NO304334B1 - Enkrystall scintillator og apparatur for prospektering av underjordiske strata - Google Patents
Enkrystall scintillator og apparatur for prospektering av underjordiske strata Download PDFInfo
- Publication number
- NO304334B1 NO304334B1 NO911555A NO911555A NO304334B1 NO 304334 B1 NO304334 B1 NO 304334B1 NO 911555 A NO911555 A NO 911555A NO 911555 A NO911555 A NO 911555A NO 304334 B1 NO304334 B1 NO 304334B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- single crystal
- scintillator
- crystal scintillator
- prospecting
- radiation
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 55
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 17
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- -1 gadolinium silicate compound Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 19
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 9
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 5
- 238000005090 crystal field Methods 0.000 description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 5
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 150000000921 Gadolinium Chemical class 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000006335 response to radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/77742—Silicates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en enkrystall scintillator som er meget anvendt innenfor feltene radioterapi, fysikk, biologi, kjemi, mineralogi, oljeleting osv., f.eks. positron CT (computer tomografi) for medisinsk diagnose, eller for måling av kosmisk stråling eller deteksjon av underjordiske ressurser. Videre omfatter oppfinnelsen en apparatur for prospektering av underjordiske strata.
Siden en enkrystall scintillator av talliumdopet natriumiodid [Nal(Tl)], som har vært meget anvendt som en strålings-detektor, har relativt lave fremstillingskostander og gir høyt lysutbytte som respons på stråling, benyttes den istedenfor en Geiger-Mtiller-teller, for mange anvendelser innbefattende studier innen høyenergifysikk og som et verktøy for leting etter oljereservoarer. Den har imidlertid mange defekter ved at effektiviteten for stålingsdeteksjon er lav på grunn av den lave densiteten av Nal(Tl), som resulterer i at apparaturen må gjøres stor, strålingstellingsevnen reduseres på grunn av en lang nedbrytningstid for fluorescens og etterglødning, hvilket forårsaker uskarpe eller sammen-flytende fluorescenssignaler, og håndtering under høye temperaturer og høy fuktighet er vanskelig på grunn av bortsmeltning. For å overvinne disse ulempene ble det utviklet en scintillator av bismutgermanat 8146630^2(i det følgende betegnet "BGO"). BGO scintillatoren har høy densitet og høy strålingsabsorpsjonrate, men har defekter ved at lysutbyttet er lavt og fluorescensnedbrytningstiden er lang. For å overvinne disse defektene foreslår den granskede japanske patentpublikasjonen nr. 61-8472 en enkrystall scintillator av ceriumdopet gadoliniumsilikat [Gd2Si05:Ce] (i det følgende betegnet som "GSO"). Men GSO scintillatoren har en topp-bølgelengde for luminescens på 430 nm, hvilket ikke er innenfor bølgelengdeområdet på 380 nm til 420 nm, den maksimale spektrale følsomheten for et fotomultiplikatorrør som har en bi-alkalifotokatode, vanlig anvendt i kombinasjon med disse scintillatorene, slik at lys-elektrisitetsom-vandlingen ikke er optimal. På den annen side foreslår US- patent nr. 4 883 956 å anvende en GSO enkrystall scintillator i en apparatur for prospektering av underjordiske lag. Men virkningen av denne apparaturen er ikke spesielt egnet på grunn av egenskaper for GSO, f.eks. er fluorescensutbyttet relativt lavt, nedbrytningstiden er relativt lang (60 ns ), og luminescensbølgelengden er relativt lang.
US-patent nr. 4 647 781 vedrører en gamma-detektor for anvendelse i en positron CT. Gammadetektoren omfatter en scintillator dannet av en enkrystall av ceriumaktivert gadoliniumsilikat represnetert ved formelen Gd,,^ ^_x_y )Lgx-Ce2ySi05, hvor Ln omfatter minst ett element valgt fra gruppen bestående av yttrium og lantan og hvor 0 < x < 0,5 og 1 x 10~<3>< y < 0,1. Det oppnås lav decay-konstant og stor absorbsjonskoeffisient for gammastråler.
US-patent nr. 4 988 882 omhandler enkrystaller av lantanide silikater for anvendelse som scintillatorer for deteksjon av røntgen- og gammastråler. Formålet er å oppnå raskere luminiscensnedgang og/eller høyere emisjonsintensitet i forhold til scintillatoren i henhold til den ovenfor omtalte publikasjonen. I en tredje utførelsesform i denne publikasjonen består scintillatoren av (Ln^_x^_xgLn'x^CeX2 )g gg-(Si04)02, hvor Ln og Ln' er forskjellige og er valgt blant lantanidene La, Gd, Yb og Lu og det er foretrukket at 0,05 < xl < 0,2, 0,005 < x2 < 0,02 og 0,055 < xl + x2 < 0,22. I eksempel 12 består enkrystallen av Gdg 23Y^CeQ t^(Si04 )02. Tidskonstanten for luminiscensnedgangen er her 35 ns og bølgelengden for luminiscensen er omkring 410 nm.
I positron CT eller forskjellige strålingsmåleinstrumenter bør strålingsabsorpsjonensraten for enkrystall scintillatoren være høy for å bringe en enkrystall scintillator til å detektere tilstrekkelig stråling og for å kunne gjøre apparaturen mindre i størrelse. Siden videre virkningen av apparatur og innretning avhenger av størrelsen av fluorescensutbyttet er det nødvendig å gjøre fluorescensutbyttet stort for å forbedre S/N forholdet (fluorescensutbytte/støy-forhold) for bilder i en billedbehandlingsapparatur. Videre er det nødvendig å redusere nedbrytningstiden for å forbedre tellingsratevirkningen som påvirkes av pulsoppbygning. I tillegg, for å gjøre fluorescensutbyttet effektivt, er det bedre å tilpasse bølgelengden for fotomultiplikatorrøret som viser den maksimale spektrale følsomheten til luminescens-bølgelengden for enkrystall scintillatoren. For dette formålet er det nødvendig å forbedre luminescensbølgelengden for kjente enkrystall scintillatorer.
Det et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en enkrystall scintillator og en apparatur for prospektering av underjordiske strata ved anvendelse av denne som løser de ovenfor nevnte problemene og som har en luminescensbølge-lengde som stemmer godt overens med bølelengden som viser den maksimale spektrale følsomheten for et fotomultiplikatorrør som har en bi-alkali fotokatode.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en enkrystall scintillator, kjennetegnet ved at den innbefatter en ceriumdopet gadoliniumsilikatforbindelse representert ved formelen:
hvor Ln er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Sc, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb og Lu;
x er en verdi mellom 0,03 og 1,9; og
y er en verdi mellom 0,001 og 0,2.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en apparatur for prospektering av underjordiske strata, kjennetegnet ved at den innbefatter et prospekteringselement som er bevegelig i et hull, en deteksjonsinnretning inneholdende enkrystall scintillatoren omtalt ovenfor, for detektering av stråling, og som bæres av nevnte prospekteringselement, og en kombina-sjonsinnretning for generering og registrering av signaler som viser minst en av egenskapene for stråling detektert ved hjelp av nevnte deteksjonsinnretning.
Figur 1 er en skjematisk skisse som viser en struktur av en apparatur for prospektering av underjordiske formasjoner ved anvendelse av enkrystall scintillatoren ifølge foreliggende oppfinnelse. Figurene 2 og 3 er grafiske fremstillinger som viser luminescensbølgelengdefordelingen og fluorescens-nedbrytningsegenskapene for enkrystall scintillatoren ifølge foreliggende oppfinnelse.
Oppfinnerene har studert relasjoner mellom enkrystal1 sammen-setninger, ceriumkonsentrasjon og enkrystall scintillatoreg-enskaper og funnet at det er effektivt å erstatte en del av gadoliniumet med et element som har en mindre ionisk radius enn den for gadolinium for å oppnå en enkrystall scintillator som har en luminicensbølgelengde nær bølgelengden som viser den maksimale spektrale følsomheten for fotomultiplikator-røret.
Enkrystall scintillatoren ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter en ceriumdopet gadoliniumsilikatforbindelse representert ved formelen:
hvor Ln er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Sc, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb og Lu;
x er en verdi mellom 0,03 og 1,9; og
y er en verdi mellom 0,001 og 0,2.
Ved foreliggende oppfinnelse blir, når verdien av y i den ovenfor nevnte generelle formelen er mindre enn 0,01, f luorescensutbyttet lavt, mens når y er større enn 0,2 er krystallene svakt farget, hvilket gjør lystransmittansen dårligere. Verdier for y i området fra 0,003 til 0,2 er foretrukket, siden fluorescensutbyttet da blir det største. Når, på den annen side, verdien av x er mindre enn 0,03 forskyves luminescensbølgelengden for enkrystall scintillatoren fra bølgelengden som viser maksimal spektralfølsomhet for f otomultiplikatorrøret. Når x er større enn 1,9 kan krystaller av god kvalitet ikke oppnås. Foretrukket verdi for x er i området fra 0,1 til 0,7 hvor krystaller av best kvalitet kan oppnås.
Anvendelsen av Lu som elementet Ln er foretrukket, fordi luminescensbølgelengden for den resulterende enkrystallen kommer nærmest opp til bølgelengden for den maksimale spektralfølsomheten av fotomultiplikatorrøret.
Enkrystallen ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles ved en konvensjonell prosess så som Czochralski-metoden eller lignende. Siden smeltepunktet for ceriumdopet gadolinium-silikatforbindelsen er høyt, ca. 1900°C, benyttes en digel fremstilt av iridium eller lignende. Antallet omdreininger, atmosfæregassen og lignende velges på egnet måte avhengig av betingelser, og det er ingen spesielle begrensninger knyttet til dette. Siden iridium fordamper raskt når det utsettes for høy temperatur i luft, anvendes en inertgass når det benyttes en digel fremstilt av iridium. Den ovenfor nevnte enkrystall scintillatoren er effektiv når den benyttes i en apparatur for prospektering av underjordiske strata, spesielt olje og lignende. Apparaturen for prospektering av underjordiske strata ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter et prospekteringselement utstyrt med en strålingsdetekterende innretning og en kombinerende innretning for omdanning av det detekterte lyset til signaler og registrering av disse. Den detekterende innretningen innbefatter en enkrystall scintillator, en beholder, et reflektivt materiale, et fotomultipli-katorrør og lignende. Enkrystall scintillatoren er innebygget i en beholder som kan transmittere stråling, så som gammastråler. En overflate av enkrystall scintillatoren er forbundet med fotomultiplikatorrøret og en annen overflate er dekket med polytetrafluoretylen, bariumsulfatpulver, magnesiumoksydpulver, aluminiumfolie, titanoksydmaling eller lignende som reflektivt materiale for å samle det genererte lyset på den forbindende overflaten til fotomultiplikator-røret i så stor grad som mulig. Enkrystall scintillatoren kan være forbundet direkte til fotomultiplikatorrøret eller kan være forbundet til fotomultiplikatorrøret via et lyslederrør, en optisk fiber, en linse, et speil, osv. Fotomultiplikatorrøret er videre forbundet med en forsterker, en registreringsenhet, osv. benyttet som den kombinerende innretningen ved en konvensjonell fremgangsmåte.
Resultatene av å forkorte luminescensbølgelengden ved delvis å erstatte gadoliniumet med et element som har en mindre ionisk radius enn den for gadolinium synes å være som følger. Intensiteten av krystallfeltet som påvirker ceriumioner som er et luminescenssentrum, bestemmes ved gadoliniumet eller et annet element som substitueres for en del av gadoliniumet rundt ceriumionene. Det vil si at når elementene rundt ceriumionene endres fra gadolinium til et element som har en mindre ionisk radium enn gadolinium, forstørres det ioniske rommet for ceriumionene. Følgelig synes intensiteten av krystallfeltet for ceriumionene rundt dette å være svekket. Luminescensen av ceriumionene er basert på energioverføringen fra 5d energinivået til 4f energinivået. 5d energinivået i en krystall er splittet avhengig av intensiteten for krystallfeltet, og størrelsen av energigapet som er relatert med emisjonstransmisjonen blir mindre når intensiteten av krystallfeltet blir sterkere. Når derfor krystallfeltet er svakt er energigapet relativt stort. Når energigapet som er relatert med emisjonstransmisjonen blir større blir energien for de frigjorte protonene større. Derfor blir luminescens-bølglengden kort.
Ved som nevnt ovenfor å erstatte en del av gadoliniumet med et annet element Ln, synes luminescensbølgelengden for enkrystallen å bevege seg nær bølgelengden som tilsvarer den maksimale spektrale følsomheten for et bi-alkali foto-multiplikatorrør.
Foreliggende oppfinnelse skal illustreres ved hjelp av de følgende eksemplene.
Eksempel 1
Oksydutgangsmaterialer av Gd203, LU2O3, DEO2og SiC^, hver med en renhet på 99,99 til 99,999 t, ble blandet slik at man fikk en sammensetning på
(i det følgende betegnet som "LuGSO"). Blandingen med vekt 450 g ble plassert i en digel fremstilt av iridium (diameter 50 mm, høyde 50 mm), og oppvarmet til ca. 1900° C i en nitrogenatmosfaere ved høyf rekvensoppvarming. Enkrystall-dyrkingen ble utført ved Czochalski-metoden ved en krystall-trekkehastighet på 1 mm/h og omdreining på 35 opm.
En kimkrystall ble neddykket i smeiten som hadde en over-flatetemperatur på 1890°C (målt ved anvendelse av et pyrometer) og gradvis trukket opp under omdreining slik at det grodde en enkrystall under kimkrystallen. Som et resultat ble det oppnådd en enkrystall med en diameter på ca. 25 mm, en lengde på ca. 60 mm og en vekt på ca. 300 g. Enkrystallen var fargeløs og transparent.
Sammenligningseksempel 1
Oksydutgangsmaterialer av Gd203, og Ce02og Si02, alle med en renhet på 99,99 til 99,999 t , ble blandet slik at man fikk en sammensetning på
(i det følgende betegnet som "GSO"). Blandingen med vekt
450 g ble plassert 1 en digel fremstilt av iridium og krystallen ble grodd ved Czochralski-fremgangsmåten i en nitrogenatmosfære på samme måte som beskrevet i eksempel 1. Den oppnådde GSO enkrystallen var fargeløs og transparent.
Hver prøve hadde en størrelse på 10 x 10 x 10 (mm) etter å være skåret fra enkrystallene oppnådd i eksempel 1 og sammenligningseksempel 1 og ble polert slik at man fikk en speillignende overflate. Luminescensbølgelengden ble målt. Lysutbyttet ble målt ved å anvende<137>Cs som en strålings-kilde. Som fotomultiplikatorer ble det anvendt "R878" fremstilt av Hamamatsu Photonics Co.
Resultatene av målinger og andre egenskaper er vist i tabell 1 og figurene 2 og 3. Figur 2 viser luminescensbølgelengde-fordelingen og figur 3 viser scintillasjonsnedbrytnings-egenskapene.
Som det fremgår fra tabell 1 og figurene 2 og 3 er lumin-escensbølgelengden for LuGSO ifølge eksempel 1 416 nm og forskjøvet til den kortere bølgelengdesiden sammenlignet med den kjente GSO (sammenligningseksempel 1) på 430 nm. Ved dette forbedres egnetheten til den spektrale følsomheten for et bi-alkali fotomultiplikatorrør. Følgelig kan deteksjon av stråling fordelaktig utføres. Videre er LuGSO dobbelt så rask når det gjelder nedbrytningstid. I tillegg har LuGSO dobbelt så høyt lysutbytte og en større densitet sammenlignet med den kjente GSO. Videre viser LuGSO ikke hydroskopisitet i motsetning til Nal(Tl) og viser gode resultater.
Eksempel 2
Et eksempel på apparaturen for prospektering av underjordiske lag (eller underjordiske jordformasjoner) ifølge foreliggende oppfinnelse forklares nedenfor.
Figur 1 viser en detekteringsinnretning for stråling inkorporert i et prospekteringselement som er bevegelig i et hull som er frembragt i et stratum. I figur 1 betegner henvisningstall 1 enkrystall scintillatoren ifølge foreliggende oppfinnelse inneholdt i en beholder 2 fremstilt av aluminium og som er i stand til å transmittere gammastråler. En terminal overflate 4 av scintillatoren 1 er optisk kombinert med en fotosensitiv overflate av et fotomulti-plikatorrør 6. En annen terminal overflate 3 av scintillatoren 1 er dekket med et bariumsulfatpulver som et reflektivt middel. Scintillatoren 1 emitterer et lys avhengig av en innfallende mengde gammastråler. Det emitterte lyset reflek-teres direkte eller ved hjelp av det reflektive middelet, slik at det trer inn i fotomultiplikatorrøret 6, hvori det inntrådte lyset omdannes til elektriske signaler, som føres til en pulshøydeforsterker via en blytråd 5 som vist ved en pil, etterfulgt av fremvisning og registrering. På den annen side er fotomultiplikatorrøret 6 forbundet med en høyspen-ningselektrisk kilde via en blytråd 5', som vist ved en pil.
Enkrystall scintillatoren ifølge foreliggende oppfinnelse har sterk emisjon ved bølgelengden som viser den maksimale spektrale følsomheten for et bi-alkali fotomultiplikatorrør sammenlignet med kjente GSO enkrystall scintillatorer. Videre er lysutbyttet og nedbrytningstiden utmerket sammenlignet med kjente GSO enkrystall scintilllatorer. Spesielt LuGSO, som substituerer lutetium istedenfor en del av gadoliniumet i GSO, har dobbelt så høyt lysutbytte og halvparten av nedbrytningstiden sammenlignet med kjent GSO.
Derfor overgår enkrystall scintillatoren ifølge foreligggende oppfinnelse kjente GSO enkrystall scintillatorer med henblikk på mange egenskaper som er viktige for anvendelsen som en gammastråledetektor, f.eks. lysutbytte, energioppløsning, effektivitet for deteksjon av høyenergifotoner, scintillator-nedbrytningstid, emisjonsspektrumtilpasning til respons for fotomultiplikatorrør, osv.
Følgelig kan enkrystall scintillatoren ifølge foreliggene oppfinnelse hensiktsmessig anvendes i positron CT og forskjellige strålingsmålende innretninger, spesielt apparaturer som benyttes ved undersøkelsen av underjordiske formasjoner.
Claims (6)
1.
Enkrystall scintillator,karakterisert vedat den innbefatter en ceriumdopet gadoliniumsilikatforbindelse representert ved formelen:
hvor Ln er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Sc, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb og Lu; x er en verdi mellom 0,03 og 1,9; og y er en verdi mellom 0,001 og 0,2.
2.
Enkrystall scintillator ifølge krav 1,karakterisert vedat x er en verdi mellom 0,1 og 0,7.
3.
Enkrystall scintillator ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat y er en verdi mellom 0,003 og 0 ,02 .
4 .
Enkrystall scintillator ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat Ln er et element av Lu.
5 .
Apparatur for prospektering av underjordiske strata,karakterisert vedat den innbefatter et prospekteringselement som er bevegelig i et hull, en detekteringsinnretning inneholdende enkrystall scintillatoren ifølge krav 1, 2, 3 eller 4 for detektering av stråling og som bæres av prospekteringselementet, og en kombinerende innretning for generering og registrering av signaler som viser minst en av egenskapene for stråling detektert ved hjelp av detektreringsinnretningen.
6.
Apparatur ifølge 5,karakterisert vedat detekteringsinnretningen er en fotodetektor kombinert med en scintillator og omdanner et lys emittert fra scintillatoren til elektriske signaler.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10629290 | 1990-04-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO911555D0 NO911555D0 (no) | 1991-04-19 |
| NO911555L NO911555L (no) | 1991-10-21 |
| NO304334B1 true NO304334B1 (no) | 1998-11-30 |
Family
ID=14429980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO911555A NO304334B1 (no) | 1990-04-20 | 1991-04-19 | Enkrystall scintillator og apparatur for prospektering av underjordiske strata |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0456002B1 (no) |
| DE (1) | DE69122987T2 (no) |
| NO (1) | NO304334B1 (no) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278832B1 (en) | 1998-01-12 | 2001-08-21 | Tasr Limited | Scintillating substance and scintillating wave-guide element |
| RU2242545C1 (ru) * | 2003-11-04 | 2004-12-20 | Загуменный Александр Иосифович | Сцинтиляционное вещество (варианты) |
| US7321123B2 (en) | 2005-12-20 | 2008-01-22 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for radiation detection in a high temperature environment |
| CN100422111C (zh) * | 2006-11-29 | 2008-10-01 | 中国原子能科学研究院 | Gd2O2S:Pr,Ce,F陶瓷闪烁体制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4647781A (en) * | 1983-01-31 | 1987-03-03 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Gamma ray detector |
| JPS62228187A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-10-07 | シユラムバ−ガ− オ−バ−シ−ズ ソシエダ アノニマ | 地下の地層を調査するための方法およびその装置 |
| JP2504058B2 (ja) * | 1987-06-09 | 1996-06-05 | 日立化成工業株式会社 | 放射線検出器 |
| FR2634028B1 (fr) * | 1988-07-06 | 1994-07-22 | Commissariat Energie Atomique | Monocristaux de silicates de lanthanides utilisables comme scintillateurs pour la detection des rayonnements x et gamma |
-
1991
- 1991-04-11 EP EP91105797A patent/EP0456002B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-11 DE DE69122987T patent/DE69122987T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-19 NO NO911555A patent/NO304334B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0456002B1 (en) | 1996-11-06 |
| EP0456002A3 (en) | 1993-02-10 |
| NO911555D0 (no) | 1991-04-19 |
| DE69122987T2 (de) | 1997-03-06 |
| DE69122987D1 (de) | 1996-12-12 |
| NO911555L (no) | 1991-10-21 |
| EP0456002A2 (en) | 1991-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5264154A (en) | Single crystal scintillator | |
| Derenzo et al. | Prospects for new inorganic scintillators | |
| US7202477B2 (en) | Scintillator compositions of cerium halides, and related articles and processes | |
| CN100413939C (zh) | 闪烁晶体及其制造方法和应用 | |
| RU2638158C2 (ru) | Композиция сцинтиллятора, устройство детектора излучения и способ регистрации высокоэнергетического излучения | |
| RU2389835C2 (ru) | Pr-СОДЕРЖАЩИЙ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ МОНОКРИСТАЛЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, ДЕТЕКТОР ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ОБСЛЕДОВАНИЯ | |
| JP5103879B2 (ja) | シンチレータ用結晶及び放射線検出器 | |
| Kobayashi et al. | Bismuth silicate Bi4Si3O12, a faster scintillator than bismuth germanate Bi4Ge3O12 | |
| JP6058030B2 (ja) | 結晶材料、放射線検出器、撮像装置、非破壊検査装置、および照明機器 | |
| CN106433645A (zh) | 辐射探测用的卤化物闪烁体 | |
| WO2016190439A1 (ja) | 結晶材料、結晶製造法、放射線検出器、非破壊検査装置、および撮像装置 | |
| RU2596765C2 (ru) | Сцинтиллятор, радиационный детектор и способ обнаружения излучения | |
| van Loef et al. | Crystal growth and scintillation properties of Thallium-based halide scintillators | |
| Hawrami et al. | Tl2HfCl6 and Tl2ZrCl6: intrinsic Tl-, Hf-, and Zr-based scintillators | |
| JP7097998B2 (ja) | 残光を低減するためのアンチモン及びその他のマルチバランスカチオンを含むＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ結晶、ならびにシンチレーション結晶を含む放射線検出装置 | |
| JPH04218588A (ja) | 単結晶シンチレータ及びそれを用いた地下層探査装置 | |
| Kamada et al. | Growth and scintillation properties of Eu doped Li2SrCl4/LiSr2Cl5 eutectic | |
| NO304334B1 (no) | Enkrystall scintillator og apparatur for prospektering av underjordiske strata | |
| JP2010285559A (ja) | シンチレータ用結晶及び放射線検出器 | |
| Glodo et al. | Novel high-stopping power scintillators for medical applications | |
| Yajima et al. | Tl-Doped CsI/⁶LiBr Scintillator for Thermal Neutron Detection With Ultrahigh Light Yield | |
| Yajima et al. | Novel optical-guiding crystal scintillator composed of an Eu-doped SrI2 core and glass cladding | |
| JP5737978B2 (ja) | 中性子検出用シンチレーター及び中性子線検出器 | |
| Wu et al. | Study on the Growth and Scintillation Properties of CLLB Crystals | |
| WO2012105694A1 (ja) | 中性子線検出用シンチレーター及び中性子線検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |