単結晶シンチレ−タ |
IT1233431B (it) * | 1987-12-22 | 1992-03-31 | Minnesota Mining & Mfg | Fosfori, procedimento per la preparazione di detti fosfori e metodo per la registrazione e la riproduzione di immagini radiografiche |
-
1991
- 1991-04-10 JP JP7749291A patent/JPH0778215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006257199A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Hitachi Chem Co Ltd | Led用希土類珪酸塩蛍光体及びそれを用いた白色led発光装置。 |
US7531036B2 (en) | 2005-05-27 | 2009-05-12 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Single crystal heat treatment method |
US7618491B2 (en) | 2005-06-10 | 2009-11-17 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Scintillator single crystal and production method of same |
JP2008007393A (ja) * | 2006-05-30 | 2008-01-17 | Hitachi Chem Co Ltd | シンチレータ用単結晶及びその製造方法 |
US7749323B2 (en) | 2006-05-30 | 2010-07-06 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Single crystal for scintillator and method for manufacturing same |
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