JPH10291898A - タングステン酸鉛単結晶 - Google Patents

タングステン酸鉛単結晶

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JPH10291898A
JPH10291898A JP10463397A JP10463397A JPH10291898A JP H10291898 A JPH10291898 A JP H10291898A JP 10463397 A JP10463397 A JP 10463397A JP 10463397 A JP10463397 A JP 10463397A JP H10291898 A JPH10291898 A JP H10291898A
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JP
Japan
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single crystal
mol
lanthanum
pbwo
lead tungstate
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JP10463397A
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English (en)
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Yoshiyuki Usu
善行 薄
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Furukawa Co Ltd
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Furukawa Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の透過率が高く自己吸収を少なくして利用
可能な光量を多くすることのできる、放射線検出器用シ
ンチレータに有用なタングステン酸鉛単結晶を得る。 【解決手段】 三酸化タングステン及び酸化鉛、又
はタングステン酸鉛を使用して製造されるタングステン
酸鉛単結晶において、ランタンの含有量をタングステン
酸鉛1モルに対し3×10-7モル以上1×10-3モル以
下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線やγ線等の放
射線検出器用シンチレータに有用なタングステン酸鉛単
結晶に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高エネルギー用シンチレータには種々の
特性が要求されるが、そのなかでも特に重要なのは、 (1)密度が高いこと (2)蛍光の減衰時間が短いこと (3)耐放射線性に優れていること である。
【0003】上記の要求を満たすための材料として、従
来Bi4 Ge3 12が使用されていた。しかし、近年シ
ンチレータにはより高性能の特性が要求されるようにな
ってきた。そこで、より高性能の特性を有する物質を求
めて種々の物質が検討され、そのなかで、タングステン
酸鉛(PbWO4 )が、放射線検出に有用であることが
デレンゾ(Derenzo)らによって見いだされた。
よって、PbWO4 単結晶を製造し、特性を測定して実
用化を図る研究が行われている。
【0004】通常PbWO4 単結晶は、回転引上法(チ
ョクラルスキー法)で製造される。すなわち、酸化鉛
(PbO)及び三酸化タングステン(WO3 )、又はP
bWO 4 を出発原料とし、白金坩堝中で加熱溶融し、チ
ョクラルスキー法でPbWO4単結晶を製造する。
【0005】これまで得られているPbWO4 は上記3
つの特性は一応満たしている。しかし、原料の純度が十
分でないために、単結晶中に不純物が取り込まれ、結晶
には黄色系の着色が残る。PbWO4 単結晶は、放射線
が当たると、約400nmから420nmの波長で発光
するが、黄色の着色がこの付近の波長の光を吸収するの
で、発光した光の一部が自己吸収され、結晶から取り出
す光のロスが避けられない。
【0006】同じ強さの放射線が当たったときの発光量
は、PbWO4 :Bi4 Ge3 12=3:100程度
(PbWO4 の値は自己吸収を含んだ値)である。Pb
WO4 は、上記3つの特性では従来のBi4 Ge3 12
より優れているが発光量は少ない。従って、PbWO4
の自己吸収を少なくすること、即ち結晶の着色を少なく
することは極めて重要である。
【0007】これまで、結晶の着色を少なくするため
に、種々の試みがなされている。その一つは、原料の純
度を上げることであるが、原料の純度を99.999%
まで上げてPbWO4 を製造した場合でも十分な成果は
得られていない。また一方では、添加物による透明化も
行われているが、これも成功していない。モリブデンを
添加すると放射線の弱い領域では一見発光量が増加した
ように見えるが、放射線の強い領域では添加しない結晶
と同じ発光量であり、しかも、モリブデンの添加で蛍光
の減衰時間を悪化させる。
【0008】このように、従来、他の特性を犠牲にする
ことなく結晶の着色を減らすことには、成功していな
い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】高エネルギー分野で使
用される加速器は、より高エネルギーが要求される。そ
して、放射線検出器用シンチレータは、より優れた時間
分解能が要求される。従って、それに使用される結晶も
蛍光の減衰時間の短いもの(好ましくは数ナノ秒以
下)、耐放射線性の良いもの(好ましくは108 rad
以上)が要求される。一方測定器の感度の点からは、発
光量が多い程有利となる。しかし、現在製造されている
PbWO4 単結晶は、この要求に対し不十分である。
【0010】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、光の透過率が高く自己吸収を少なくして発光量を多
くすることのできる、放射線検出器用シンチレータに有
用なタングステン酸鉛単結晶を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のタングステン酸
鉛単結晶は、三酸化タングステン及び酸化鉛、又はタン
グステン酸鉛を使用して製造されるタングステン酸鉛単
結晶であって、タングステン酸鉛1モルに対し3×10
-7モル以上1×10-3モル以下のランタンを含有するこ
とを特徴とする。
【0012】本発明者は、光の自己吸収の少ないPbW
4 単結晶を求めて鋭意研究した結果、従来のPbWO
4 単結晶の透過率曲線は、図1に示すように420nm
付近に窪みがあって自己吸収が大きく、また吸収端付近
の曲線もなだらかであるのに対し、ランタンを添加した
PbWO4 単結晶の透過率曲線は、420nm付近に窪
みがなくて自己吸収が小さく、また吸収端付近の曲線の
落ち込みが急で特性が良いことを見いだし、この知見に
基づいて実験を重ねた結果本発明のタングステン酸鉛単
結晶を得るに至った。
【0013】PbWO4 単結晶は、PbWO4 1モルに
対し3×10-7モル以上1×10-3モル以下のランタン
を含有することにより、光の透過率が高く自己吸収を少
なくして利用可能な光の量を多くすることができる。
【0014】ランタンの濃度が3×10-7モルより小さ
いと、着色のための自己吸収が現れ、ランタンの濃度が
1×10-3モルより大きいとランタンのために黒い着色
が現れて全体的に自己吸収が起き透過率が悪くなる。
【0015】
【発明の実施の形態】PbO及びWO3 、又はPbWO
4 を出発原料とし、白金坩堝中で加熱溶融し、チョクラ
ルスキー法でPbWO4 単結晶を製造する。PbWO4
単結晶のランタン含有量はPbWO4 1モルに対し3×
10-7モル以上1×10-3モル以下とする。
【0016】そのため、原料として用いるPbO及びW
3 、又はPbWO4 に含まれるランタンの含有量は、
3×10-7モル以下とする。また、このPbO及びWO
3 、又はPbWO4 に含まれるランタンを除く不純物の
総量は1×10-4モル以下、好ましくは10-5モル以下
とする。
【0017】得られたPbWO4 単結晶を所定の大きさ
に加工し、鏡面研磨して光の透過率を測定すると、光の
透過率曲線は、420nm付近に窪みがなく、また吸収
端付近の曲線の落ち込みが急で特性が良い。
【0018】
【実施例】
〔実施例1〕純度99.99%のPbOとWO3 粉末を
等モルづつ計量し混合した後、これを直径70mm、高
さ70mmの白金坩堝に入れ、高周波加熱により混合粉
末原料を溶融し、その融液からチョクラルスキー法で直
径35mm、長さ65mmのPbWO4 単結晶を製造し
た。ランタンは結晶中で3×10-7モルになるように添
加した。PbOとWO3 粉末中のランタンは5×10-8
以下である。
【0019】得られたPbWO4 単結晶を1×1×2c
mの大きさに加工し、鏡面研磨して、1cmの厚さ方向
での300nmから600nmの波長の光の透過率を測
定した。
【0020】結果を図1及び図2に示す。図1は波長と
透過率の関係を示しており、図2はランタン濃度と透過
率の増加率との関係を示している。透過率曲線は、42
0nm付近の窪みがなく、また、吸収端付近の曲線の落
ち込みは急であった。透過率は波長420nmにおいて
70.5%で19.5%増加している。
【0021】〔実施例2〕純度99.99%のPbOと
WO3 粉末を等モルづつ計量し混合した後、これを直径
70mm、高さ70mmの白金坩堝に入れ、高周波加熱
により混合粉末原料を溶融し、その融液からチョクラル
スキー法で直径33mm、長さ70mmのPbWO4
結晶を製造した。ランタンは結晶中で2.2×10-5
ルになるように添加した。PbOとWO3 粉末中のラン
タンは5×10-8以下である。
【0022】得られたPbWO4 単結晶を1×1×2c
mの大きさに加工し、鏡面研磨して、1cmの厚さ方向
での300nmから600nmの波長の光の透過率を測
定した。
【0023】結果を図1及び図2に示す。透過率曲線
は、420nm付近の窪みがなく、また、吸収端付近の
曲線の落ち込みは急であった。透過率は波長420nm
において71%で20.3%増加している。
【0024】〔実施例3〕純度99.99%のPbOと
WO3 粉末を等モルづつ計量し混合した後、これを直径
70mm、高さ70mmの白金坩堝に入れ、高周波加熱
により混合粉末原料を溶融し、その融液からチョクラル
スキー法で直径35mm、長さ70mmのPbWO4
結晶を製造した。ランタンは結晶中で7.5×10-4
ルになるように添加した。PbOとWO3 粉末中のラン
タンは5×10-8以下である。
【0025】得られたPbWO4 単結晶を1×1×2c
mの大きさに加工し、鏡面研磨して、1cmの厚さ方向
での300nmから600nmの波長の光の透過率を測
定した。
【0026】結果を図1及び図2に示す。透過率曲線
は、420nm付近の窪みがなく、また、吸収端付近の
曲線の落ち込みは急であった。透過率は波長420nm
において70%で18.6%増加している。
【0027】〔実施例4〕純度99.99%のPbOと
WO3 粉末を等モルづつ計量し混合した後、これを直径
70mm、高さ70mmの白金坩堝に入れ、高周波加熱
により混合粉末原料を溶融し、その融液からチョクラル
スキー法で直径35mm、長さ60mmのPbWO4
結晶を製造した。ランタンは結晶中で1×10-3モルに
なるように添加した。PbOとWO3 粉末中のランタン
は5×10-8以下である。
【0028】得られたPbWO4 単結晶を1×1×2c
mの大きさに加工し、鏡面研磨して、1cmの厚さ方向
での300nmから600nmの波長の光の透過率を測
定した。
【0029】結果を図1及び図2に示す。透過率曲線
は、420nm付近の窪みがなく、また、吸収端付近の
曲線の落ち込みは急であった。透過率は波長420nm
において69%で16.9%増加している。
【0030】ランタンを3×10-7モル以上1×10-3
モル以下含有するPbWO4 単結晶は、透過率が高く自
己吸収が少ないので、発光した光を結晶の途中で吸収さ
れることなく外部に取り出せる。
【0031】上記実施例の測定は、1cmの厚さ方向で
行っているが、実際に使用されるときは、23cmの長
さで使用されるので、1cm当たりの透過率の差が実際
使用する状態では極めて大きな効果を生ずる。
【0032】従来のPbWO4 単結晶のように、420
nm付近に透過率曲線の窪みがあると、発光波長400
から430nmの光は、23cmの長さを進む間に吸収
されて、外部には殆ど光として取り出せない。従来のP
bWO4 単結晶の420nm波長での1cm当たりの透
過率は59%であるので、例えば23cmの長さを通過
した後の光は発光量の1%以下しか利用できないことに
なる。
【0033】しかし、本発明のPbWO4 単結晶は自己
吸収が殆どないので発光の大部分を利用できる。例えば
1cm当たりの透過率が70%であれば、光の透過量は
50倍になる。
【0034】従って、PbWO4 単結晶は十分実用に耐
えるものとなる。
【0035】
【発明の効果】このように、本発明によれば、光の透過
率が高く自己吸収を少なくして発光量を多くすることの
できる、放射線検出器用シンチレータに有用なタングス
テン酸鉛単結晶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】波長と透過率の関係を示すグラフである。
【図2】ランタン濃度と透過率の増加率との関係を示す
グラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三酸化タングステン及び酸化鉛、又はタ
    ングステン酸鉛を使用して製造されるタングステン酸鉛
    単結晶であって、タングステン酸鉛1モルに対し3×1
    -7モル以上1×10-3モル以下のランタンを含有する
    ことを特徴とするタングステン酸鉛単結晶。
JP10463397A 1997-04-22 1997-04-22 タングステン酸鉛単結晶 Pending JPH10291898A (ja)

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CN98106681A CN1092148C (zh) 1997-04-22 1998-04-20 钨酸铅单晶
RU98107344/12A RU2145648C1 (ru) 1997-04-22 1998-04-21 Монокристаллы вольфрамата свинца

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