JPWO2006006640A1 - Fluorescent glass - Google Patents

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JPWO2006006640A1 JP2006529103A JP2006529103A JPWO2006006640A1 JP WO2006006640 A1 JPWO2006006640 A1 JP WO2006006640A1 JP 2006529103 A JP2006529103 A JP 2006529103A JP 2006529103 A JP2006529103 A JP 2006529103A JP WO2006006640 A1 JPWO2006006640 A1 JP WO2006006640A1
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Abstract

高い密度と高い発光効率を実現した蛍光ガラスは、Ln2O3成分を質量%で10.2%を超え、またはmol%で2.8%を超えて含有し(ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上)、密度が3.0g/cm3以上である事を特徴とするThe fluorescent glass realizing high density and high luminous efficiency contains the Ln2O3 component in an amount of more than 10.2% by mass or more than 2.8% by mol% (where Ln = Lu, Gd, Y, One or more selected from Dy and La), and the density is 3.0 g / cm 3 or more.

Description

本発明は密度が高く、光や熱、放射線などによる励起によって効率よく蛍光を発する蛍光ガラスに関するものであり、とりわけX線などの放射線励起で効率よく発光するシンチレータガラスに関するものである。  The present invention relates to a fluorescent glass that has a high density and efficiently emits fluorescence when excited by light, heat, radiation, or the like, and particularly relates to a scintillator glass that emits light efficiently by radiation excitation such as X-rays.

光や熱、放射線などによる励起によって効率よく蛍光を発する物質を蛍光体というが、このうち特にX線、γ線や荷電粒子などの放射線によって蛍光を発することをシンチレーションと言い、シンチレーション光を発する物質をシンチレータと言う。
シンチレータは用途としてX線CTやPET(Positron Emission CT)などの医療診断装置、放射線を用いた非破壊検査装置、高エネルギー物理実験の電磁力カロリーメータなどに用いられている。
このような用途に使われるシンチレータには主に原子番号や密度が大きいこと、発光量が大きいこと、発光波長における透明性が高いこと、蛍光の減衰が早いこと、放射線照射に強いことなどの特性が要求される。
このうち、原子番号や密度は放射線の吸収率に関連しており、検出器の小型化に寄与するばかりでなく、照射位置の分解能を向上させることになり、重要である。
吸収率は、放射線のエネルギーが低いX線CTやPETでは、原子番号の4乗に比例し、極めて大きいエネルギーの場合には原子番号に比例する。いずれにしてもシンチレータには、原子番号が大きく、密度の高いものが必要となる。
それ以外の特性に、製造コストが安価であること、大きいサイズのものが製造できること、各種形状に簡単に作製できることが望まれている。
現在、単結晶、セラミックスおよびガラスなど数多くの無機シンチレータが知られている。
単結晶またはセラミックスに比べて、ガラスは発光効率が低いが、高い透明性を持つと共にファイバなど様々な形状に簡単に作製できるという利点があるので、これまでに精力的に研究されている。
たとえば、米国特許第3654172号明細書、米国特許第5122671号明細書、米国特許第5391320号明細書にTbを賦活剤としたシンチレータガラスが開示されている。 しかし、これらのシンチレータガラスはいずれもアルカリ土類シリケートをベースにしたもので、密度が低いため、用途がかなり限定されている。
特開平9−40440号公報、米国特許第4566987号明細書にCeを賦活剤としたシンチレータガラスが開示されている。また、M.Bettinelliら著、“Physics and Chemistry of Glasses”、1996年、vol.37、No.1、p.4−8にCe、TbまたはEuを賦活剤としたシンチレータガラスが開示されている。しかし、これらのガラスはいずれも密度が低いものばかりであった。
ガラスの密度を大きくするために、PbOやBiなど重金属酸化物を導入する試みがあった。ガラスの密度が6g/cm以上に高くすることができたが、これらの導入によって、ガラスの発光効率が著しく低下した。GdやLaなどの希土類酸化物は分子量が大きいため、ガラスの密度の向上に寄与できるが、多量にガラスに導入すると、ガラス化しにくくなる傾向がある。実際に上述した特許文献2、特許文献3に開示されたシンチレータガラスにGdやLaなどが使われているが、その含有量が20wt%以下に限定されている。
本発明は高い密度と高い発光効率を同時に実現した実用上安定な蛍光ガラス、とりわけシンチレータガラスを提供することを目的とする。
Substances that emit fluorescence efficiently when excited by light, heat, radiation, etc. are called phosphors. Of these, substances that emit fluorescence by radiation such as X-rays, γ-rays, and charged particles are called scintillation, and emit scintillation light. Is called a scintillator.
Scintillators are used in medical diagnostic apparatuses such as X-ray CT and PET (Postron Emission CT), non-destructive inspection apparatuses using radiation, and electromagnetic force calorimeters for high energy physical experiments.
Scintillators used for such applications mainly have characteristics such as high atomic number and density, high light emission, high transparency at the emission wavelength, fast decay of fluorescence, and strong resistance to radiation. Is required.
Of these, the atomic number and density are related to the absorption rate of radiation, which not only contributes to the downsizing of the detector but also improves the resolution of the irradiation position.
The absorptance is proportional to the fourth power of the atomic number in X-ray CT and PET having low radiation energy, and is proportional to the atomic number in the case of extremely large energy. In any case, a scintillator having a high atomic number and high density is required.
In addition to these characteristics, it is desired that the manufacturing cost is low, that a large size can be manufactured, and that various shapes can be easily manufactured.
At present, many inorganic scintillators such as single crystals, ceramics and glass are known.
Compared to single crystals or ceramics, glass has low luminous efficiency, but has high transparency and has the advantage of being easily fabricated into various shapes such as fibers, and so has been studied vigorously.
For example, US Pat. No. 3,654,172, US Pat. No. 5,122,671, and US Pat. No. 5,391,320 disclose scintillator glasses using Tb as an activator. However, all of these scintillator glasses are based on alkaline earth silicates and have a very limited application due to their low density.
JP-A-9-40440 and US Pat. No. 4,566,987 disclose scintillator glass using Ce as an activator. In addition, M.M. Bettinelli et al., “Physics and Chemistry of Glasses”, 1996, vol. 37, no. 1, p. 4-8 discloses a scintillator glass using Ce, Tb or Eu as an activator. However, these glasses were all low in density.
There have been attempts to introduce heavy metal oxides such as PbO and Bi 2 O 3 in order to increase the density of the glass. Although the density of the glass could be increased to 6 g / cm 6 or more, the light emission efficiency of the glass was remarkably lowered by the introduction thereof. Since rare earth oxides such as Gd 2 O 3 and La 2 O 3 have a large molecular weight, they can contribute to an improvement in the density of the glass. However, if they are introduced into the glass in a large amount, they tend to be difficult to vitrify. Gd 2 O 3 and La 2 O 3 are actually used in the scintillator glasses disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 described above, but the content is limited to 20 wt% or less.
An object of the present invention is to provide a practically stable fluorescent glass, particularly a scintillator glass, which simultaneously realizes a high density and a high luminous efficiency.

本発明者は密度の高い蛍光ガラス、とりわけシンチレータガラスを得ることを目的として、実用上安定なガラス組成を探索した結果、Ln成分(ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上)を質量%で10.2%を超えて含有させ、またはmol%で2.8%を超えて含有させ、かつ密度を3.0g/cm以上とすることによって本発明をなすに至った。
さらに、本発明者は密度の高い蛍光ガラス、とりわけシンチレータガラスを得ることを目的として、高濃度のGd成分またはLu成分を含有し、かつ実用上安定なガラス組成を探索した結果、SiO−BaO−(Gd、Lu)系にGa成分またはGeO成分を加えることにより、Gd成分またはLu成分の含有量が16質量%以上でも実用上安定な高密度のガラスを見出し、更に賦活剤としてTbまたはCeをドープすることによって強くシンチレーションするのを発見し、本発明をなすに至った。
さらに、本発明者は密度の高い蛍光ガラス、とりわけシンチレータガラスを得ることを目的として、高濃度のLnを含有し、かつ実用上安定なガラス組成を探索した結果、SiO−B−Ln(Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上)系にGa、GeOまたはP成分を加えることにより、Lnが16〜45mol%の範囲でも実用上安定な高密度のガラスを見出し、更に賦活剤としてTb、Eu、Pr、Nd、Ce、CrまたはMn成分をドープすることによって、シンチレーションするのを発見し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の好適な態様は以下の構成で表わされる。
(構成1)質量%でLn成分を10.2%を超えて含有し、ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、密度が3.0g/cm以上である事を特徴とする蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成2)mol%でLn成分を2.8%を超えて含有し、ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、密度が3.0g/cm以上である事を特徴とする蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成3)質量%で、
SiO 5〜50%、および
Ga+GeO 1〜25%、および
BaO 10〜40%、および
Gd+Lu 16〜45%、および
Tb+Ce 0.01〜20%、
並びに、
0〜45%、および/または
0〜10%、および/または
+La 0〜20%、および/または
RO 0〜10%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜15%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%、および/または
0〜5%
ただし、X=Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mnの中から選ばれる一種以上、
の各成分を含有することを特徴とする構成1に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成4)質量%で、
SiO 5〜50%、および
Ga 1〜25%、および
BaO 10〜40%、および
Gd+Lu 16〜45%、および
Tb+Ce 0.01〜20%、
並びに、
0〜45%、および/または
0〜10%、および/または
+La 0〜20%、および/または
RO 0〜10%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜15%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%、および/または
0〜5%
ただし、X=Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mnの中から選ばれる一種以上、
の各成分を含有することを特徴とする構成1に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成5)質量%で、
SiO 5〜50%、および
GeO 1〜25%、および
BaO 10〜40%、および
Gd+Lu 16〜45%、および
Tb+Ce 0.01〜20%、
並びに、
0〜45%、および/または
0〜10%、および/または
+La 0〜20%、および/または
RO 0〜10%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜15%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%、および/または
0〜5%
ただし、X=Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mnの中から選ばれる一種以上、
の各成分を含有することを特徴とする構成1に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成6)質量%で、0.5〜8%のP成分を含有することを特徴とする構成1、3、4、または5のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成7)Ga成分の一部をAl成分で置き換えることを特徴とする構成3、4、または6のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成8)Ga成分の一部をAlF成分またはGaF成分で置き換えることを特徴とする構成3、4、6、または7のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成9)ガラス中のLn成分、ただしLn=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上、を同じカチオン成分からなるLnF成分で置き換えることを特徴とし、その置換率が置換前のLn成分の含有量に対して60質量%以下である構成1、3、4、5、6、7または8のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成10)mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜65%、および
GeO+Ga 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする構成2に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成11)mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜60%、および
GeO+Ga 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%、
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする構成2に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成12)mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜60%、および
Ga 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする構成2に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成13)mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜60%、および
GeO 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする構成2に記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成14)mol%で、0.5〜8%のP成分を含有することを特徴とする構成2、10、11、12、または13のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成15)Ga成分およびGeO成分の1種または2種の一部をAl成分で置き換えることを特徴とする構成10〜14のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成16)Gaの一部をGaFまたはAlFで置き換えることを特徴とする構成10、11、12、14、または15のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成17)Ln成分、ただしLn=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上、をLnF成分で置き換えることを特徴とし、その置換率が置換前のLn成分の含有量の合計に対して60mol%以下である構成2、10、11、12、13、14、15、または16のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成18)X成分、ただしX=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、の一部または全部をXF成分で置き換えることを特徴とする構成10〜17のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成19)密度が4.0g/cm以上であることを特徴とする構成2、10、11、12、13、14、15、16、17、または18のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成20)減衰時間が5ms以下であることを特徴とする構成1〜19のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成21)Ce成分を含有し、減衰時間が1μs以下であることを特徴とする構成1〜20のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成22)シンチレータとして使用される構成1〜21のいずれかに記載の蛍光ガラスまたはシンチレータガラス。
(構成23)構成1〜22のいずれかに記載の蛍光ガラスを用いた放射線測定装置。
(構成24)構成1〜22のいずれかに記載の蛍光ガラスを用いたCT装置。
本発明によればLn成分(ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上)を質量%で10.2%を超えて含有させ、またはmol%で2.8%を超えて含有させ、かつ密度を3.0g/cm以上という高い密度を有する蛍光ガラスまたはシンチレータガラスを提供することができる。
また、特に本発明の3から9まで、20、21、22の構成によればシリケートガラスに多量のGd成分またはLu成分を導入し、さらにTbまたはCeイオンをドープすることが可能であり、高い密度と紫外域から近赤外域にわたる高い光透明を有し、X線の励起により高い発光効率でシンチレーションする実用上安定な蛍光ガラス、とりわけシンチレータガラスを提供することができる。
また、特に本発明の10から19まで、20、21、22の構成によればLu、Dy、Gd、La、Y成分などの希土類酸化物を16mol%以上含ませること、さらにTb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnイオンをドープさせることができ、高い密度と高い発光効率を同時に実現した実用上安定な蛍光ガラス、とりわけシンチレータガラスを提供することができる。
さらに本発明の蛍光ガラスまたはシンチレータガラスを用いて放射線測定装置やCT装置を得る事ができ、単結晶シンチレータを用いるより安価に製造することができる
As a result of searching for a practically stable glass composition for the purpose of obtaining a fluorescent glass having a high density, particularly a scintillator glass, the present inventor found that Ln 2 O 3 component (where Ln = Lu, Gd, Y, Dy, La 1) or more selected from the group consisting of more than 10.2% by mass, or more than 2.8% by mol%, and the density is 3.0 g / cm 3 or more. It came to make this invention.
Furthermore, the present inventor searched for a glass composition containing a high concentration of Gd 2 O 3 component or Lu 2 O 3 component and practically stable for the purpose of obtaining a fluorescent glass having a high density, particularly a scintillator glass. As a result, by adding a Ga 2 O 3 component or a GeO 2 component to the SiO 2 —BaO— (Gd 2 O 3 , Lu 2 O 3 ) system, the content of the Gd 2 O 3 component or the Lu 2 O 3 component is 16 A high-density glass that is practically stable even when the content is greater than or equal to mass% was found, and further, it was found that scintillation was strongly carried out by doping with Tb or Ce as an activator, leading to the present invention.
Furthermore, as a result of searching for a glass composition containing a high concentration of Ln 2 O 3 and being practically stable for the purpose of obtaining a fluorescent glass having a high density, particularly a scintillator glass, the present inventors have found SiO 2 —B 2. By adding Ga 2 O 3 , GeO 2 or P 2 O 5 component to the O 3 -Ln 2 O 3 (Ln = one or more selected from Lu, Gd, Y, Dy, La) system, Ln 2 O 3 found a high-density glass that is practically stable even in the range of 16 to 45 mol%, and further found that scintillation was performed by doping with a Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Cr, or Mn component as an activator. The present invention has been made.
That is, a preferred embodiment of the present invention is represented by the following configuration.
(Constitution 1) Containing more than 10.2% of Ln 2 O 3 component by mass%, provided that Ln = one or more selected from Lu, Gd, Y, Dy, La, and a density of 3.0 g / Fluorescent glass or scintillator glass characterized by being cm 3 or more.
(Configuration 2) Containing more than 2.8% of Ln 2 O 3 component in mol%, provided that Ln = one or more selected from Lu, Gd, Y, Dy, La, and a density of 3.0 g / Fluorescent glass or scintillator glass characterized by being cm 3 or more.
(Configuration 3) In mass%,
SiO 2 5-50%, and Ga 2 O 3 + GeO 2 1-25%, and BaO 10-40%, and Gd 2 O 3 + Lu 2 O 3 16-45%, and Tb 2 O 3 + Ce 2 O 3 0 .01-20%,
And
B 2 O 3 0~45%, and / or P 2 O 5 0~10%, and / or Y 2 O 3 + La 2 O 3 0~20%, and / or RO 0%
However, at least one selected from R = Mg, Ca, Sr, Zn and / or Rn 2 O 0-15%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%, and / or X 2 O 3 0-5%
However, X = Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or one or more types selected from Mn,
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 1, wherein each of the components is contained.
(Configuration 4) In mass%,
SiO 2 5 to 50%, and Ga 2 O 3 1~25%, and BaO 10 to 40%, and Gd 2 O 3 + Lu 2 O 3 16~45%, and Tb 2 O 3 + Ce 2 O 3 0.01 ~ 20%
And
B 2 O 3 0~45%, and / or P 2 O 5 0~10%, and / or Y 2 O 3 + La 2 O 3 0~20%, and / or RO 0%
However, at least one selected from R = Mg, Ca, Sr, Zn and / or Rn 2 O 0-15%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%, and / or X 2 O 3 0-5%
However, X = Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or one or more types selected from Mn,
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 1, wherein each of the components is contained.
(Configuration 5) In mass%,
SiO 2 5-50%, and GeO 2 1-25%, and BaO 10-40%, and Gd 2 O 3 + Lu 2 O 3 16-45%, and Tb 2 O 3 + Ce 2 O 3 0.01-20 %,
And
B 2 O 3 0~45%, and / or P 2 O 5 0~10%, and / or Y 2 O 3 + La 2 O 3 0~20%, and / or RO 0%
However, at least one selected from R = Mg, Ca, Sr, Zn and / or Rn 2 O 0-15%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%, and / or X 2 O 3 0-5%
However, X = Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or one or more types selected from Mn,
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 1, wherein each of the components is contained.
(Constitution 6) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of constitutions 1, 3, 4, or 5, characterized by containing 0.5 to 8% of a P 2 O 5 component by mass%.
(Arrangement 7) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of Arrangements 3, 4, or 6, wherein a part of the Ga 2 O 3 component is replaced with an Al 2 O 3 component.
(Configuration 8) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of configurations 3, 4, 6, or 7, wherein a part of the Ga 2 O 3 component is replaced with an AlF 3 component or a GaF 3 component.
(Configuration 9) characterized in that Ln 2 O 3 component in glass, wherein Ln = Y, La, Dy, Gd, Lu is replaced with one or more selected from LnF 3 component consisting of the same cation component, The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of configurations 1, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, wherein the substitution rate is 60% by mass or less with respect to the content of the Ln 2 O 3 component before substitution.
(Configuration 10) SiO 2 1~60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~65%, and GeO 2 + Ga 2 O 3 1~40 %, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 2, which contains each of the following components.
(Configuration 11) 1 mol% SiO 2 1-60% and B 2 O 3 1-60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~60%, and GeO 2 + Ga 2 O 3 1~40 %, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, La, and X 2 O 3 0.01 to 15%,
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 2, which contains each of the following components.
(Configuration 12) SiO 2 1~60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~60%, and Ga 2 O 3 1~40%, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 2, which contains each of the following components.
(Configuration 13) SiO 2 1~60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~60%, and GeO 2 1 to 40%, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
The fluorescent glass or scintillator glass according to Configuration 2, which contains each of the following components.
(Arrangement 14) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of Arrangements 2, 10, 11, 12, or 13, characterized by containing 0.5 to 8% of P 2 O 5 component in mol% .
(Configuration 15) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of Configurations 10 to 14, wherein one or two of the Ga 2 O 3 component and the GeO 2 component are replaced with an Al 2 O 3 component. .
(Configuration 16) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of configurations 10, 11, 12, 14, or 15, wherein a part of Ga 2 O 3 is replaced with GaF 3 or AlF 3 .
(Structure 17) Ln 2 O 3 component, wherein one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu are replaced with LnF 3 component, and the substitution rate is Ln 2 before substitution The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of configurations 2, 10, 11, 12, 13, 14, 15, or 16, which is 60 mol% or less based on the total content of O 3 components.
(Structure 18) X 2 O 3 component, wherein X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, Mn, or a part or all of one or more selected from Xb 3 is replaced with XF 3 component The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of configurations 10 to 17.
(Arrangement 19) The fluorescent glass according to any one of Arrangements 2, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, or 18, wherein the density is 4.0 g / cm 3 or more. Scintillator glass.
(Configuration 20) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of Configurations 1 to 19, wherein the decay time is 5 ms or less.
(Arrangement 21) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of Arrangements 1 to 20, which contains a Ce component and has a decay time of 1 μs or less.
(Configuration 22) The fluorescent glass or scintillator glass according to any one of configurations 1 to 21 used as a scintillator.
(Configuration 23) A radiation measurement apparatus using the fluorescent glass according to any one of Configurations 1 to 22.
(Configuration 24) A CT apparatus using the fluorescent glass according to any one of Configurations 1 to 22.
According to the present invention, the Ln 2 O 3 component (however, one or more selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, La) is contained in an amount exceeding 10.2% by mass%, or in mol% It is possible to provide a fluorescent glass or a scintillator glass that contains more than 2.8% and has a high density of 3.0 g / cm 3 or more.
In particular, according to the configurations 3 to 9, 20, 21, and 22 of the present invention, a large amount of Gd 2 O 3 component or Lu 2 O 3 component is introduced into the silicate glass and further doped with Tb or Ce ions. It is possible to provide a practically stable fluorescent glass, particularly a scintillator glass, which has high density and high light transparency from the ultraviolet region to the near infrared region, and which is scintillated with high luminous efficiency by excitation of X-rays.
In particular, according to the configurations of the present invention from 10 to 19, 20, 21, and 22, rare earth oxidation such as Lu 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Gd 2 O 3 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 components, etc. A practically stable fluorescent glass that can contain 16 mol% or more of a substance, can be further doped with Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, Mn ions, and realizes high density and high luminous efficiency at the same time, In particular, a scintillator glass can be provided.
Furthermore, a radiation measuring apparatus and a CT apparatus can be obtained using the fluorescent glass or scintillator glass of the present invention, and can be manufactured at a lower cost than using a single crystal scintillator.

図1は、波長278nmの光で励起する時の実施例1と比較例1の発光スペクトルである。横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)である。
図2は、実施例10のガラスの透過率曲線である。横軸は波長(nm)、縦軸は透過率(%)である。
図3は、実施例10、12のガラスとシンチレータ単結晶BiGe12(BGO)の励起スペクトルである。横軸は励起波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)であり、実施例10、12の励起バンドは蛍光波長545nmをモニターしたときのもので、BGOの励起バンドは蛍光波長486nmをモニターした時のものである。
図4は、実施例10、12のガラスとシンチレータ単結晶BiGe12(BGO)の蛍光スペクトルである。横軸は蛍光波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)であり、実施例10、12の発光強度は励起波長260nmを用いた時のもので、BGOの発光強度は励起波長295nmを用いた時のものである。
FIG. 1 shows emission spectra of Example 1 and Comparative Example 1 when excited with light having a wavelength of 278 nm. The horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit).
FIG. 2 is a transmittance curve of the glass of Example 10. The horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents transmittance (%).
FIG. 3 is an excitation spectrum of the glass of Examples 10 and 12 and the scintillator single crystal Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO). The horizontal axis is the excitation wavelength (nm), the vertical axis is the emission intensity (arbitrary unit), the excitation bands in Examples 10 and 12 are those when the fluorescence wavelength is monitored at 545 nm, and the excitation band for BGO is the fluorescence wavelength at 486 nm. It is the one when monitoring.
FIG. 4 is a fluorescence spectrum of the glass of Examples 10 and 12 and scintillator single crystal Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO). The horizontal axis is the fluorescence wavelength (nm), the vertical axis is the emission intensity (arbitrary unit), the emission intensity of Examples 10 and 12 is the one when the excitation wavelength is 260 nm, and the emission intensity of BGO is the excitation wavelength of 295 nm. When used.

本発明の蛍光ガラスについて説明する。 本発明のガラスにおいて、Ln成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの密度の増大に大きく寄与し、本発明の目的達成に欠かせない成分である。これら成分の1種または2種以上の含有量の合計の下限を質量%で10.2を超えて、またはmol%で2.8%を超えて含有させることにより、本発明の蛍光ガラスの密度を3.0g/cm以上とすることができる。
本発明の3から9までの構成のガラスの組成を上記のように限定した理由について以下に述べる。以下、各成分の含有量の説明については、特に明記しない限りは質量%で表わすものとする。
SiO成分はガラス形成酸化物で、安定なガラスを得るのに必須の成分である。安定なガラスを得るためには含有量の下限は5%とすることが好ましく、10%とすることがより好ましく、15%とすることが最も好ましい。また、ガラスが所望の高密度に達するためには含有量の上限は50%とすることが好ましく、46%とすることがより好ましく、42%とすることが最も好ましい。
成分はガラスの溶融性と安定性に効果があるので、任意に添加し得る成分である。これらの効果を得るためには含有量の下限を3%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましい。また、所望の高密度のガラスを得るためには含有量の上限は45%とすることが好ましく、40%とすることがより好ましく、35%とすることが最も好ましい。
Ga成分またはGeO成分はガラスの密度の向上、ガラスの融点の低下、ガラスの安定性と溶融性の改善に効果を有すると同時に、ガラス中のGd成分またはLu成分の含有量の増加に大きく寄与するので、本発明のガラスを得るためにずれかが必要不可欠である。前記効果を十分に得るためには、これらのうちのどちらか1種のみを導入する場合の含有量または2種合計の含有量の下限は1%とすることが好ましく、1.3%とすることがより好ましく、1.6%とすることが最も好ましい。
また、ガラスが良好な溶融性を得るため、およびガラス化しやすくするためにGaO3成分の含有量の上限は25%とすることが好ましく、20%とすることがより好ましく、15%とすることが最も好ましい。GeO成分はその量が多いほどガラスの形成に有利であるが、非常に高価な成分であるためその含有量の上限は25%とすることが好ましく、20%とすることがより好ましく、15%とすることが最も好ましい。この二つの成分は単独でガラス中に導入しても本発明の目的の達成が可能であるが、同時に導入するとより効果的である。これら2成分の1種または2種合計の含有量の上限は25%とすることが好ましく、20%とすることがより好ましく、15%とすることが最も好ましい。
また、Al成分はガラスの溶融性の改善に効果があり、Ga成分の一部と置き換える形でガラス中に導入することができる任意成分である。ガラスの密度を低下させないためには部分的に置き換えることが好ましい。具体的にはGa成分と置き換えるAl成分の置換率の上限は、置換前のGa成分の含有量に対して90質量%とすることが好ましく、85質量%とすることがより好ましく、80質量%とすることが最も好ましい。
成分は任意に添加し得る成分であり、ガラスの安定性を向上させる効果を有する。特に発光イオンであるTb3+をその状態に維持するのに有利であるので、添加するのが望ましい。それらの効果を充分に得るためには含有量の下限を0.5%とすることがより好ましく、1%とすることが最も好ましい。含有量の好ましい上限は10%であり、その値を超えると、ガラスの安定性がかえって悪くなる。より好ましい上限は8%であり、最も好ましい上限は6%である。
BaO成分は後述のGd成分またはLu成分と共にガラスの密度の増大に寄与し、更にガラスの安定性と溶融性の向上に効果があるので、本発明の目的達成に欠かせない成分である。前記効果を十分に得るためには含有量の下限を10%とすることが好ましく、11%とすることがより好ましく、12%とすることが最も好ましい。ただし含有量の好ましい上限は40%であり、その値を超えると後述のGd成分またはLu成分の含有量を減らす必要が生ずるため、密度が低下してしまう。より好ましい上限は35%であり、最も好ましい上限は30%である。
Gd成分またはLu成分はガラスの密度の増大に大きく寄与し、本発明の目的達成に欠かせない成分である。密度の高いガラスを得るためには、これら成分の1種または2種合計の含有量の下限を16%とすることが好ましく、19%とすることがより好ましく、22%とすることが最も好ましい。ただし、ガラス、の溶融性と安定性を向上させ、ガラス化するためには含有量の上限を45%とすることが好ましく、42%とすることがより好ましく、40%とすることが最も好ましい。
Luはガラスの密度を向上させる効果がきわめて高いので特に重要であり、GdとLnの含有量の合計に対してLu成分の含有量を5質量%以上とすることが最も好ましい。
La成分またはY成分はガラスの密度の向上に効果があるので、任意に添加し得る成分である。ただし、ガラスの良好な安定性を保つために含有量の合計の上限を20%とすることが好ましく、15%とすることがより好ましく、10%とすることが最も好ましい。
AlF成分またはGaF成分はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果がある任意に添加し得る成分で、特にGa成分の一部を置き換える形で添加するのは一番効果的である。ただしガラスの密度を高くするためには、Ga成分と置き換えるAlF成分またはGaF成分の置換率の上限は置換前のGa成分の量に対して90質量%とすることがより好ましく、80質量%とすることが最も好ましい。
LnF成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があり、同じカチオン成分からなるLn成分と置き換える形で任意に添加し得る成分であり、特にGd成分またはLu成分の一部を置き換える形で添加するのは最も効果的である。しかし、置き換えるLnF成分の置換率は、置換前のLn成分の含有量に対して多くても60質量%以下にすべきである。この値を超えると、ガラスの安定性が一段と低下してしまう。より好ましいLnF成分の置換率は、置換前のLn成分の含有量に対して50質量%以下であり、40質量%以下が最も好ましい。
フッ化物の導入は上記の効果のみならず、後述の発光イオンであるTb3+またはCe3+をその状態に維持するため還元剤としての効果を発揮するので、発光特性の向上に寄与する効果もある。
Tb3+またはCe3+イオンは発光中心の役割を果たす、本発明のガラスのシンチレーション特性の実現に欠かせないものである。これらのイオンはTb、Ce、CeOまたはフッ化物の形で導入することが可能である。TbまたはCeの形で導入する場合は、十分な発光強度を得るためにはこれら2成分の1種または2種合計の含有量の下限を0.01%とすることが好ましく、0.05%とすることがより好ましく、0.1%とすることが最も好ましい。ただし、濃度消光が起こると発光強度が激減してしまうため、1種または2種合計の含有量の上限は20%とすることが好ましく、18%とすることがより好ましく、15%とすることが最も好ましい。
上述のTb3+イオンの発光をより強くするために、増感剤としてPr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、Bi、Mn、Crなどの添加が可能である。しかし、最大の添加量はこれら成分の合計で5%以下に抑えるべきであり、その値を超えて添加するとかえって発光が弱くなる。なお、これらのイオンは上記のような酸化物の形以外にフッ化物または塩化物の形でガラスの中に導入してもよい。
RO成分(R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性の改善に効果があるので、任意に添加し得る成分である。この効果を得るためにはこれら成分の合計の含有量の下限は0.5%とすることがより好ましく、1%とすることが最も好ましい。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、合計の含有量の上限は10%とすることが好ましく、8%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましい。またRO成分はMgOとすることが最も好ましい。
RnO成分(Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上)もまた、ガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性の改善に効果があるので、任意に添加し得る成分である。この効果を得るためにはこれら成分の含有量の合計の下限は1%とすることがより好ましく、3%とすることが最も好ましい。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、含有量の合計の上限は15%とすることが好ましく、12%とすることがより好ましく、10%とすることが最も好ましい
ZrO、SnO、NbとTaの各成分はガラスの密度を高める効果がある任意成分であり、より高い密度のガラスを得るには添加するのが望ましいが、多量の添加はガラスの溶融性が悪くなり、ガラス化しなくなる傾向が強くなるため、これら成分の1種または2種以上の含有量の合計は上限を8%とすることが好ましく、5%とすることがより好ましく、3%とすることが最も好ましい。
As成分またはSb成分はガラス溶融の際の清澄剤として、または前述した発光中心となるTb3+またはCe3+がその状態を保つための還元剤としての効果を兼ねるので任意に添加し得るが、これらの1種または2種の合計量は5%以下で十分である。より好ましい合計量の上限は3%である。
本発明の構成3から構成9までのガラスは、その組成が質量%で表わされているため直接的にmol%の記載で表せるものではないが、構成3から構成9までのガラスについて述べた各成分の効果を奏するためには、mol%表示よる各成分の含有量は概ね以下の範囲となる。
SiO成分はガラス形成酸化物で、安定なガラスを得るのに必須の成分である。安定なガラスを得るためには含有量の下限は5mol%とすることが好ましく、10mol%とすることがより好ましく、15mol%とすることが最も好ましい。また、ガラスが所望の高密度に達するためには含有量の上限は65mol%とすることが好ましく、61mol%とすることがより好ましく、59mol%とすることが最も好ましい。
成分はガラスの溶融性と安定性に効果があるので、任意に添加し得る成分である。これらの効果を得るためには含有量の下限を4.5mol%とすることがより好ましく、7.5mol%とすることが最も好ましい。また、所望の高密度のガラスを得るためには含有量の上限は60mol%とすることが好ましく、50mol%とすることがより好ましく、40mol%とすることが最も好ましい。
Ga成分またはGeO成分はガラスの密度の向上、ガラスの融点の低下、ガラスの安定性と溶融性の改善に効果を有すると同時に、ガラス中のGd成分またはLu成分の含有量の増加に大きく寄与するので、本発明のガラスを得るためにずれかが必要不可欠である。前記効果を十分に得るためには、これらのうちのどちらか1種のみを導入する場合の含有量または2種合計の含有量の下限は0.5mol%とすることが好ましく、0.8mol%とすることがより好ましく、1.1mol%とすることが最も好ましい。
また、ガラスが良好な溶融性を得るため、およびガラス化しやすくするためにGa成分の含有量の上限は25mol%とすることが好ましく、18mol%とすることがより好ましく、11mol%とすることが最も好ましい。GeO成分はその量が多いほどガラスの形成に有利であるが、非常に高価な成分であるためその含有量の上限は38mol%とすることが好ましく、28mol%とすることがより好ましく、18mol%とすることが最も好ましい。この二つの成分は単独でガラス中に導入しても本発明の目的の達成が可能であるが、同時に導入するとより効果的である。これら2成分の1種または2種合計の含有量の上限は40mol%とすることが好ましく、30mol%とすることがより好ましく、25mol%とすることが最も好ましい。
また、Al成分はガラスの溶融性の改善に効果があり、Ga成分の一部と置き換える形でガラス中に導入することができる任意成分である。ただしガラスの密度を低下させないためには部分的に置き換えることがより好ましい。
具体的にはGa成分と置き換えるAl成分の置換率の上限は、置換前のGa成分の含有量に対して94mol%とすることが好ましく、91mol%とすることがより好ましく、88mol%とすることが最も好ましい。
成分は任意に添加し得る成分であり、ガラスの安定性を向上させる効果を有する。特に発光イオンであるTb3+をその状態に維持するのに有利であるので、添加するのが望ましい。それらの効果を得るためには含有量の下限を0.3mol%とすることがより好ましく、0.7mol%とすることが最も好ましい。含有量の好ましい上限は12mol%であり、その値を超えると、ガラスの安定性がかえって悪くなる。より好ましい上限は8mol%であり、最も好ましい上限は5mol%である。
BaO成分は後述のGd成分またはLu成分と共にガラスの密度の増大に寄与し、更にガラスの安定性と溶融性の向上に効果があるので、本発明の目的達成に欠かせない成分である。前記効果を十分に得るためには5mol%を超えて含有されることが好ましい。より好ましい含有量の下限は6mol%であり、最も好ましい含有量の下限は、7mol%である。ただし含有量の好ましい上限は50mol%であり、その値を超えると後述のGd成分またはLu成分の含有量を減らす必要が生ずるため、密度が低下してしまう。より好ましい上限は39mol%であり、最も好ましい上限は28mol%である。
Gd成分またはLu成分はガラスの密度の増大に大きく寄与し、本発明の目的達成に欠かせない成分である。密度の高いガラスを得るためには、これら成分の1種または2種合計の含有量の下限を5mol%とすることが好ましく、5.4mol%とすることがより好ましく、5.8mol%とすることが最も好ましい。ただし、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、ガラス化するためには含有量の上限を30mol%とすることが好ましく、23mol%とすることがより好ましく、16mol%とすることが最も好ましい。
Luはガラスの密度を向上させる効果がきわめて高いので特に重要であり、GdとLnの含有量の合計に対してLu成分の含有量を5mol%以上とすることが最も好ましい。
La成分またはY成分はガラスの密度の向上に効果があるので、任意に添加し得る成分である。ただし、ガラスの良好な安定性を保つために含有量の合計の上限を20mol%とすることが好ましく、15mol%とすることがより好ましく、10mol%とすることが最も好ましい。
AlF成分またはGaF成分はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果がある任意に添加し得る成分で、特にGa成分の一部を置き換える形で添加するのは一番効果的である。ただしガラスの密度を高くするためには、Ga成分と置き換えるAlF成分またはGaF成分の置換率の上限は置換前のGa成分の含有量に対して95mol%とすることがより好ましく、90mol%とすることが最も好ましい。
LnF成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があり、同じカチオン成分からなるLn成分と置き換える形で任意に添加し得る成分であり、特にGdO3成分またはLu成分の一部を置き換える形で添加するのは最も効果的である。しかし、置き換えるLnF成分の置換率は、置換前のLn成分の含有量に対して多くても70mol%以下にすべきである。この値を超えると、ガラスの安定性が一段と低下してしまう。より好ましいLnF成分の置換率は、置換前のLn成分の含有量に対して65mol%以下であり、50mol%以下が最も好ましい。
フッ化物の導入は上記の効果のみならず、後述の発光イオンであるTb3+またはCe3+をその状態に維持するために還元剤としての効果を発揮するので、発光特性の向上に寄与する効果もある。
Tb3+またはCe3+イオンは発光中心の役割を果たす、本発明のガラスのシンチレーション特性の実現に欠かせないものである。これらのイオンはTb、Ce、CeOまたはフッ化物の形で導入することが可能である。TbまたはCeの形で導入する場合は、十分な発光強度を得るためにはこれら2成分の1種または2種合計の含有量の下限を0.005mol%とすることが好ましく、0.01mol%とすることがより好ましく、0.05mol%とすることが最も好ましい。ただし、濃度消光が起こると発光強度が激減してしまうため、1種または2種合計の含有量の上限は15mol%とすることが好ましく、11mol%とすることがより好ましく、7mol%とすることが最も好ましい。
上述のTb3+イオンの発光をより強くするために、増感剤としてPr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、Bi、Mn、Crなどの添加が可能である。しかし、最大の添加量はこれら成分の合計で8mol%以下に抑えるべきであり、その値を超えて添加するとかえって発光が弱くなる。なお、これらのイオンは上記のような酸化物の形以外にフッ化物または塩化物の形でガラスの中に導入してもよい。
RO成分(R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性の改善に効果があるので、任意に添加し得る成分である。この効果を得るためにはこれら成分の合計の含有量の下限は2mol%とすることがより好ましく、4mol%とすることが最も好ましい。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、合計の含有量の上限は10mol%とすることが好ましく、9.6mol%とすることがより好ましく、9.2mol%とすることが最も好ましい。またRO成分はMgOとすることが最も好ましい。
RnO成分(Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上)もまた、ガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性の改善に効果があるので、任意に添加し得る成分である。この効果を得るためにはこれら成分の含有量の合計の下限は4mol%とすることがより好ましく、8mol%とすることが最も好ましい。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、含有量の合計の上限は20mol%とすることが好ましく、19.5mol%とすることがより好ましく、19mol%とすることが最も好ましい。
ZrO、SnO、NbとTaの各成分はガラスの密度を高める効果がある任意成分であり、より高い密度のガラスを得るには添加するのが望ましいが、多量の添加はガラスの溶融性が悪くなり、ガラス化しなくなる傾向が強くなるため、これら成分の1種または2種以上の含有量の合計は上限を5mol%とすることが好ましく、3mol%とすることがより好ましく、2mol%とすることが最も好ましい。
As成分またはSb成分はガラス溶融の際の清澄剤として、または前述した発光中心となるTb3+またはCe3+がその状態を保つための還元剤としての効果を兼ねるので任意に添加し得るが、これらの1種または2種の合計量は5mol%以下で十分である。より好ましい合計量の上限は3mol%である。
本発明の構成10から構成19までの構成の蛍光ガラスまたはシンチレータガラスの組成を上記のように限定した理由について以下に述べる。以下、各成分の含有量の説明については、特に明記しない限りはmol%で表わすものとする。
SiO成分およびB成分はガラス形成酸化物で、安定なガラスを得るのに必須の成分である。しかし、どちらかを単独でガラス中に導入させると、Ln成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)を高濃度にガラスの中に取り込ませるのは困難であるため、両成分共に導入しなければならない。
安定なガラスを得るためには、SiO成分の含有量の下限は1%とすることが好ましく、3%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましく、B成分の含有量の下限は1%とすることが好ましく、3%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましく、両成分の含有量の合計の下限は25%とすることが好ましく、30%とすることがより好ましく、35%とすることが最も好ましい。また、ガラスが所望の高密度に達するためには、SiO成分の含有量の上限は60%とすることが好ましく、55%とすることがより好ましく、50%とすることが最も好ましく、B成分の上限は60%とすることが好ましく、55%とすることがより好ましく、50%とすることが最も好ましく、両成分の含有量の合計の上限は65%とすることが好ましい。特に両成分の含有量の上限を60%とすると、Ln成分を20%以上含有させることができ、より高密度のガラスが得やすくなるためより好ましく、55%とすることが最も好ましい。
Ga成分またはGeO成分はガラスの密度の向上、ガラスの融点の低下、ガラスの安定性と溶融性の改善に効果を有すると同時に、ガラス中のLn成分含有量の増加に大きく寄与するので、本発明のガラスを得るためにいずれかが必要不可欠である。
前記効果を十分に得るためにはこれらのうちのどちらか1種のみを導入する場合の含有量または2種合計の含有量の下限は1%とすることが好ましく、2%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましい。
また、ガラスが良好な溶融性を得るため、およびガラス化しやすくするためにGa2O3成分の含有量の上限は40%とすることが好ましく、35%とすることがより好ましく、30%とすることが最も好ましい。GeO成分はその量が多いほどガラスの形成に有利であるが、非常に高価な成分であるためその含有量の上限は40%とすることが好ましく、35%とすることがより好ましく、30%とすることが最も好ましい。
以上の2成分は単独でガラス中に導入することも可能であるが、2成分共導入するとより効果的である。これら2成分の1種または2種合計の含有量の上限は40%とすることが好ましく、35%とすることがより好ましく、30%とすることが最も好ましい。
また、Ga成分およびGeO成分の1種または2種はAl成分で置き換えることができる。ただし完全に置き換えるとガラスの溶融性と安定が悪くなるので部分的に置き換えることがより好ましい。具体的には、Ga成分およびGeO成分の1種または2種と置き換えるAl成分の置換率を置換前のGa成分およびGeO成分の1種または2種の含有量の合計に対して95mol%以下に抑えることが好ましい。より好ましい置換率は90mol%以下で、最も好ましい置換率は85mol%以下である。
成分はガラスの安定性を向上させる効果を有する任意成分である。特に発光イオンであるTb3+またはCe3+をその状態に維持するのに有利であるので、添加するのが望ましい。それらの効果を得るためには含有量の下限を0.5%とすることがより好ましく、1%とすることが最も好ましい。含有量の好ましい上限は10%であり、その値を超えると、ガラスの安定性がかえって悪くなる。より好ましい上限は8%であり、最も好ましい上限は7%である。
Ln成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの密度の増大に大きく寄与し、本発明の目的達成に欠かせない成分である。これらの成分のうちの1種のみを含有させても所望のガラスを得ることができるが、2種以上を含有させると、ガラスの溶融性と安定性が更に向上する。また、密度の高いガラスを得るためには、これら成分の1種または2種以上の含有量の合計の下限を16%とすることが好ましく、20%とすることがより好ましく、25%とすることが最も好ましい。ただし、ガラス化するための良好な溶融性と安定性を保つためには、含有量の合計の上限を45%とすることが好ましく、43%とすることがより好ましく、42%とすることが最も好ましい。
これらの成分のうち、Luはガラスの密度を向上させる効果がきわめて高いので特に重要であり、Ln成分の含有量の合計に対してLu成分の含有量を5mol%以上とすることが最も好ましい。
AlF成分またはGaF成分はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があり、特にGaの一部を置き換える形で添加するのは最も効果的である。ただし、ガラスの安定性をより良好なものとするにはAlF成分またははGaF成分の置換率は、置換前のGa成分の含有量に対して、90mol%以下とすることがより好ましく80mol%以下とすることが最も好ましい。
LnF成分(Ln=Y、La、Day、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があり、特にLn成分の一部を置き換える形で添加するのは最も効果的である。しかし、LnF成分の置換率は、置換前のLn成分の含有量の合計に対して、多くても60mol%以下にすべきである。この値を超えると、ガラスの安定性が一段と低下してしまう。より好ましいLnF成分の置換率は置換前のLn成分の含有量の合計に対して55%以下であり、50%以下が最も好ましい。
フッ化物の導入は上記の効果のみならず、後述の発光イオンであるTb3+またはCe3+をその状態に維持するために還元剤としての効果を発揮するので、発光特性の向上に寄与する効果もある。
成分(X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上)は発光中心の役割を果たし、本発明のシンチレーション特性の実現に欠かせない成分である。これらの成分は発光波長が異なるので、単独でガラス中に導入することにより、いろいろな波長を有するシンチレータを実現できる。さらに2種(例えば、TbとCeイオン)をうまく組み合わせて導入すると、イオン同士のエネルギーの伝達が起こり、発光が大きく増幅されることもある。
十分な発光強度を得るためにはこれら成分の1種または2種以上の合計の含有量の下限を0.01%とすることが好ましく、0.02%とすることがより好ましく、0.05%とすることが最も好ましい。ただし、濃度消光が起こると発光強度が激減してしまうため、含有量の上限は15%とすることが好ましく、12%とすることがより好ましく、10%とすることが最も好ましい。
これら成分の中でもTb、Eu、Ce成分は発光中心としての効果が特に良好であるので、Pr、Na、Yb、Cr、Mnを含まず、X成分を全てTb、Eu、Ceのうちの1種または2種以上とすることが特に好ましい。
また、TbとCeの場合には、ガラスの中にそれぞれTb3+とTb4+、Ce3+とCe4+との二種類状態が存在し得るが、発光するのはTb3+またはCe3+であるので、還元剤を用いたり、若干還元雰囲気でガラスを作製するのが望ましい。なお、これらの発光イオンは上記のような酸化物の形以外にフッ化物または塩化物の形でガラスの中に導入してもよい。
上述のX成分(X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上)の全部または一部をXF成分と置き換えることによって、発光イオンをガラス中に導入することも可能である。ただし、ガラスの安定性をより良好なものとするにはXF成分の置換率は、置換前のX成分の含有量の合計に対して、90mol%以下とすることがより好ましく、80mol%以下とすることが最も好ましい。
上述の発光イオンの発光をより強くするために、増感剤としてSm、HO、Er、Tm、Bi成分などの添加が可能である。しかし、最大の添加量は3mol%以下に抑えるべきであり、その値を超えて添加するとかえって発光が弱くなる。
RO成分(R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性を改善する効果を有する任意に添加し得る成分である。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、含有量の合計の上限は5%とすることが好ましく、3%とすることがより好ましく、2%とすることが最も好ましい。
RnO成分(Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上)もまた、ガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性を改善する効果を有する、任意に添加し得る成分である。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、含有量の合計の上限は5%とすることが好ましく、3%とすることがより好ましく、2%とすることが最も好ましい。
ZrO、SnO、NbとTaの各成分の1種または2種以上はガラスの密度を高める効果を有する任意に添加し得る成分であるが、多量の添加はガラスの溶融性が悪くなり、ガラス化しなくなる傾向が強くなるため、これら成分の1種または2種以上の含有量の合計は上限を8%とすることが好ましく、6%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましい。
As成分またはSb成分はガラス溶融の際の清澄剤として、または前述した発光中心となるTb3+とCe3+イオンがその状態を保つための還元剤としての効果を兼ねるので添加し得るが、これらの1種または2種の合計量は5%以下で十分である。より好ましい合計量の上限は3%であり、最も好ましい合計量の上限は2%である。
本発明の構成10から構成19までのガラスは、その組成がmol%で表わされているため直接的に質量%の記載で表せるものではないが、本発明の質量%で表わされた構成10から構成19までの蛍光ガラスまたはシンチレータガラスがmol%で表わされた第1から第10までのガラスについて述べた各成分の効果を奏するためには、質量%表示よる各成分の含有量は概ね以下の範囲となる。
SiO成分またはB成分はガラス形成酸化物で、安定なガラスを得るのに必須の成分である。しかし、どちらかを単独でガラス中に導入させると、Ln成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)を高濃度にガラスの中に取り込ませるのは困難であるため、両成分共に導入しなければならない。
安定なガラスを得るためには、SiO成分の含有量の下限は2質量%とすることが好ましく、3質量%とすることがより好ましく、3.5質量%とすることが最も好ましく、B成分の含有量の下限は2%とすることが好ましく、3.5質量%とすることがより好ましく、4.5質量%とすることが最も好ましく、両成分の含有量の合計の下限は5質量%とすることが好ましく、7.5質量%とすることがより好ましく、1.0質量%とすることが最も好ましい。また、ガラスが所望の高密度に達するためには、SiO成分の含有量の上限は40質量%とすることが好ましく、30質量%とすることがより好ましく、20質量%とすることが最も好ましく、B成分の上限は40質量%とすることが好ましく、30質量%とすることがより好ましく、20質量%とすることが最も好ましく、両成分の含有量の合計の上限は45質量%とすることが好ましい。特に両成分の含有量の上限を40質量%とすると、Ln成分を35質量%以上含有させることができ、より高密度のガラスが得やすくなるためより好ましく、35質量%とすることが最も好ましい。
Ga成分またはGeO成分はガラスの密度の向上、ガラスの融点の低下、ガラスの安定性と溶融性の改善に効果を有すると同時に、ガラス中のLn成分含有量の増加に大きく寄与するので、本発明のガラスを得るためにいずれかが必要不可欠である。
前記効果を十分に得るためには、これらのうちのどちらか1種のみを導入する場合の含有量または2種合計の含有量の下限は0.5質量%とすることが好ましく、3質量%とすることがより好ましく、5質量%とすることが最も好ましい。
また、ガラスが良好な溶融性を得るため、およびガラス化しやすくするためにGa成分の含有量の上限は40質量%とすることが好ましく、34質量%とすることがより好ましく、28質量%とすることが最も好ましい。GeO成分はその量が多いほどガラスの形成に有利であるが、非常に高価な成分であるためその含有量の上限は40質量%とすることが好ましく、30質量%とすることがより好ましく、20質量%とすることが最も好ましい。
以上の2成分は単独でガラス中に導入することも可能であるが、2成分共導入するとより効果的である。これら2成分の1種または2種合計の含有量の上限は40質量%とすることが好ましく、34質量%とすることがより好ましく、28質量%とすることが最も好ましい。
また、Ga成分およびGeO成分の1種または2種はAl成分で置き換えることができる。ただし完全に置き換えるとガラスの溶融性と安定が悪くなるので部分的に置き換えることがより好ましい。具体的には、Ga成分およびGeO成分の1種または2種と置き換えるAl成分の置換率を置換前のGa成分およびGeO成分の1種または2種の含有量の合計に対して91質量%以下に抑えることが好ましい。より好ましい置換率は83質量%以下で、最も好ましい置換率は76質量%以下である。
成分はガラスの安定性を向上させる効果を有する任意成分である。特に発光イオンであるTb3+またはCe3+をその状態に維持するのに有利であるので、添加するのが望ましい。それらの効果を得るためには含有量の下限を0.4質量%とすることがより好ましく、0.7質量%とすることが最も好ましい。含有量の好ましい上限は8質量%であり、その値を超えると、ガラスの安定性がかえって悪くなる。より好ましい上限は7質量%であり、最も好ましい上限は6質量%である。
Ln成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの密度の増大に大きく寄与し、本発明の目的達成に欠かせない成分である。これらの成分のうちの1種のみを含有させても所望のガラスを得ることができるが、2種以上を含有させると、ガラスの溶融性と安定性が更に向上する。また、密度の高いガラスを得るためには、これら成分の1種または2種以上の含有量の合計の下限を30質量%とすることが好ましく、35質量%とすることがより好ましく、40質量%とすることが最も好ましい。ただし、ガラス化するための良好な溶融性と安定性を保つためには、含有量の合計の上限を80質量%とすることが好ましく、77質量%とすることがより好ましく、74質量%とすることが最も好ましい。
これらの成分のうち、Luはガラスの密度を向上させる効果がきわめて高いので特に重要であり、Ln成分の含有量の合計に対してLu成分の含有量を5質量%以上とすることが最も好ましい。
AlF成分またはGaF成分はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があり、特にGaの一部を置き換える形で添加するのは最も効果的である。ただし、ガラスの安定性をより良好なものとするにはAlF成分またはGaF成分の置換率は、置換前のGa成分の含有量に対して、86質量%以下とすることがより好ましく73質量%以下とすることが最も好ましい。
LnF成分(Ln=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があり、特にLn成分の一部を置き換える形で添加するのは最も効果的である。しかし、LnF成分の置換率は、置換前のLn成分の含有量の合計に対して、多くても47質量%以下にすべきである。この値を超えると、ガラスの安定性が一段と低下してしまう。より好ましいLnF成分の置換率は置換前のLn成分の含有量の合計に対して42質量%以下であり、37質量%以下が最も好ましい。
フッ化物の導入は上記の効果のみならず、後述の発光イオンであるTb3+またはCe3+をその状態に維持するために還元剤としての効果を発揮するので、発光特性の向上に寄与する効果もある。
成分(X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上)は発光中心の役割を果たし、本発明のシンチレーション特性の実現に欠かせない成分である。これらの成分は発光波長が異なるので、単独でガラス中に導入することにより、いろいろな波長を有するシンチレータを実現できる。さらに2種(例えば、TbとCeイオン)をうまく組み合わせて導入すると、イオン同士のエネルギーの伝達が起こり、発光が大きく増幅されることもある。
十分な発光強度を得るためにはこれら成分の1種または2種以上の合計の含有量の下限を0.005質量%とすることが好ましく、0.07質量%とすることがより好ましく、0.03質量%とすることが最も好ましい。ただし、濃度消光が起こると発光強度が激減してしまうため、含有量の上限は30質量%未満とすることが好ましく、27質量%とすることがより好ましく、24質量%とすることが最も好ましい。
これら成分の中でもTb、Eu、Ce成分は発光中心としての効果が特に良好であるので、Pr、Nd、Yb、Cr、Mnを含まず、X成分を全てTb、Eu、Ceのうちの1種または2種以上とすることが特に好ましい。
また、TbとCeの場合には、ガラスの中にそれぞれTb3+とTb4+、Ce3+とCe4+との二種類状態が存在し得るが、発光するのはTb3+またはCe3+であるので、還元剤を用いたり、若干還元雰囲気でガラスを作製するのが望ましい。なお、これらの発光イオンは上記のような酸化物の形以外にフッ化物または塩化物の形でガラスの中に導入してもよい。
上述のX成分(X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上)の全部または一部をXF成分と置き換えることによって、発光イオンをガラス中に導入することも可能である。ただし、ガラスの安定性をより良好なものとするにはXF成分の置換率は、置換前のX成分の含有量の合計に対して、84質量%以下とすることがより好ましく70質量%以下とすることが最も好ましい。
上述の発光イオンの発光をより強くするために、増感剤としてSm、Ho、Er、Tm、Bi成分などの添加が可能である。しかし、最大の添加量は10質量%以下に抑えるべきであり、その値を超えて添加するとかえって発光が弱くなる。
RO成分(R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、)はガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性を改善する効果を有する、任意に添加し得る成分である。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、含有量の合計の上限は5質量%とすることが好ましく、3質量%とすることがより好ましく、2質量%とすることが最も好ましい。
RnO成分(Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上)もまた、ガラスの融点を下げ、ガラスの溶融性を改善する効果を有する、任意に添加し得る成分である。ただし、ガラスの良好な安定性を保つため、含有量の合計の上限は5質量%とすることが好ましく、3質量%とすることがより好ましく、2質量%とすることが最も好ましい。
ZrO、SnO、NbとTaの各成分の1種または2種以上はガラスの密度を高める効果を有する任意に添加し得る成分であるが、多量の添加はガラスの溶融性が悪くなり、ガラス化しなくなる傾向が強くなるため、これら成分の1種または2種以上の含有量の合計は上限を5質量%とすることが好ましく、3質量%とすることがより好ましく、2質量%とすることが最も好ましい。
As成分またはSb成分はガラス溶融の際の清澄剤として、または前述した発光中心となるTb3+とCe3+イオンがその状態を保つための還元剤としての効果を兼ねるので添加し得るが、これらの1種または2種の合計量は5質量%以下で十分である。より好ましい合計量の上限は3質量%であり、最も好ましい合計量の上限は2質量%である。
次に本発明の構成1から構成22のガラスの密度について説明する。本発明のガラスは3.0g/cm以上の高い密度を有するものであるが、本発明のガラスがシンチレータとして必要な放射線の吸収率を有するためには、ガラスの密度が4.0g/cm3以上であると好ましく、4.2g/cm以上であるとより好ましく、4.5g/cm3以上であると最も好ましい。
本発明の構成1から構成22のガラスにおいて、Ti、V、Fe、Co、Niの各成分はガラス中に導入しても良好なシンチレータ特性が得られない。本発明のガラスは、含有される他の成分による構成で上述の特性とガラスとしての安定性を兼ね備えているので、これら成分を実質的に含有しないことが好ましい。
また、Pb成分は近年有害な化学物質として仕様を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、および製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされるため、含有しないことが好ましい。
なお、本明細書において実質的に含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
次に本発明の構成1から構成22の蛍光ガラスまたはシンチレータガラスの発光の減衰時間について説明する。減衰時間とは最強の発光ピーク波長をモニタし、その発光強度が励起を止めてから1/e(36.8%)になるまでの時間をいう。本発明の蛍光ガラスまたはシンチレータガラスの減衰時間は減衰時間が5ms以下であり、特にCe成分がガラス中に含有される場合には1μs以下の減衰時間を実現することが出来る。
本発明の高密度の蛍光ガラス、またはシンチレータガラスは、以下の方法により製造することができる。すなわち、各出発原料を所定量秤量し、均一に混合した後、白金坩堝や石英坩堝やアルミナ坩堝などに入れて、電気炉で1300℃〜1580℃、より好ましくは1300〜1550℃、で2〜10時間溶解する。その後、ガラス溶液を金型に流し込み、所定の形状に成形し、ガラスを得る。ガラスは空気中で作製しても多くのTbイオンがTb3+として存在するが、還元剤を用いたり、弱還元雰囲気で作製するのがより好ましい。Ceを含有するガラスの場合は、空気中で作製すると発光するイオンCe3+に対して発光しないイオンCe4+の割合が多くなるので、還元剤を用いたり、還元雰囲気で作製するのが望ましい。
The fluorescent glass of the present invention will be described. In the glass of the present invention, Ln 2 O 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) greatly contributes to an increase in the density of the glass and is an essential component for achieving the object of the present invention. The density of the fluorescent glass of the present invention is obtained by containing the lower limit of the total content of one or more of these components in excess of 10.2 by mass% or more than 2.8% in mol%. 3.0 g / cm 3 This can be done.
The reason why the composition of the glass having the configurations of 3 to 9 of the present invention is limited as described above will be described below. Hereinafter, the content of each component is expressed in mass% unless otherwise specified.
SiO 2 The component is a glass-forming oxide and is an essential component for obtaining a stable glass. In order to obtain stable glass, the lower limit of the content is preferably 5%, more preferably 10%, and most preferably 15%. In order for the glass to reach a desired high density, the upper limit of the content is preferably 50%, more preferably 46%, and most preferably 42%.
B 2 O 3 Since the component has an effect on the meltability and stability of the glass, it can be optionally added. In order to obtain these effects, the lower limit of the content is more preferably 3%, and most preferably 5%. In order to obtain a desired high-density glass, the upper limit of the content is preferably 45%, more preferably 40%, and most preferably 35%.
Ga 2 O 3 Component or GeO 2 The components are effective in improving the density of the glass, lowering the melting point of the glass, and improving the stability and meltability of the glass. 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 Since it greatly contributes to an increase in the content of components, a deviation is indispensable for obtaining the glass of the present invention. In order to obtain the effect sufficiently, the lower limit of the content when only one of these is introduced or the total content of the two types is preferably 1%, and is 1.3% Is more preferable, and 1.6% is most preferable.
In order to obtain good meltability of glass and to facilitate vitrification, Ga 2 The upper limit of the content of the O3 component is preferably 25%, more preferably 20%, and most preferably 15%. GeO 2 The larger the amount of the component, the more advantageous for the formation of glass. However, since it is a very expensive component, the upper limit of its content is preferably 25%, more preferably 20%, and 15%. Most preferably. These two components can achieve the object of the present invention by introducing them alone into the glass, but it is more effective if they are introduced simultaneously. The upper limit of the content of one or two of these two components is preferably 25%, more preferably 20%, and most preferably 15%.
Al 2 O 3 The component is effective in improving the meltability of the glass, Ga 2 O 3 It is an optional component that can be introduced into the glass in the form of replacing some of the components. In order not to reduce the density of the glass, partial replacement is preferable. Specifically, Ga 2 O 3 Al to replace ingredients 2 O 3 The upper limit of the component substitution rate is Ga before substitution. 2 O 3 It is preferable to set it as 90 mass% with respect to content of a component, It is more preferable to set it as 85 mass%, It is most preferable to set it as 80 mass%.
P 2 O 5 A component is a component which can be added arbitrarily and has the effect of improving the stability of the glass. Especially Tb which is a luminescent ion 3+ It is desirable to add it because it is advantageous to maintain the state in that state. In order to sufficiently obtain these effects, the lower limit of the content is more preferably 0.5%, and most preferably 1%. The upper limit with preferable content is 10%, and when it exceeds the value, stability of glass will worsen on the contrary. A more preferred upper limit is 8%, and a most preferred upper limit is 6%.
The BaO component is Gd described later. 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 It contributes to the increase in the density of the glass together with the components, and further has an effect of improving the stability and meltability of the glass, so that it is an essential component for achieving the object of the present invention. In order to sufficiently obtain the effect, the lower limit of the content is preferably 10%, more preferably 11%, and most preferably 12%. However, the preferable upper limit of the content is 40%. 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 Since it is necessary to reduce the content of components, the density is lowered. A more preferred upper limit is 35%, and a most preferred upper limit is 30%.
Gd 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 The component greatly contributes to the increase in the density of the glass and is an indispensable component for achieving the object of the present invention. In order to obtain a high-density glass, the lower limit of the total content of one or two of these components is preferably 16%, more preferably 19%, and most preferably 22%. . However, the upper limit of the content is preferably 45%, more preferably 42%, and most preferably 40% in order to improve the meltability and stability of the glass and vitrify it. .
Lu 2 O 3 Is particularly important because it has an extremely high effect of increasing the density of the glass. 2 O 3 And Ln 2 O 3 Lu for the total content of 2 O 3 Most preferably, the content of the components is 5% by mass or more.
La 2 O 3 Ingredient or Y 2 O 3 Since the component is effective in improving the density of the glass, it can be arbitrarily added. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%.
AlF 3 Component or GaF 3 The component is an optional component that lowers the melting point of the glass and is effective in improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is most effective to add in the form of replacing some of the ingredients. However, in order to increase the density of the glass, Ga 2 O 3 AlF to replace ingredients 3 Component or GaF 3 The upper limit of the component substitution rate is Ga before substitution. 2 O 3 It is more preferable to set it as 90 mass% with respect to the quantity of a component, and it is most preferable to set it as 80 mass%.
LnF 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) lowers the melting point of the glass and is effective in improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is a component that can be optionally added in the form of replacing the component, especially Gd 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 It is most effective to add in the form of replacing some of the components. But replace LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution. 2 O 3 It should be at most 60% by mass relative to the content of the components. If this value is exceeded, the stability of the glass will be further reduced. More preferred LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution. 2 O 3 It is 50 mass% or less with respect to content of a component, and 40 mass% or less is the most preferable.
The introduction of fluoride not only has the above effect but also Tb which is a luminescent ion described later. 3+ Or Ce 3+ Since the effect as a reducing agent is exhibited in order to maintain the state in that state, there is also an effect that contributes to the improvement of the light emission characteristics.
Tb 3+ Or Ce 3+ Ions are indispensable for realizing the scintillation characteristics of the glass of the present invention, which plays a role of emission center. These ions are Tb 2 O 3 , Ce 2 O 3 , CeO 2 Alternatively, it can be introduced in the form of fluoride. Tb 2 O 3 Or Ce 2 O 3 In order to obtain a sufficient light emission intensity, the lower limit of the content of one or two of these two components is preferably 0.01%, and 0.05%. Is more preferable and 0.1% is most preferable. However, since the emission intensity is drastically reduced when concentration quenching occurs, the upper limit of the content of one or two types is preferably 20%, more preferably 18%, and more preferably 15%. Is most preferred.
Tb mentioned above 3+ In order to increase the luminescence of ions, Pr as a sensitizer 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Cr 2 O 3 Etc. can be added. However, the maximum addition amount should be suppressed to 5% or less in total of these components. If the addition amount exceeds that value, light emission is weakened. These ions may be introduced into the glass in the form of fluoride or chloride in addition to the oxide form as described above.
The RO component (one or more selected from R = Mg, Ca, Sr, and Zn) is an ingredient that can be arbitrarily added because it lowers the melting point of the glass and improves the meltability of the glass. In order to obtain this effect, the lower limit of the total content of these components is more preferably 0.5%, and most preferably 1%. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5%. The RO component is most preferably MgO.
Rn 2 The O component (one or more selected from Rn = Li, Na, K, and Cs) is also a component that can be optionally added because it lowers the melting point of the glass and improves the meltability of the glass. In order to obtain this effect, the lower limit of the total content of these components is more preferably 1%, and most preferably 3%. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 15%, more preferably 12%, and most preferably 10%.
ZrO 2 , SnO 2 , Nb 2 O 5 And Ta 2 O 5 These components are optional components that have the effect of increasing the density of the glass, and it is desirable to add them in order to obtain a glass with a higher density. Therefore, the upper limit of the total content of one or more of these components is preferably 8%, more preferably 5%, and most preferably 3%.
As 2 O 3 Ingredient or Sb 2 O 3 The component is Tb that serves as a clarifier during glass melting or the above-described emission center. 3+ Or Ce 3+ However, the total amount of one or two of them is sufficient to be 5% or less. A more preferable upper limit of the total amount is 3%.
Although the glass of composition 3 to composition 9 of the present invention cannot be represented by the description of mol% directly because the composition is represented by mass%, the glass of composition 3 to composition 9 has been described. In order to achieve the effect of each component, the content of each component by mol% display is generally in the following range.
SiO 2 The component is a glass-forming oxide and is an essential component for obtaining a stable glass. In order to obtain stable glass, the lower limit of the content is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%, and most preferably 15 mol%. In order for the glass to reach a desired high density, the upper limit of the content is preferably 65 mol%, more preferably 61 mol%, and most preferably 59 mol%.
B 2 O 3 Since the component has an effect on the meltability and stability of the glass, it can be optionally added. In order to obtain these effects, the lower limit of the content is more preferably 4.5 mol%, and most preferably 7.5 mol%. In order to obtain a desired high-density glass, the upper limit of the content is preferably 60 mol%, more preferably 50 mol%, and most preferably 40 mol%.
Ga 2 O 3 Component or GeO 2 The components are effective in improving the density of the glass, lowering the melting point of the glass, and improving the stability and meltability of the glass. 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 Since it greatly contributes to an increase in the content of components, a deviation is indispensable for obtaining the glass of the present invention. In order to sufficiently obtain the above effect, the lower limit of the content when only one of these is introduced or the total content of the two types is preferably 0.5 mol%, 0.8 mol% It is more preferable to set it as 1.1 mol%.
In order to obtain good meltability of glass and to facilitate vitrification, Ga 2 O 3 The upper limit of the component content is preferably 25 mol%, more preferably 18 mol%, and most preferably 11 mol%. GeO 2 The higher the amount of the component, the more advantageous it is for glass formation. However, since it is a very expensive component, the upper limit of its content is preferably 38 mol%, more preferably 28 mol%, and 18 mol%. Most preferably. These two components can achieve the object of the present invention by introducing them alone into the glass, but it is more effective if they are introduced simultaneously. The upper limit of the content of one or two of these two components is preferably 40 mol%, more preferably 30 mol%, and most preferably 25 mol%.
Al 2 O 3 The component is effective in improving the meltability of the glass, Ga 2 O 3 It is an optional component that can be introduced into the glass in the form of replacing some of the components. However, in order not to reduce the density of the glass, partial replacement is more preferable.
Specifically, Ga 2 O 3 Al to replace ingredients 2 O 3 The upper limit of the component substitution rate is Ga before substitution. 2 O 3 It is preferable to set it as 94 mol% with respect to content of a component, It is more preferable to set it as 91 mol%, It is most preferable to set it as 88 mol%.
P 2 O 5 A component is a component which can be added arbitrarily and has the effect of improving the stability of the glass. Especially Tb which is a luminescent ion 3+ It is desirable to add it because it is advantageous to maintain the state in that state. In order to obtain these effects, the lower limit of the content is more preferably 0.3 mol%, and most preferably 0.7 mol%. The upper limit with preferable content is 12 mol%, and when the value is exceeded, the stability of glass will worsen on the contrary. A more preferred upper limit is 8 mol%, and a most preferred upper limit is 5 mol%.
The BaO component is Gd described later. 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 It contributes to the increase in the density of the glass together with the components, and further has an effect of improving the stability and meltability of the glass, so that it is an essential component for achieving the object of the present invention. In order to obtain the effect sufficiently, it is preferable to contain more than 5 mol%. A more preferable lower limit of the content is 6 mol%, and a most preferable lower limit of the content is 7 mol%. However, the preferable upper limit of the content is 50 mol%, and if the value is exceeded, Gd described later 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 Since it is necessary to reduce the content of components, the density is lowered. A more preferred upper limit is 39 mol%, and a most preferred upper limit is 28 mol%.
Gd 2 O 3 Ingredient or Lu 2 O 3 The component greatly contributes to the increase in the density of the glass and is an indispensable component for achieving the object of the present invention. In order to obtain a glass having a high density, the lower limit of the total content of one or two of these components is preferably 5 mol%, more preferably 5.4 mol%, and 5.8 mol%. Most preferred. However, the upper limit of the content is preferably 30 mol%, more preferably 23 mol%, and most preferably 16 mol% in order to improve the meltability and stability of the glass and vitrify it.
Lu 2 O 3 Is particularly important because it has an extremely high effect of increasing the density of the glass. 2 O 3 And Ln 2 O 3 Lu for the total content of 2 O 3 The component content is most preferably 5 mol% or more.
La 2 O 3 Ingredient or Y 2 O 3 Since the component is effective in improving the density of the glass, it can be arbitrarily added. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 20 mol%, more preferably 15 mol%, and most preferably 10 mol%.
AlF 3 Component or GaF 3 The component is an optional component that lowers the melting point of the glass and is effective in improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is most effective to add in the form of replacing some of the ingredients. However, in order to increase the density of the glass, Ga 2 O 3 AlF to replace ingredients 3 Component or GaF 3 The upper limit of the component substitution rate is Ga before substitution. 2 O 3 More preferably, it is 95 mol% with respect to content of a component, and it is most preferable to set it as 90 mol%.
LnF 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) lowers the melting point of the glass and is effective in improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is a component that can be optionally added in the form of replacing the component, especially Gd 2 O3 component or Lu 2 O 3 It is most effective to add in the form of replacing some of the components. But replace LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution. 2 O 3 It should be at most 70 mol% with respect to the content of the components. If this value is exceeded, the stability of the glass will be further reduced. More preferred LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution. 2 O 3 It is 65 mol% or less with respect to content of a component, and 50 mol% or less is the most preferable.
The introduction of fluoride not only has the above effect but also Tb which is a luminescent ion described later. 3+ Or Ce 3+ Since the effect as a reducing agent is exhibited in order to maintain the state in this state, there is also an effect that contributes to the improvement of the light emission characteristics.
Tb 3+ Or Ce 3+ Ions are indispensable for realizing the scintillation characteristics of the glass of the present invention, which plays a role of emission center. These ions are Tb 2 O 3 , Ce 2 O 3 , CeO 2 Alternatively, it can be introduced in the form of fluoride. Tb 2 O 3 Or Ce 2 O 3 In order to obtain sufficient emission intensity, the lower limit of the content of one or two of these two components is preferably 0.005 mol%, and 0.01 mol%. Is more preferable, and 0.05 mol% is most preferable. However, since the emission intensity drastically decreases when concentration quenching occurs, the upper limit of the content of one or two types is preferably 15 mol%, more preferably 11 mol%, and more preferably 7 mol%. Is most preferred.
Tb mentioned above 3+ In order to increase the luminescence of ions, Pr as a sensitizer 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Cr 2 O 3 Etc. can be added. However, the maximum addition amount should be 8 mol% or less in total of these components, and if added exceeding that value, the light emission becomes weak. These ions may be introduced into the glass in the form of fluoride or chloride in addition to the oxide form as described above.
The RO component (one or more selected from R = Mg, Ca, Sr, and Zn) is an ingredient that can be arbitrarily added because it lowers the melting point of the glass and improves the meltability of the glass. In order to obtain this effect, the lower limit of the total content of these components is more preferably 2 mol%, and most preferably 4 mol%. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 10 mol%, more preferably 9.6 mol%, and most preferably 9.2 mol%. The RO component is most preferably MgO.
Rn 2 The O component (one or more selected from Rn = Li, Na, K, and Cs) is also a component that can be optionally added because it lowers the melting point of the glass and improves the meltability of the glass. In order to obtain this effect, the lower limit of the total content of these components is more preferably 4 mol%, and most preferably 8 mol%. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 20 mol%, more preferably 19.5 mol%, and most preferably 19 mol%.
ZrO 2 , SnO 2 , Nb 2 O 5 And Ta 2 O 5 These components are optional components that have the effect of increasing the density of the glass, and it is desirable to add them in order to obtain a glass with a higher density. Therefore, the upper limit of the total content of one or more of these components is preferably 5 mol%, more preferably 3 mol%, and most preferably 2 mol%.
As 2 O 3 Ingredient or Sb 2 O 3 The component is Tb that serves as a clarifier during glass melting or the above-described emission center. 3+ Or Ce 3+ However, the total amount of one or two of them is sufficient to be 5 mol% or less. The upper limit of the more preferable total amount is 3 mol%.
The reason why the composition of the fluorescent glass or scintillator glass having the configurations 10 to 19 of the present invention is limited as described above will be described below. Hereinafter, the description of the content of each component is expressed in mol% unless otherwise specified.
SiO 2 Ingredients and B 2 O 3 The component is a glass-forming oxide and is an essential component for obtaining a stable glass. However, when either one is introduced into the glass alone, Ln 2 O 3 Since it is difficult to incorporate a component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) into glass at a high concentration, both components must be introduced.
To obtain a stable glass, SiO 2 The lower limit of the component content is preferably 1%, more preferably 3%, most preferably 5%, B 2 O 3 The lower limit of the component content is preferably 1%, more preferably 3%, most preferably 5%, and the lower limit of the total content of both components is preferably 25%. 30% is more preferable, and 35% is most preferable. Also, in order for the glass to reach the desired high density, SiO 2 The upper limit of the component content is preferably 60%, more preferably 55%, and most preferably 50%. 2 O 3 The upper limit of the components is preferably 60%, more preferably 55%, most preferably 50%, and the upper limit of the total content of both components is preferably 65%. In particular, if the upper limit of the content of both components is 60%, Ln 2 O 3 More preferably, the component can be contained in an amount of 20% or more, and a glass with a higher density can be easily obtained.
Ga 2 O 3 Component or GeO 2 The components are effective in improving the density of the glass, lowering the melting point of the glass, and improving the stability and meltability of the glass. 2 O 3 One of them is indispensable for obtaining the glass of the present invention because it greatly contributes to an increase in the component content.
In order to obtain the effect sufficiently, the lower limit of the content when only one of these is introduced or the total content of the two types is preferably 1%, more preferably 2% Preferably, 5% is most preferable.
In order to obtain good meltability of the glass and to facilitate vitrification, the upper limit of the content of the Ga2O3 component is preferably 40%, more preferably 35%, and more preferably 30%. Most preferred. GeO 2 The greater the amount of the component, the more advantageous for the formation of glass, but since it is a very expensive component, the upper limit of its content is preferably 40%, more preferably 35%, and 30%. Most preferably.
The above two components can be introduced alone into the glass, but it is more effective to introduce the two components together. The upper limit of the content of one or two of these two components is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30%.
Ga 2 O 3 Components and GeO 2 One or two of the ingredients are Al 2 O 3 Can be replaced with ingredients. However, if completely replaced, the meltability and stability of the glass deteriorate, so partial replacement is more preferable. Specifically, Ga 2 O 3 Components and GeO 2 Al to replace one or two of the ingredients 2 O 3 Change the substitution rate of the component to Ga before substitution 2 O 3 Components and GeO 2 It is preferable to suppress to 95 mol% or less based on the total content of one or two components. A more preferred substitution rate is 90 mol% or less, and a most preferred substitution rate is 85 mol% or less.
P 2 O 5 The component is an optional component having an effect of improving the stability of the glass. Especially Tb which is a luminescent ion 3+ Or Ce 3+ It is desirable to add it because it is advantageous to maintain the state in that state. In order to obtain these effects, the lower limit of the content is more preferably 0.5%, and most preferably 1%. The upper limit with preferable content is 10%, and when it exceeds the value, stability of glass will worsen on the contrary. A more preferred upper limit is 8%, and a most preferred upper limit is 7%.
Ln 2 O 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) greatly contributes to an increase in the density of the glass and is an essential component for achieving the object of the present invention. Even if only one of these components is contained, a desired glass can be obtained. However, if two or more of these components are contained, the meltability and stability of the glass are further improved. In order to obtain a glass having a high density, the lower limit of the total content of one or more of these components is preferably 16%, more preferably 20%, and more preferably 25%. Most preferred. However, in order to maintain good meltability and stability for vitrification, the upper limit of the total content is preferably 45%, more preferably 43%, and more preferably 42%. Most preferred.
Of these ingredients, Lu 2 O 3 Is particularly important because it has an extremely high effect of increasing the density of the glass. 2 O 3 Lu for the total content of ingredients 2 O 3 The component content is most preferably 5 mol% or more.
AlF 3 Component or GaF 3 The component lowers the melting point of the glass and is effective in improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is most effective to add in a form that replaces a part of. However, to improve the stability of the glass, AlF 3 Ingredients or GaF 3 The substitution rate of components is Ga before substitution. 2 O 3 More preferably, it is 90 mol% or less, and most preferably 80 mol% or less, relative to the component content.
LnF 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Day, Gd, and Lu) is effective in lowering the melting point of the glass and improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is most effective to add in the form of replacing some of the components. However, LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution. 2 O 3 It should be at most 60 mol% with respect to the total content of the components. If this value is exceeded, the stability of the glass will be further reduced. More preferred LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution 2 O 3 It is 55% or less with respect to the sum total of content of a component, and 50% or less is the most preferable.
The introduction of fluoride not only has the above effect but also Tb which is a luminescent ion described later. 3+ Or Ce 3+ Since the effect as a reducing agent is exhibited in order to maintain the state in this state, there is also an effect that contributes to the improvement of the light emission characteristics.
X 2 O 3 The component (one or more selected from X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, and Mn) plays the role of a luminescent center and is an indispensable component for realizing the scintillation characteristics of the present invention. Since these components have different emission wavelengths, scintillators having various wavelengths can be realized by introducing them alone into glass. Furthermore, when two types (for example, Tb and Ce ions) are introduced in a combination, energy transfer between ions occurs, and light emission may be greatly amplified.
In order to obtain sufficient emission intensity, the lower limit of the total content of one or more of these components is preferably 0.01%, more preferably 0.02%, 0.05 % Is most preferable. However, since the emission intensity is drastically reduced when concentration quenching occurs, the upper limit of the content is preferably 15%, more preferably 12%, and most preferably 10%.
Among these components, Tb 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ce 2 O 3 Since the component has a particularly good effect as the emission center, Pr 2 O 3 , Na 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Mn 2 O 3 X not included 2 O 3 All ingredients are Tb 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ce 2 O 3 Of these, it is particularly preferable to use one or more of them.
In the case of Tb and Ce, Tb 3+ And Tb 4+ , Ce 3+ And Ce 4+ The two types of states can exist, but it is Tb that emits light 3+ Or Ce 3+ Therefore, it is desirable to use a reducing agent or to produce the glass in a slightly reducing atmosphere. These luminescent ions may be introduced into the glass in the form of fluoride or chloride in addition to the oxide form as described above.
X above 2 O 3 All or part of the components (one or more selected from X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, Mn) 3 It is also possible to introduce luminescent ions into the glass by replacing the components. However, to improve the stability of the glass, XF 3 The substitution rate of the component is X before substitution 2 O 3 More preferably, it is 90 mol% or less, and most preferably 80 mol% or less with respect to the total content of the components.
In order to enhance the emission of the above-mentioned luminescent ions, Sm is used as a sensitizer. 2 O 3 , HO 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Bi 2 O 3 Ingredients can be added. However, the maximum addition amount should be suppressed to 3 mol% or less, and if the addition exceeds that value, light emission is weakened.
The RO component (one or more selected from R = Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn) is an optionally added component that has the effect of lowering the melting point of the glass and improving the meltability of the glass. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 5%, more preferably 3%, and most preferably 2%.
Rn 2 The O component (one or more selected from Rn = Li, Na, K, and Cs) is also an optionally added component that has the effect of lowering the melting point of the glass and improving the meltability of the glass. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 5%, more preferably 3%, and most preferably 2%.
ZrO 2 , SnO 2 , Nb 2 O 5 And Ta 2 O 5 One or more of each component is an optionally added component that has the effect of increasing the density of the glass, but if added in a large amount, the melting property of the glass becomes poor and the tendency to not vitrify becomes strong. The upper limit of the total content of one or more of these components is preferably 8%, more preferably 6%, and most preferably 5%.
As 2 O 3 Ingredient or Sb 2 O 3 The component is Tb that serves as a clarifier during glass melting or the above-described emission center. 3+ And Ce 3+ Ions can be added because they also serve as a reducing agent for maintaining the state, but the total amount of one or two of these is sufficient to be 5% or less. The upper limit of the more preferable total amount is 3%, and the upper limit of the most preferable total amount is 2%.
The glass of composition 10 to composition 19 of the present invention cannot be expressed directly by mass% because the composition is represented by mol%, but the composition represented by mass% of the present invention. In order to achieve the effects of the respective components described for the first to tenth glasses in which the fluorescent glass or scintillator glass from 10 to 19 is expressed in mol%, the content of each component by mass% display is The range is roughly as follows.
SiO 2 Ingredient or B 2 O 3 The component is a glass-forming oxide and is an essential component for obtaining a stable glass. However, when either one is introduced into the glass alone, Ln 2 O 3 Since it is difficult to incorporate a component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) into glass at a high concentration, both components must be introduced.
To obtain a stable glass, SiO 2 The lower limit of the component content is preferably 2% by mass, more preferably 3% by mass, most preferably 3.5% by mass, B 2 O 3 The lower limit of the component content is preferably 2%, more preferably 3.5% by mass, most preferably 4.5% by mass, and the lower limit of the total content of both components is 5%. It is preferable to set it as mass%, It is more preferable to set it as 7.5 mass%, It is most preferable to set it as 1.0 mass%. Also, in order for the glass to reach the desired high density, SiO 2 The upper limit of the component content is preferably 40% by mass, more preferably 30% by mass, most preferably 20% by mass, and B 2 O 3 The upper limit of the components is preferably 40% by mass, more preferably 30% by mass, most preferably 20% by mass, and the upper limit of the total content of both components is 45% by mass. preferable. In particular, if the upper limit of the content of both components is 40% by mass, Ln 2 O 3 The component can be contained in an amount of 35% by mass or more, and a higher density glass is easily obtained.
Ga 2 O 3 Component or GeO 2 The components are effective in improving the density of the glass, lowering the melting point of the glass, and improving the stability and meltability of the glass. 2 O 3 One of them is indispensable for obtaining the glass of the present invention because it greatly contributes to an increase in the component content.
In order to sufficiently obtain the above effect, the lower limit of the content in the case of introducing only one of these or the total content of the two types is preferably 0.5% by mass, and preferably 3% by mass. More preferably, it is most preferable to set it as 5 mass%.
In order to obtain good meltability of glass and to facilitate vitrification, Ga 2 O 3 The upper limit of the component content is preferably 40% by mass, more preferably 34% by mass, and most preferably 28% by mass. GeO 2 The larger the amount of the component, the more advantageous it is for glass formation. However, since it is a very expensive component, the upper limit of its content is preferably 40% by mass, more preferably 30% by mass, Most preferably, it is made into the mass%.
The above two components can be introduced alone into the glass, but it is more effective to introduce the two components together. The upper limit of the content of one or two of these two components is preferably 40% by mass, more preferably 34% by mass, and most preferably 28% by mass.
Ga 2 O 3 Components and GeO 2 One or two of the ingredients are Al 2 O 3 Can be replaced with ingredients. However, if completely replaced, the meltability and stability of the glass deteriorate, so partial replacement is more preferable. Specifically, Ga 2 O 3 Components and GeO 2 Al to replace one or two of the ingredients 2 O 3 Change the substitution rate of the component to Ga before substitution 2 O 3 Components and GeO 2 It is preferable to suppress to 91% by mass or less based on the total content of one or two components. A more preferred substitution rate is 83% by mass or less, and a most preferred substitution rate is 76% by mass or less.
P 2 O 5 The component is an optional component having an effect of improving the stability of the glass. Especially Tb which is a luminescent ion 3+ Or Ce 3+ It is desirable to add it because it is advantageous to maintain the state in that state. In order to obtain these effects, the lower limit of the content is more preferably 0.4% by mass, and most preferably 0.7% by mass. The upper limit with preferable content is 8 mass%, and when the value is exceeded, stability of glass will worsen on the contrary. A more preferred upper limit is 7% by mass, and a most preferred upper limit is 6% by mass.
Ln 2 O 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) greatly contributes to an increase in the density of the glass and is an essential component for achieving the object of the present invention. Even if only one of these components is contained, a desired glass can be obtained. However, if two or more of these components are contained, the meltability and stability of the glass are further improved. In order to obtain a glass having a high density, the lower limit of the total content of one or more of these components is preferably 30% by mass, more preferably 35% by mass, and 40% by mass. % Is most preferable. However, in order to maintain good meltability and stability for vitrification, the upper limit of the total content is preferably 80% by mass, more preferably 77% by mass, and 74% by mass. Most preferably.
Of these ingredients, Lu 2 O 3 Is particularly important because it has an extremely high effect of increasing the density of the glass. 2 O 3 Lu for the total content of ingredients 2 O 3 Most preferably, the content of the components is 5% by mass or more.
AlF 3 Component or GaF 3 The component lowers the melting point of the glass and is effective in improving the meltability and stability of the glass. 2 O 3 It is most effective to add in a form that replaces a part of. However, to improve the stability of the glass, AlF 3 Component or GaF 3 The substitution rate of components is Ga before substitution. 2 O 3 More preferably, it is 86 mass% or less with respect to content of a component, and it is most preferable to set it as 73 mass% or less.
LnF 3 The component (one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu) is effective in lowering the melting point of the glass and improving the melting property and stability of the glass. 2 O 3 It is most effective to add in the form of replacing some of the components. However, LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution. 2 O 3 It should be at most 47% by mass based on the total content of the components. If this value is exceeded, the stability of the glass will be further reduced. More preferred LnF 3 The substitution rate of the component is Ln before substitution 2 O 3 It is 42 mass% or less with respect to the total of content of a component, and 37 mass% or less is the most preferable.
The introduction of fluoride not only has the above effect but also Tb which is a luminescent ion described later. 3+ Or Ce 3+ Since the effect as a reducing agent is exhibited in order to maintain the state in this state, there is also an effect that contributes to the improvement of the light emission characteristics.
X 2 O 3 The component (one or more selected from X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, and Mn) plays the role of a luminescent center and is an indispensable component for realizing the scintillation characteristics of the present invention. Since these components have different emission wavelengths, scintillators having various wavelengths can be realized by introducing them alone into glass. Furthermore, when two types (for example, Tb and Ce ions) are introduced in a combination, energy transfer between ions occurs, and light emission may be greatly amplified.
In order to obtain sufficient emission intensity, the lower limit of the total content of one or more of these components is preferably 0.005% by mass, more preferably 0.07% by mass, It is most preferable to set it as 0.03 mass%. However, since emission intensity is drastically reduced when concentration quenching occurs, the upper limit of the content is preferably less than 30% by mass, more preferably 27% by mass, and most preferably 24% by mass. .
Among these components, Tb 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ce 2 O 3 Since the component has a particularly good effect as the emission center, Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Mn 2 O 3 X not included 2 O 3 All ingredients are Tb 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ce 2 O 3 Of these, it is particularly preferable to use one or more of them.
In the case of Tb and Ce, Tb 3+ And Tb 4+ , Ce 3+ And Ce 4+ The two types of states can exist, but it is Tb that emits light 3+ Or Ce 3+ Therefore, it is desirable to use a reducing agent or to produce the glass in a slightly reducing atmosphere. These luminescent ions may be introduced into the glass in the form of fluoride or chloride in addition to the oxide form as described above.
X above 2 O 3 All or part of the components (one or more selected from X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, Mn) 3 It is also possible to introduce luminescent ions into the glass by replacing the components. However, to improve the stability of the glass, XF 3 The substitution rate of the component is X before substitution 2 O 3 It is more preferable to set it as 84 mass% or less with respect to the sum total of content of a component, and it is most preferable to set it as 70 mass% or less.
In order to enhance the emission of the above-mentioned luminescent ions, Sm is used as a sensitizer. 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Bi 2 O 3 Ingredients can be added. However, the maximum addition amount should be suppressed to 10% by mass or less, and if the addition exceeds that value, light emission is weakened.
The RO component (one or more selected from R = Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) is a component that can be optionally added and has the effect of lowering the melting point of the glass and improving the meltability of the glass. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 5% by mass, more preferably 3% by mass, and most preferably 2% by mass.
Rn 2 The O component (one or more selected from Rn = Li, Na, K, and Cs) is also an optionally added component that has the effect of lowering the melting point of the glass and improving the meltability of the glass. However, in order to maintain good stability of the glass, the upper limit of the total content is preferably 5% by mass, more preferably 3% by mass, and most preferably 2% by mass.
ZrO 2 , SnO 2 , Nb 2 O 5 And Ta 2 O 5 One or more of each component is an optionally added component that has the effect of increasing the density of the glass, but if added in a large amount, the melting property of the glass becomes poor and the tendency to not vitrify becomes strong. The total content of one or more of these components is preferably 5% by mass, more preferably 3% by mass, and most preferably 2% by mass.
As 2 O 3 Ingredient or Sb 2 O 3 The component is Tb that serves as a clarifier during glass melting or the above-described emission center. 3+ And Ce 3+ The ions can be added because they also serve as a reducing agent for maintaining the state, but the total amount of one or two of these is sufficient to be 5% by mass or less. The upper limit of the more preferable total amount is 3% by mass, and the upper limit of the most preferable total amount is 2% by mass.
Next, the density of the glass of Configuration 1 to Configuration 22 of the present invention will be described. The glass of the present invention is 3.0 g / cm 3 Although having the above high density, in order for the glass of the present invention to have an absorptivity of radiation necessary as a scintillator, the density of the glass is preferably 4.0 g / cm 3 or more, and 4.2 g / cm 3. 3 More preferably, it is more preferably 4.5 g / cm 3 or more.
In the glasses having the constitutions 1 to 22 according to the present invention, good scintillator characteristics cannot be obtained even when the Ti, V, Fe, Co, and Ni components are introduced into the glass. Since the glass of the present invention has the above-mentioned properties and stability as a glass with the constitution of other components contained, it is preferable that these components are not substantially contained.
In addition, the Pb component has a tendency to refrain from specifications as a harmful chemical substance in recent years, and environmental measures are required not only for the glass manufacturing process but also for the processing process and disposal after commercialization. It is preferable not to contain.
In addition, in this specification, it does not contain substantially means not to contain it artificially except when mixed as an impurity.
Next, the light emission decay time of the fluorescent glass or scintillator glass according to configurations 1 to 22 of the present invention will be described. The decay time refers to the time from when the strongest emission peak wavelength is monitored and the emission intensity becomes 1 / e (36.8%) after the excitation is stopped. The decay time of the fluorescent glass or scintillator glass of the present invention is 5 ms or less. Particularly when the Ce component is contained in the glass, a decay time of 1 μs or less can be realized.
The high-density fluorescent glass or scintillator glass of the present invention can be produced by the following method. That is, after a predetermined amount of each starting material is weighed and mixed uniformly, it is put in a platinum crucible, a quartz crucible, an alumina crucible or the like, and 1300 to 1580 ° C., more preferably 1300 to 1550 ° C. in an electric furnace. Dissolve for 10 hours. Thereafter, the glass solution is poured into a mold and molded into a predetermined shape to obtain glass. Even if glass is made in air, many Tb ions 3+ However, it is more preferable to use a reducing agent or make it in a weak reducing atmosphere. In the case of glass containing Ce, ions Ce that emit light when produced in air. 3+ Ion Ce that does not emit light 4+ Therefore, it is desirable to use a reducing agent or make it in a reducing atmosphere.

以下に本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
[実施例1]
質量%で35.1SiO−13.1BaO−28Gd−3.3MgO−4.2LiO−3.3KO−2.0Ga−2.4Al−8.6Tbという組成になるように秤量し、均一に混合した後、石英坩堝を用いて1400℃で1時間40分間溶解した。その後、ガラス溶液を予め温めた鉄板にキャストし、板状のガラスを作製する。こうして得られたガラスが2×2×2mmのサイズになるように両面を研磨した後、諸物性の測定に供した。このガラスは密度が3.85g/cmで、X線を当てると緑発光が肉眼で明確に観察される。
[実施例2〜9]
実施例1と類似の溶解条件で石英または白金坩堝を用いて実施例2〜9のガラスを作製した。
[比較例]
また、上述実施例と同様な方法でと比較例1と2を作製した。
表1に実施例と比較例の質量%で表わしたガラス組成、密度を示す。表1によれば実施例のガラスがより高い密度を有することがわかる。
また、図1にTbイオンを含有する実施例1と比較例の発光スペクトルを示す。比較例に比べ、実施例の発光強度が1.4倍以上強くなった。

Figure 2006006640
[実施例10]
原料としてHBO、SiO、NHPO、Ga、Gd、Tbを使用した。これらをmol%で15SiO−25B−5P−15Ga−28Gd−10GdF−2Tbという組成になるように秤量し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて1500℃で2時間溶解した。その後、ガラス溶液を予め温めた鉄板にキャストし、板状のガラスを作製する。こうして得られたガラスを切断し、サイズ2mm×2mm×2mm研磨した後、諸物性の測定に供した。
このガラスは密度が5.794g/cm3で、図1に示すように紫外域から近赤外域にわたり高い透明性を有している。
[実施例11〜24]
実施例10と類似の方法で実施例11〜24のガラスを作製した。
表2、表3にこれらのガラスの組成、密度を示す。どのガラスも高い密度を有することがわかる。更に、これらのガラスにX線を当てるとシンチレーションすることが肉眼で確認された。図3と4にTb3+を含んだ本発明のガラスとシンチレータ単結晶BiGe12(BGO)の励起と発光スペクトルを示す。本発明のガラスはより効率よく発光することが明らかである。
Figure 2006006640
Figure 2006006640
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
% By mass 35.1SiO 2 -13.1BaO-28Gd 2 O 3 -3.3MgO-4.2Li 2 O-3.3K 2 O-2.0Ga 2 O 3 -2.4Al 2 O 3 -8.6Tb After weighing to 2 O 3 and mixing uniformly, it was melted at 1400 ° C. for 1 hour and 40 minutes using a quartz crucible. Thereafter, the glass solution is cast on a preheated iron plate to produce a plate-like glass. Both surfaces were polished so that the glass thus obtained had a size of 2 × 2 × 2 mm, and then subjected to measurement of various physical properties. This glass has a density of 3.85 g / cm 3 , and green light emission is clearly observed with the naked eye when X-rays are applied.
[Examples 2 to 9]
Glasses of Examples 2 to 9 were produced using a quartz or platinum crucible under melting conditions similar to those of Example 1.
[Comparative example]
Further, Comparative Examples 1 and 2 were produced in the same manner as in the above-described Examples.
Table 1 shows the glass composition and density expressed in mass% of the examples and comparative examples. According to Table 1, it can be seen that the glass of the example has a higher density.
Moreover, the emission spectrum of Example 1 and a comparative example containing Tb ion is shown in FIG. Compared with the comparative example, the emission intensity of the example was increased by 1.4 times or more.
Figure 2006006640
[Example 10]
H 3 BO 3 , SiO 2 , NH 4 H 2 PO 4 , Ga 2 O 3 , Gd 2 O 3 , and Tb 4 O 7 were used as raw materials. These were weighed so as to obtain the composition of 15SiO 2 -25B 2 O 3 -5P 2 O 5 -15Ga 2 O 3 -28Gd 2 O 3 -10GdF 3 -2Tb 2 O 3 in mol%, were uniformly mixed, It put into the platinum crucible and melt | dissolved at 1500 degreeC for 2 hours. Thereafter, the glass solution is cast on a preheated iron plate to produce a plate-like glass. The glass thus obtained was cut, polished 2 mm × 2 mm × 2 mm in size, and then subjected to measurement of various physical properties.
This glass has a density of 5.794 g / cm 3 and has high transparency from the ultraviolet region to the near infrared region as shown in FIG.
[Examples 11 to 24]
Glasses of Examples 11 to 24 were produced by a method similar to Example 10.
Tables 2 and 3 show the composition and density of these glasses. It can be seen that every glass has a high density. Furthermore, it was confirmed with the naked eye that scintillation occurred when X-rays were applied to these glasses. FIGS. 3 and 4 show excitation and emission spectra of the glass of the present invention containing Tb 3+ and a scintillator single crystal Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO). It is clear that the glass of the present invention emits light more efficiently.
Figure 2006006640
Figure 2006006640

本発明に係る蛍光ガラス、またはシンチレータガラスは、密度が高く、紫外域から近赤外域にわたり高い光透明を有し、X線の励起でシンチレーションするため、X線をはじめ放射線、紫外線などを利用したデバイスに応用できる。また、密度が高く、X線などの放射線の吸収率が高く、放射線の遮蔽材として好適である。  The fluorescent glass or scintillator glass according to the present invention has a high density, has a high light transparency from the ultraviolet region to the near infrared region, and uses scintillation by excitation of X-rays. Applicable to devices. Further, it has a high density and a high absorption rate of radiation such as X-rays, and is suitable as a radiation shielding material.

Claims (24)

質量%でLn成分を10.2%を超えて含有し、ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、密度が3.0g/cm以上である事を特徴とする蛍光ガラス。The Ln 2 O 3 component is contained in an amount of more than 10.2% by mass%, provided that at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, La, and the density is 3.0 g / cm 3 or more. Fluorescent glass characterized by certain things. mol%でLn成分を2.8%を超えて含有し、ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、密度が3.0g/cm以上である事を特徴とする蛍光ガラス。It contains more than 2.8% of Ln 2 O 3 component in mol%, provided that at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, La, and the density is 3.0 g / cm 3 or more. Fluorescent glass characterized by certain things. 質量%で、
SiO 5〜50%、および
Ga+GeO 1〜25%、および
BaO 10〜40%、および
Gd+Lu 16〜45%、および
Tb+Ce 0.01〜20%、
並びに、
0〜45%、および/または
0〜10%、および/または
+La 0〜20%、および/または
RO 0〜10%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる二種以上、および/または
RnO 0〜15%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%、および/または
0〜5%
ただし、X=Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mnの中から選ばれる一種以上、
の各成分を含有することを特徴とする請求項1に記載の蛍光ガラス。
% By mass
SiO 2 5-50%, and Ga 2 O 3 + GeO 2 1-25%, and BaO 10-40%, and Gd 2 O 3 + Lu 2 O 3 16-45%, and Tb 2 O 3 + Ce 2 O 3 0 .01-20%,
And
B 2 O 3 0~45%, and / or P 2 O 5 0~10%, and / or Y 2 O 3 + La 2 O 3 0~20%, and / or RO 0%
However, R = Mg, Ca, Sr, 2 or more types selected from Zn, and / or Rn 2 O 0-15%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%, and / or X 2 O 3 0-5%
However, X = Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or one or more types selected from Mn,
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
質量%で、
SiO 5〜50%、および
Ga 1〜25%、および
BaO 10〜40%、および
Gd+Lu 16〜45%、および
Tb+Ce 0.01〜20%、
並びに、
0〜45%、および/または
0〜10%、および/または
+La 0〜20%、および/または
RO 0〜10%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜15%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%、および/または
0〜5%
ただし、X=Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mnの中から選ばれる一種以上、
の各成分を含有することを特徴とする請求項1に記載の蛍光ガラス。
% By mass
SiO 2 5 to 50%, and Ga 2 O 3 1~25%, and BaO 10 to 40%, and Gd 2 O 3 + Lu 2 O 3 16~45%, and Tb 2 O 3 + Ce 2 O 3 0.01 ~ 20%
And
B 2 O 3 0~45%, and / or P 2 O 5 0~10%, and / or Y 2 O 3 + La 2 O 3 0~20%, and / or RO 0%
However, at least one selected from R = Mg, Ca, Sr, Zn and / or Rn 2 O 0-15%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%, and / or X 2 O 3 0-5%
However, X = Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or one or more types selected from Mn,
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
質量%で、
SiO 5〜50%、および
GeO 1〜25%、および
BaO 10〜40%、および
Gd+Lu 16〜45%、および
Tb+Ce 0.01〜20%、
並びに、
0〜45%、および/または
0〜10%、および/または
+La 0〜20%、および/または
RO 0〜10%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜15%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%、および/または
0〜5%
ただし、X=Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mnの中から選ばれる一種以上、
の各成分を含有することを特徴とする請求項1に記載の蛍光ガラス。
% By mass
SiO 2 5-50%, and GeO 2 1-25%, and BaO 10-40%, and Gd 2 O 3 + Lu 2 O 3 16-45%, and Tb 2 O 3 + Ce 2 O 3 0.01-20 %,
And
B 2 O 3 0~45%, and / or P 2 O 5 0~10%, and / or Y 2 O 3 + La 2 O 3 0~20%, and / or RO 0%
However, at least one selected from R = Mg, Ca, Sr, Zn and / or Rn 2 O 0-15%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%, and / or X 2 O 3 0-5%
However, X = Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or one or more types selected from Mn,
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
質量%で、0.5〜8%のP成分を含有することを特徴とする請求項1、3、4、または5のいずれかに記載の蛍光ガラス。By mass%, fluorescent glass according to any one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that it contains from 0.5 to 8% of P 2 O 5 component. Ga成分の一部をAl成分で置き換えることを特徴とする請求項3、4、または6のいずれかに記載の蛍光ガラス。7. The fluorescent glass according to claim 3, wherein a part of the Ga 2 O 3 component is replaced with an Al 2 O 3 component. Ga成分の一部をAlF成分またはGaF成分で置き換えることを特徴とする請求項3、4、6、または7のいずれかに記載の蛍光ガラス。8. The fluorescent glass according to claim 3, wherein a part of the Ga 2 O 3 component is replaced with an AlF 3 component or a GaF 3 component. ガラス中のLn成分、ただしLn=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上、を同じカチオン成分からなるLnF成分で置き換えることを特徴とし、その置換率が置換前のLn成分の含有量に対して60質量%以下である請求項1または3〜8のいずれかに記載の蛍光ガラス。Ln 2 O 3 component in glass, where Ln = Y, La, Dy, Gd, or Lu is selected from one or more selected from LnF 3 component consisting of the same cation component, and the substitution rate is substituted The fluorescent glass according to claim 1, which is 60% by mass or less based on the content of the previous Ln 2 O 3 component. mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜65%、および
GeO+Ga 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする請求項2に記載の蛍光ガラス。
SiO 2 1 to 60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~65%, and GeO 2 + Ga 2 O 3 1~40 %, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜60%、および
GeO+Ga 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする請求項2に記載の蛍光ガラス。
SiO 2 1 to 60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~60%, and GeO 2 + Ga 2 O 3 1~40 %, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜60%、および
Ga 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする請求項2に記載の蛍光ガラス。
SiO 2 1 to 60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~60%, and Ga 2 O 3 1~40%, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, Rn = Li, Na, K , one or more selected from among Cs, an / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0~8% and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0 ~ 5%
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
mol%で
SiO 1〜60%、および
1〜60%
ただし、SiO+B 25〜60%、および
GeO 1〜40%、および
Ln 16〜45%
ただし、Ln=Lu、Gd、Y、Dy、Laの中から選ばれる一種以上、および
0.01〜15%
ただし、X=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、
並びに、
0〜10%、および/または
RO 0〜5%
ただし、R=Mg、Ca、Sr、Ba、Znの中から選ばれる一種以上、および/または
RnO 0〜5%
ただし、Rn=Li、Na、K、Csの中から選ばれる一種以上、および/または
ZrO+SnO+Nb+Ta 0〜8%、および/または
As+Sb 0〜5%
の各成分を含有することを特徴とする請求項2に記載の蛍光ガラス。
SiO 2 1 to 60% by mol%, and B 2 O 3 1~60%
However, SiO 2 + B 2 O 3 25~60%, and GeO 2 1 to 40%, and Ln 2 O 3 16~45%
However, at least one selected from Ln = Lu, Gd, Y, Dy, and La, and X 2 O 3 0.01 to 15%
However, X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, one or more selected from Mn,
And
P 2 O 5 0-10% and / or RO 0-5%
However, R = Mg, Ca, Sr, Ba, one or more selected from Zn, and / or Rn 2 O 0 to 5%
However, one or more types selected from Rn = Li, Na, K, and Cs, and / or ZrO 2 + SnO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 0-8%, and / or As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0-5%
Each of these components is contained, The fluorescent glass of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
mol%で、0.5〜8%のP成分を含有することを特徴とする請求項2または10〜13のいずれかに記載の蛍光ガラス。The fluorescent glass according to claim 2, wherein the fluorescent glass contains 0.5 to 8% of P 2 O 5 component in mol%. Ga成分およびGeO成分の1種または2種の一部をAl成分で置き換えることを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載の蛍光ガラス。The fluorescent glass according to claim 10, wherein a part of one or two of the Ga 2 O 3 component and the GeO 2 component is replaced with an Al 2 O 3 component. Gaの一部をGaFまたはAlFで置き換えることを特徴とする請求項10、11、12、14、または15のいずれかに記載の蛍光ガラス。The fluorescent glass according to claim 10, wherein a part of Ga 2 O 3 is replaced with GaF 3 or AlF 3 . Ln成分、ただしLn=Y、La、Dy、Gd、Luの中から選ばれる一種以上、をLnF成分で置き換えることを特徴とし、その置換率が置換前のLn成分の含有量の合計に対して60mol%以下である請求項2または10〜16のいずれかに記載の蛍光ガラス。Ln 2 O 3 component, wherein one or more selected from Ln = Y, La, Dy, Gd, and Lu are replaced with LnF 3 component, and the substitution rate of the Ln 2 O 3 component before substitution is characterized by It is 60 mol% or less with respect to the sum total of content, The fluorescent glass in any one of Claim 2 or 10-16. 成分、ただしX=Tb、Eu、Pr、Nd、Ce、Yb、Cr、Mnの中から選ばれる一種以上、の一部または全部をXF成分で置き換えることを特徴とする請求項10〜17のいずれかに記載の蛍光ガラス。The X 2 O 3 component, wherein X = Tb, Eu, Pr, Nd, Ce, Yb, Cr, or Mn is partially or entirely replaced with an XF 3 component. The fluorescent glass in any one of 10-17. 密度が4.0g/cm以上であることを特徴とする請求項2または10〜18のいずれかに記載の蛍光ガラス。The fluorescent glass according to claim 2, wherein the density is 4.0 g / cm 3 or more. 減衰時間が5ms以下であることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の蛍光ガラス。The fluorescent glass according to any one of claims 1 to 19, wherein the decay time is 5 ms or less. Ce成分を含有し、減衰時間が1μs以下であることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の蛍光ガラス。21. The fluorescent glass according to claim 1, which contains a Ce component and has a decay time of 1 μs or less. シンチレーターとして使用される請求項1〜21のいずれかに記載の蛍光ガラス。The fluorescent glass according to any one of claims 1 to 21, which is used as a scintillator. 請求項1〜22のいずれかに記載の蛍光ガラスを用いた放射線測定装置。A radiation measuring apparatus using the fluorescent glass according to claim 1. 請求項1〜22のいずれかに記載の蛍光ガラスを用いたCT装置。A CT apparatus using the fluorescent glass according to claim 1.
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