RU2670865C2 - Способ регулирования содержания галлия в сцинтилляторах на основе гадолиний-галлиевых гранатов - Google Patents
Способ регулирования содержания галлия в сцинтилляторах на основе гадолиний-галлиевых гранатов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670865C2 RU2670865C2 RU2016146848A RU2016146848A RU2670865C2 RU 2670865 C2 RU2670865 C2 RU 2670865C2 RU 2016146848 A RU2016146848 A RU 2016146848A RU 2016146848 A RU2016146848 A RU 2016146848A RU 2670865 C2 RU2670865 C2 RU 2670865C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- gadolinium
- value
- powder
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 58
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 34
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 8
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 29
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 241000219991 Lythraceae Species 0.000 claims description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 235000014360 Punica granatum Nutrition 0.000 claims description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 M 2 Chemical compound 0.000 claims description 5
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 claims description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical group [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims description 2
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- BFHKYHMIVDBCPC-UHFFFAOYSA-N 1,3,5,7-tetrahydro-[1,3]oxazolo[3,4-c][1,3]oxazol-7a-ylmethanol Chemical compound C1OCN2COCC21CO BFHKYHMIVDBCPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 230000003081 coactivator Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 6
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MPARYNQUYZOBJM-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolutetiooxy)lutetium Chemical compound O=[Lu]O[Lu]=O MPARYNQUYZOBJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 229910003443 lutetium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HJGMWXTVGKLUAQ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);scandium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sc+3].[Sc+3] HJGMWXTVGKLUAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium(III) oxide Inorganic materials O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K cerium trichloride Chemical compound Cl[Ce](Cl)Cl VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- MOOUSOJAOQPDEH-UHFFFAOYSA-K cerium(iii) bromide Chemical compound [Br-].[Br-].[Br-].[Ce+3] MOOUSOJAOQPDEH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N gallium;gadolinium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Gd+3] ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 1
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
- C30B1/02—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing
-
- 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
- G01T1/2023—Selection of materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- 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
-
- 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
- C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
- C09K11/641—Chalcogenides
-
- 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
- C09K11/7706—Aluminates
-
- 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
- C09K11/7712—Borates
-
- 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
- C09K11/7774—Aluminates
-
- 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
- C09K11/778—Borates
-
- 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
- C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
- C09K11/7792—Aluminates
-
- 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
- C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
- C09K11/7797—Borates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B11/08—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
- C30B11/10—Solid or liquid components, e.g. Verneuil method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B17/00—Single-crystal growth onto a seed which remains in the melt during growth, e.g. Nacken-Kyropoulos method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/28—Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/04—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion materials in the liquid state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- 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
- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
- G01T1/164—Scintigraphy
- G01T1/1641—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
- G01T1/1642—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using a scintillation crystal and position sensing photodetector arrays, e.g. ANGER cameras
-
- 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
- G01T1/2012—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using stimulable phosphors, e.g. stimulable phosphor sheets
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к неорганической химии и медицине и могут быть использованы при изготовлении сцинтилляторов. Сначала получают порошок общей формулы MMMMO(1), где O – кислород; M, M, Mи M- отличные друг от друга металлы; сумма a+b+c+d составляет примерно 8; «a» от 2 до 3,5; «b» от 0 до 5; «c» от 0 до 5; «d» от 0 до 1; при этом «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть одновременно равны нулю; M- редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание; M- алюминий или бор; M– галлий; M- соактиватор, выбранный из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима. Средний размер частиц порошка от 5 нм до 500 мкм. Полученный порошок нагревают до 500-2000°C для его расплавления, а полученный расплав - до 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере. На последующей стадии получают поликристаллы или монокристаллы гранатов. Например, гранаты могут иметь следующие составы: GdAlGaO, GdGaAlO, GdYGaAlOили GdLuAlGaOи используются в таких изделиях, как устройство формирования изображения или установка для томографии. Снижаются потери галлия при получении кристаллов. 2 н. и 17 з.п. ф-лы.
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[1] Данное раскрытие относится к способу регулирования содержания галлия в гранатовых сцинтилляторах, которые содержат гадолиний и галлий, в ходе процесса изготовления. В частности, данное раскрытие относится к способу регулирования содержания галлия в сцинтилляторах на основе гадолиний-алюминий-галлиевого граната в ходе процесса изготовления.
[2] Гадолиний-алюминий-галлиевые гранаты (обычно известные как ГАГГ) являются перспективными кандидатами для использования в качестве сцинтиллятора во времяпролетной (TOF) позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) из-за его высокой плотности 6,63 грамм на кубический сантиметр (г/см3), высокого светового выхода более 65000 фотонов/МэВ (миллион электронвольт или мегаэлектронвольт) и относительно короткого времени затухания 88 наносекунд (нс)/91% и 258 нс/9%.
[3] ГАГГ можно выращивать в виде крупных кристаллических булей (слитков) до 3 дюймов (примерно 7,5 сантиметров) в диаметре из таких оксидов, как диоксид церия (CeO2), оксид гадолиния (Gd2O3), оксид галлия (Ga2O3) и оксид алюминия (Al2O3), которые обладают чистотой 99,99% или более, с использованием метода Чохральского. Буля представляет собой монокристаллический слиток, полученный синтетическим способом.
[4] Одним из недостатков, связанных с методом Чохральского, является то, что высокие температуры (превышающие 1300°C) используемые при получении були кристалла, приводят к разложению оксида галлия до пара Ga2O согласно реакции:
Это равновесная реакция и присутствие дополнительного кислорода в реакционной камере снижает скорость разложения оксида галлия. Иными словами, присутствие повышенного количества кислорода в реакционной камере сдвигает обратимую реакцию в направлении образования оксида галлия, а не в направлении образования пара Ga2O.
[5] Получение були кристалла, как правило, осуществляют в иридиевых тиглях, которые очень дорогие из-за стоимости металлического иридия. Использование больших количеств кислорода в реакционной камере вызывает превращение металлического иридия в оксид иридия (который испаряется), что является нежелательным из-за высокой стоимости, связанной с потерей металлического иридия.
[6] Чтобы осуществить компромисс и получить булю кристалла ГАГГ без каких-либо потерь металлического иридия, для реализации процесса роста в атмосфере, содержащей избыток 2 объемных процента кислорода, используют нестехиометрическую смесь сырьевых оксидных материалов, имеющих 3 массовых процента (мас.%) избытка оксида галлия. Присутствие избытка оксида галлия компенсируется потерей, вызванной испарением галлия при повышенных температурах процесса.
[7] Однако этот способ также имеет недостатки. Поскольку потери на испарение галлия являются практически сложными для контроля, качество кристаллов ГАГГ может значительно изменяться. Потеря стехиометрии может вызвать существенные неоднородности в таких характеристиках сцинтилляции кристаллов ГАГГ, как: изменение в световом выходе, неконтролируемая задержка во времени сцинтилляции и высокий уровень послесвечения, все из которых являются нежелательными.
[8] Поэтому остается необходимость в способе получения булей кристалла с правильной стехиометрией при снижении в то же время потерь оксида галлия или металлического иридия.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[9] Здесь раскрыт способ, включающий изготовление порошка, обладающего составом по формуле (1)
M1 aM2 bM3 cM4 dO12 (1),
где O представляет собой кислород, M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга, где сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где «a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5, «b» имеет значение от 0 до примерно 5, «c» имеет значение от 0 до примерно 5, «d» имеет значение от 0 примерно до 1, где «примерно» задано как отклонение ±10% от желательного значения, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть одновременно равными нулю, где M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая, но не ограничиваясь, гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание, M2 представляет собой алюминий или бор, M3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой соактиватор и включает один из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима или любое их сочетание; и нагрев этого порошка до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с изготовлением кристаллического сцинтиллятора.
[10] Здесь также раскрыто изделие, изготовленное способом, включающим изготовление порошка, обладающего составом по формуле (1)
M1 aM2 bM3 cM4 dO12 (1),
где O представляет собой кислород, M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга, где сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где «a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5, «b» имеет значение от 0 до примерно 5, «c» имеет значение от 0 до примерно 5, «d» имеет значение от 0 до примерно 1, где «примерно» задано как отклонение ±10% от желательного значения, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть одновременно равны нулю, где M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая, но не ограничиваясь, гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание, M2 представляет собой алюминий или бор, M3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой соактиватор и включает один из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима или любое их сочетание; и нагрев этого порошка до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с изготовлением кристаллического сцинтиллятора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[11] Здесь раскрыт способ изготовления поликристаллического или монокристаллического граната, который содержит гадолиний и галлий (здесь далее - «гранат») и для которого использован оксид галлия в качестве исходного сырья. Состав в гранате, помимо гадолиния и галлия, содержит один или более элементов. Иными словами, в самом простейшем виде гранат содержит 3 или более элементов.
[12] В варианте воплощения гранаты имеют формулу:
M1 aM2 bM3 cM4 dO12 (1),
где O представляет собой кислород, M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга, где сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где «примерно» задано как отклонение ±10% от желаемого значения, где «a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5, предпочтительно от примерно 2,4 до примерно 3,2, а более предпочтительно примерно 3,0, «b» имеет значение от 0 до примерно 5, предпочтительно от примерно 2 до примерно 3, а более предпочтительно от примерно 2,1 до примерно 2,5, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба одновременно равны нулю, где «c» имеет значение от 0 до примерно 5, предпочтительно от примерно 1 до примерно 4, предпочтительно от примерно 2 до примерно 3, а более предпочтительно от примерно 2,1 до примерно 2,5, «d» имеет значение от 0 до примерно 1, предпочтительно от примерно 0,001 до примерно 0,5, а более предпочтительно 0,003-0,3.
[13] В формуле (1) M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая, но не ограничиваясь, гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание. M1 представляет собой предпочтительно гадолиний. В варианте воплощения M2 представляет собой алюминий или бор, M3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой соактиватор и включает один или более из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима.
[14] Для M1 некоторая часть гадолиния может быть замещена одним или более из иттрия, лютеция, лантана, тербия, празеодима, неодима, церия, самария, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия или их сочетаний. В варианте воплощения некоторая часть гадолиния может быть замещена иттрием. M3 представляет собой предпочтительно алюминий.
[15] В варианте воплощения соактиватор M4 включает Tl+, Cu+, Ag+, Au+, Pb2+, Bi3+, In+, Sn2+, Sb3+, Ce3+, Pr3+, Eu2+, Yb2+, Nb5+, Ta5+, W6+, Sr2+, B3+, Ba2+, Mg2+, Ca2+ или их сочетания.
[16] Способ включает изготовление наномерных и микромерных порошков граната (и соответствующих оксидов и гидроксидов, которые могут быть превращены в гранат при нагреве) и нагрев этих порошков до температуры, которая ниже, чем 1850°C, используемой для получения монокристаллов в методе Чохральского. В некоторых вариантах воплощения наномерные и микромерные порошки нагревают до температуры 500-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с образованием поликристаллических или монокристаллических гранатов, которые обладают желаемой стехиометрией, без каких-либо потерь оксида галлия из-за испарения. Перед нагревом до температуры вплоть до 1700°C в кислородсодержащей атмосфере с образованием поликристаллических или монокристаллических гранатов порошки можно необязательно нагревать до температуры вплоть до 2000°C для их расплавления. Гранат может содержать комбинацию поликристаллического и монокристаллического материала.
[17] Не ограничиваясь теорией, предполагают, что ионы галлия в каждом из составов по формуле (1) сильно связаны с другими элементами состава, и, таким образом, энергия, требуемая для разложения такой молекулы, намного больше, чем энергия для разложения оксида галлия.
[18] Способ изготовления наномерных и микромерных порошков гадолиний-галлиевого граната включает растворение желаемых оксидов металлов при желаемом стехиометрическом соотношении в сильной кислоте. К раствору, содержащему кислоту и растворенные оксиды металлов, добавляют избыточное количество сильного основания. Добавление основания ускоряет образование осадка. Осадок затем отделяют от раствора с использованием процесса разделения с получением граната и связанных с ним непрореагировавших оксидов в порошковой форме. Из порошков затем можно изготовить булю кристалла путем их нагрева до температуры от 500 до менее чем 2000°C, предпочтительно 850-1900°C, а более предпочтительно 900-1800°C, для расплавления порошка. Вслед за плавлением расплавленный материал может быть нагрет до температуры 800-1700°C, предпочтительно 900-1100°C, а более предпочтительно 950-1050°C в кислородсодержащей атмосфере, с получением на следующей стадии поликристалла или монокристаллов, которые можно использовать в качестве сцинтилляторов.
[19] Сырье, используемое для изготовления гранатов, как правило, содержат оксид галлия (Ga2O3) и оксид гадолиния (Gd2O3), и эти материалы добавляют в реакционный сосуд в желаемых стехиометрических количествах. Оксид галлия (Ga2O3) и оксид гадолиния (Gd2O3), как правило, добавляют в реакционный сосуд в мольном соотношении 1:0,5-0,5:1, предпочтительно 1:0,75-0,75:1 и наиболее предпочтительно 0,9:1-1:0,9. В примерном варианте воплощения оксид галлия (Ga2O3) и оксид гадолиния (Gd2O3), как правило, добавляют в реакционный сосуд в мольном соотношении 1:1. Предпочтительной формой оксида галлия является β-оксид галлия (III). Предпочтительной формой оксида алюминия является α-оксид алюминия (α-Al2O3).
[20] Дополнительные «оксиды металлов», такие как оксиды церия, алюминия, скандия, иттрия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, хрома, иттербия, неодима или их сочетаний также могут быть добавлены в реакционный сосуд в желаемых стехиометрических количествах. Примерными дополнительными «оксидами металлов» являются диоксид церия (CeO2), оксид алюминия (Al2O3), оксид иттрия (Y2O3), оксид лютеция (III) (Lu2O3), оксид скандия (III) (Sc2O3) или их сочетание. Для оксидов металлов, используемых при изготовлении граната, желательно, чтобы они обладали чистотой 99,99% или более.
[21] В некоторых вариантах воплощения помимо оксида алюминия (Al2O3) в гранате могут присутствовать один или более из диоксида церия (CeO2), оксида иттрия (Y2O3), оксида лютеция (III) (Lu2O3) и оксида скандия (III) (Sc2O3). Другие оксиды металлов могут присутствовать в мольном соотношении 0,1:1-1:0,1, предпочтительно 0,2:1-1:0,2 и более предпочтительно 0,5:1-1:0,5 относительно оксида галлия (Ga2O3).
[22] В примерном варианте воплощения гранат содержит в качестве дополнительного компонента «оксида металла» только оксид алюминия. В этих вариантах воплощения гранат содержит оксид алюминия в мольном соотношении 2:3-3:2 относительно числа молей оксида галлия (Ga2O3). В других вариантах воплощения гранат также может содержать оксид церия в мольном соотношении 0,01:3-3:1, предпочтительно 0,05:3-2:1 относительно числа молей оксида галлия (Ga2O3), когда гранат также содержит оксид алюминия.
[23] Сырье (например, смесь, содержащая оксид галлия, оксид гадолиния, оксид алюминия и/или оксид церия) затем растворяют в сильной кислоте с образованием раствора. Примерами сильных кислот являются соляная кислота, азотная кислота, серная кислота или их сочетание. В примерном варианте воплощения сильная кислота представляет собой соляную кислоту, присутствующую в количестве 25-50 мольных процентов, предпочтительно 30-40 мольных процентов в воде.
[24] Раствор приготавливают путем смешивания сырья в соляной кислоте. Смешивание может быть выполнено путем перемешивания, использования ультразвуковой обработки, барботирования, физической вибрации или их сочетаний. Раствор может быть изготовлен при любой температуре, хотя комнатная температура является предпочтительной.
[25] После растворения оксидов к раствору могут быть добавлены активаторы (легирующие примеси). Подходящими активаторами являются церий, скандий, иттрий, лантан, лютеций, празеодим, тербий, иттербий, неодим или их сочетание. Эти активаторы могут быть добавлены к раствору в виде галогенидов соответствующих металлов. Предпочтительными галогенидами являются хлориды, бромиды или их сочетание. Следует отметить, что эти активаторы могут быть добавлены к раствору, даже если он содержит определенное количество активатора, уже добавленного ранее в виде оксида металла.
[26] Например, церий может быть добавлен к раствору в виде хлорида церия, бромида церия или их сочетания, даже если раствор содержит церий, который был ранее добавлен в виде оксида церия, как было подробно сказано выше.
[27] Галогенид металла может быть добавлен в качестве активатора к раствору граната в мольном соотношении 0,01:1-1:0,1, предпочтительно 0,02:1-1:0,2 и более предпочтительно 0,05:1-1:0,5 относительно числа молей оксида галлия (Ga2O3).
[28] Раствор затем обрабатывают избытком сильного основания в реакционном сосуде для облегчения осаждения растворенных оксидов металлов. Раствор добавляют к основанию в реакционном сосуде при сильном перемешивании. Примерами сильных оснований являются гидроксид аммония, бикарбонат аммония, гидроксид калия, гидроксид натрия и т.п. или их сочетание. Сильное основание растворяют в воде в количестве 15-50 мольных процентов, предпочтительно 20-40 мольных процентов.
[29] Мольное отношение кислоты, присутствующей в растворе, к основанию составляет более 1:1,10, предпочтительно более 1:1,20, а более предпочтительно более 1:1,50.
[30] Добавление раствора к основанию вызывает осаждение граната. Осадок подвергают процессу разделения для извлечения граната из остатка раствора. Процессы разделения включают центрифугирование, фильтрацию, декантирование (декантация) или их сочетание. Фильтрация является предпочтительной.
[31] Фильтрат подвергают воздействию дополнительных этапов промывки водой для удаления следов кислоты, солей и основания из осадка. Осадок в порошковой форме содержит гранат (наряду с одним или более дополнительными элементами), а также оксиды и гидроксиды исходных металлов, используемых в реакционном сосуде. Осадок, полученный после разделения граната, присутствует в виде частиц, которые имеют размер частиц в нанометрическом диапазоне и в микрометрическом диапазоне. Частицы имеют средний размер частиц, который находится в диапазоне от 5 нанометров до 500 микрометров, предпочтительно от 10 нанометров до 50 микрометров, а более предпочтительно 1-20 микрометров. Для определения среднего размера частиц измеряют радиус кругового движения частиц. Для определения размера частиц можно использовать рассеяние света или электронную микроскопию.
[32] Порошки могут быть необязательно дополнительно пульверизированы в шаровой мельнице, вальцовой мельнице или другом устройстве пульверизации. Пульверизированные порошки затем могут быть подвергнуты необязательному процессу просеивания, если желательно использовать частицы конкретного размера.
[33] Порошки граната затем обрабатывают при температурах 800-1700°C, предпочтительно 900-1100°C, а более предпочтительно 950-1050°C в кислородсодержащей атмосфере с получением на следующей стадии поликристалла или монокристалла, которые можно использовать в качестве сцинтилляторов.
[34] Монокристаллы можно получать методом Чохральского, методом Бриджмена, методом Киропулоса и методом Вернейля.
[35] В методе Чохральского выращиваемый порошок расплавляют при контролируемой атмосфере в подходящем не реагирующем контейнере. Путем регулирования температуры печи до 1700C° материал расплавляют. Затравочный кристалл опускают до соприкосновения с расплавленной шихтой (жидкой садкой). При поддержании очень низкой температуры затравки, по сравнению с температурой расплава (за счет подходящей водоохлаждающей установки), расплавленная шихта в контакте с затравкой будет затвердевать на затравке. Затем затравку вытягивают при контролируемой скорости. Большинство кристаллов получают путем вытягивания из расплава. С использованием этого способа могут быть выращены кристаллы с размерами 3-40 сантиметров.
[36] В методе Бриджмена (способ вытягивания) материал расплавляют в вертикальном цилиндрическом контейнере (называемом ампулой), конически сужающемся к нижней точке. Контейнер медленно опускают из горячей зоны печи, имеющей температуру до 1700°C, в холодную зону. Скорости перемещения для таких процессов составляют в диапазоне примерно 1-30 мм/ч. Кристаллизация начинается на кончике и обычно продолжается за счет роста от первого образованного зародыша. Благодаря направленному и контролируемому процессу охлаждения отливки, формируются зоны выровненных кристаллических решеток. Иными словами, может быть сформирован монокристалл.
[37] В методе Киропулоса кристалл выращивают с большим диаметром, чем в двух вышеупомянутых методах. Как и в методе Чохральского, здесь затравку также приводят в контакт с расплавом и не поднимают намного в ходе роста, т.е. части затравки позволяют расплавиться и выращивают короткую узкую шейку. После этого прекращают вертикальное перемещение затравки, и рост продолжается при снижении энергии, подаваемой в расплав.
[38] В методе Вернейля (кристаллизация в пламени) тонкий сухой порошок размером 1-20 микрометров выращиваемого материала просеивают через проволочную сетку и позволяют ему падать через кислородно-водородное пламя. Порошок расплавляется, и поверх затравочного кристалла образуется пленка жидкости. Она постепенно затвердевает по мере того, как затравочный кристалл медленно опускают. Технология процесса состоит в уравновешивании скорости подачи шихты и скорости снижения затравки для поддержания постоянных скорости роста и диаметра. С помощью этого способа выращивают кристаллы рубина до 90 миллиметров в диаметре. Эту технологию широко используют для выращивания синтетических драгоценных камней и различных тугоплавких оксидов.
[39] Примеры поликристаллов или монокристаллов, выращиваемых этим способом, имеют следующие формулы - Gd3Al2Ga3O12 (ГАГГ - гадолиний-алюминий-галлиевый гранат), Gd3Ga2,5Al2,5O12 (ГГАГ - гадолиний-галлий-алюминиевый гранат), Gd1,5Y1,5Ga2,5Al2,5O12 (ГИГАГ - гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат), Gd3Sc2Ga3O12 (ГСГГ - гадолиний-скандий-галлиевый гранат) или Gd1,5Lu1,5Al1,5Ga1,5O12. Каждый из поликристалла или монокристалла, представленный вышеупомянутыми формулами, может быть легирован церием, при необходимости.
[40] Поликристалл или монокристалл, изготовленные с использованием порошков наномерных и микромерных размеров, обладают более постоянной стехиометрией по сравнению с материалами, изготовленными с использованием расплавленных оксидных соединений. Материалы сцинтиллятора, изготовленные этим способом, можно использовать в таких устройствах формирования изображения, как, например, установки для позитронно-эмиссионной томографии, компьютерной томографии или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.
[41] Следует отметить, что все диапазоны, подробно изложенные здесь, включают в себя конечные точки. Численные значения из различных диапазонов являются комбинируемыми. Составы, способы и изделия могут, в качестве альтернативы, содержать, состоять или в основном состоять из любых подходящих компонентов или этапов, раскрытых здесь. Составы, способы и изделия могут дополнительно или в качестве альтернативы быть выполнены таким образом, чтобы они не имели или были почти свободны от любых этапов, компонентов, материалов, ингредиентов, активирующих препаратов или продуктов, которые в ином случае не являются необходимыми для достижения функции и/или целей составов, способов и изделий. Понятие «сочетания» включает в себя шихты, смеси, сплавы, продукты реакции и т.п. Единственное число не означает ограничения количества, и его следует рассматривать как охватывающее как единичное число, так и множество, до тех пор, пока здесь не будет указано иное, или из контекста не будет следовать ясное противоречие. Понятие «или» означает «и/или» до тех пор, пока не будет четко указано иное. Ссылка на протяжении спецификации на «некоторые варианты воплощения», «вариант воплощения» и т.д. означает, что конкретный элемент, описанный применительно к варианту воплощения, включен в по меньшей мере один вариант воплощения, описанный здесь, и может присутствовать или не присутствовать в других вариантах воплощения. Кроме того, следует понимать, что в различных вариантах воплощения описанные элементы могут быть скомбинированы любым подходящим образом.
[42] В то время как изобретение было описано со ссылкой на некоторые варианты воплощения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что для их элементов могут быть выполнены различные изменения, а эквиваленты могут быть заменены без отступления от объема изобретения. В дополнение для адаптации конкретной ситуации или материала к сведениям по изобретению могут быть выполнены многие модификации без отступления от его существенного объема. Следовательно, предполагается, что изобретение не ограничено конкретными вариантами воплощения, раскрытыми в качестве наилучшего варианта, продуманного для осуществления этого изобретения, и что изобретение будет включать в себя все варианты воплощения, попадающие в пределы объема прилагаемой формулы изобретения.
Claims (63)
1. Способ получения кристаллического сцинтиллятора, включающий:
изготовление порошка, обладающего составом по формуле (1):
M1 aM2 bM3 cM4 dO12 (1),
где
O представляет кислород,
M1, M2, M3 и M4 представляют первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга,
сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где
«a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5,
«b» имеет значение от 0 до примерно 5,
«c» имеет значение от 0 до примерно 5 и
«d» имеет значение от 0 до примерно 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба одновременно равны нулю,
M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание,
M2 представляет собой алюминий или бор,
M3 представляет собой галлий и
M4 представляет собой соактиватор и включает один из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима;
нагрев порошка до температуры 500-2000°C с расплавлением порошка; и
нагрев полученного расплава до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с получением на последующей стадии поликристаллов или монокристаллов, используемых в качестве кристаллического сцинтиллятора,
при этом расплавление порошка осуществляют перед нагревом полученного расплава до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере,
при этом получаемые этим способом поликристаллы или монокристаллы имеют одну из следующих формул: Gd3Al2Ga3O12 (ГАГГ - гадолиний-алюминий-галлиевый гранат), Gd3Ga2,5Al2,5O12 (ГГАГ - гадолиний-галлий-алюминиевый гранат), Gd1,5Y1,5Ga2,5Al2,5O12 (ГИГАГ - гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат) или Gd1,5Lu1,5Al1,5Ga1,5O12 (ГЛАГГ - гадолиний-лютеций-алюминий-галлиевый гранат), причем каждый из поликристалла или монокристалла, представленного вышеупомянутыми формулами, необязательно легирован церием.
2. Способ по п. 1, где для M1 часть гадолиния может быть замещена одним или более из иттрия, лютеция, лантана, тербия, празеодима, неодима, церия, самария, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия или их сочетаний.
3. Способ по п. 1, где M1 представляет собой гадолиний, а M2 представляет собой алюминий.
4. Способ по п. 1, где
«a» имеет значение от примерно 2,4 до примерно 3,2,
«b» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,
«c» имеет значение от примерно 1 до примерно 4 и
«d» имеет значение от примерно 0,001 до примерно 0,5.
5. Способ по п. 4, где
«a» имеет значение примерно 3,
«b» имеет значение от примерно 2,1 до примерно 2,5,
«c» имеет значение от примерно 2 до примерно 3 и
«d» имеет значение от примерно 0,003 до примерно 0,3.
6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий растворение оксида галлия, оксида гадолиния и по меньшей мере одного оксида церия, алюминия, скандия, иттрия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, хрома, иттербия, неодима в кислоте с образованием раствора.
7. Способ по п. 6, где упомянутая кислота представляет собой соляную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту или их сочетание.
8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий добавление активатора к упомянутому раствору, где активатор представляет собой галогенид церия, алюминия, скандия, иттрия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, хрома, иттербия, неодима или их сочетание.
9. Способ по п. 6, где кислота представляет собой соляную кислоту; где соляная кислота присутствует в количестве 25-50 мольных процентов в воде.
10. Способ по п. 6, дополнительно содержащий добавление упомянутого раствора к избытку основания.
11. Способ по п. 10, где упомянутое основание представляет собой гидроксид аммония, бикарбонат аммония, гидроксид калия, гидроксид натрия или их сочетание.
12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий осаждение граната из упомянутого раствора с образованием порошка.
13. Способ по п. 12, дополнительно содержащий промывку упомянутого порошка и подвергание его дополнительному измельчению.
14. Способ по п. 8, где упомянутый порошок имеет средний размер частиц от 5 нанометров до 500 микрометров.
15. Способ по п. 9, где упомянутый кристаллический сцинтиллятор содержит монокристалл, поликристаллический материал или их сочетание.
16. Способ по п. 15, где упомянутый монокристалл получают методом Чохральского, методом Бриджмена, методом Киропулоса или методом Вернейля.
17. Изделие, включающее кристаллический сцинтиллятор, полученный способом, включающим:
изготовление порошка, обладающего составом по формуле (1)
M1 aM2 bM3 cM4 dO12 (1),
где
O представляет собой кислород,
M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга,
сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где
«a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5,
«b» имеет значение от 0 до примерно 5,
«c» имеет значение от 0 до примерно 5 и
«d» имеет значение от 0 до примерно 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба одновременно равны нулю,
M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание,
M2 представляет собой алюминий или бор,
M3 представляет собой галлий и
M4 представляет собой соактиватор и включает один из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима;
нагрев порошка до температуры 500-2000°C с расплавлением порошка; и
нагрев полученного расплава до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с получением на последующей стадии поликристаллов или монокристаллов, используемых в качестве кристаллического сцинтиллятора,
при этом расплавление порошка осуществляют перед нагревом полученного расплава до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере,
при этом получаемые этим способом поликристаллы или монокристаллы имеют одну из следующих формул: Gd3Al2Ga3O12 (ГАГГ - гадолиний-алюминий-галлиевый гранат), Gd3Ga2,5Al2,5O12 (ГГАГ - гадолиний-галлий-алюминиевый гранат), Gd1,5Y1,5Ga2,5Al2,5O12 (ГИГАГ - гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат) или Gd1,5Lu1,5Al1,5Ga1,5O12 (ГЛАГГ - гадолиний-лютеций-алюминий-галлиевый гранат), причем каждый из поликристалла или монокристалла, представленного вышеупомянутыми формулами, необязательно легирован церием.
18. Изделие по п. 17, причем изделие представляет собой устройство формирования изображения.
19. Изделие по п. 17, причем изделие представляет собой установку для позитронно-эмиссионной томографии, компьютерной томографии или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/955,079 | 2015-12-01 | ||
| US14/955,079 US10197685B2 (en) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016146848A3 RU2016146848A3 (ru) | 2018-05-30 |
| RU2016146848A RU2016146848A (ru) | 2018-05-30 |
| RU2670865C2 true RU2670865C2 (ru) | 2018-10-25 |
Family
ID=57681208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016146848A RU2670865C2 (ru) | 2015-12-01 | 2016-11-30 | Способ регулирования содержания галлия в сцинтилляторах на основе гадолиний-галлиевых гранатов |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10197685B2 (ru) |
| EP (1) | EP3176292A1 (ru) |
| JP (2) | JP6978157B2 (ru) |
| KR (1) | KR101970602B1 (ru) |
| CN (1) | CN106978629A (ru) |
| RU (1) | RU2670865C2 (ru) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10961452B2 (en) * | 2015-12-01 | 2021-03-30 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators |
| CN107245759A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-13 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种铈离子掺杂多组分石榴石结构闪烁晶体的生长方法 |
| JP2019082409A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | 国立大学法人千葉大学 | Ｐｅｔ装置用シンチレーター及びこれを用いたｐｅｔ装置 |
| CN108046768B (zh) * | 2017-12-23 | 2020-05-05 | 东北大学 | 双掺杂稀土离子的钆镓铝闪烁陶瓷及其制备方法 |
| RU2682554C1 (ru) * | 2017-12-28 | 2019-03-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" | Способ получения поликристаллических сцинтилляционных материалов в форме порошков |
| CN108329029B (zh) * | 2018-04-16 | 2020-12-15 | 厦门迈通光电有限公司 | 一种低温烧结闪烁体材料及其制备方法 |
| JP6881391B2 (ja) * | 2018-05-24 | 2021-06-02 | 信越化学工業株式会社 | 焼結用複合酸化物粉末の製造方法及び透明セラミックスの製造方法 |
| CN108947530A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-07 | 桂林电子科技大学 | 一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷及其制备方法 |
| CN109444945A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-08 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种低串扰x射线探测器 |
| WO2020162987A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators |
| CN110092411B (zh) | 2019-06-13 | 2021-01-15 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种含镓石榴石结构闪烁晶体的多晶料合成装置及合成方法 |
| EP3851562A4 (en) * | 2019-08-21 | 2022-02-09 | Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. | METHOD AND EQUIPMENT FOR GROWING MULTI-COMPONENT GARNET STRUCTURE SCINTILLATOR CRYSTALS |
| CN111253152B (zh) * | 2020-01-21 | 2022-06-17 | 徐州凹凸光电科技有限公司 | 一种快衰减高光效闪烁材料及其制备方法 |
| CN111850685A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-10-30 | 同济大学 | 一种快衰减高光输出氧化镓闪烁晶体及其制备方法 |
| CN112281215B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | Ce掺杂钆铝镓石榴石结构闪烁晶体提高发光均匀性、降低余晖的方法及晶体材料和探测器 |
| KR102604256B1 (ko) * | 2022-10-17 | 2023-11-20 | 한국전기연구원 | 하이브리드 섬광체 기반 엑스선 디텍터 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318722A (en) * | 1990-06-29 | 1994-06-07 | General Electric Company | Hole-trap-compensated scintillator material |
| EP1043383A1 (en) * | 1997-12-24 | 2000-10-11 | Hitachi Medical Corporation | Phosphors, and radiation detectors and x-ray ct unit made by using the same |
| RU2324018C2 (ru) * | 2006-04-07 | 2008-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ФГУП "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Серийный способ выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов для пассивных лазерных затворов |
| US20130270482A1 (en) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Haochuan Jiang | Rare earth garnet scintillator and method of making same |
| WO2015118533A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-13 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd | Methods for fabricating 3-dimentional scintillators |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH613129A5 (ru) * | 1975-06-11 | 1979-09-14 | Prolizenz Ag | |
| FR2469477A1 (fr) * | 1979-11-09 | 1981-05-22 | Rhone Poulenc Ind | Procede de fabrication de grenat polycristallin, grenat polycristallin et monocristal correspondant |
| CA2042263A1 (en) | 1990-06-29 | 1991-12-30 | Charles D. Greskovich | Transparent polycrystalline garnets |
| US6246744B1 (en) | 1999-05-06 | 2001-06-12 | General Electric Company | Cubic garnet host with PR activator as a scintillator material |
| US6361735B1 (en) | 1999-09-01 | 2002-03-26 | General Electric Company | Composite ceramic article and method of making |
| US6793848B2 (en) * | 2001-10-11 | 2004-09-21 | General Electric Company | Terbium or lutetium containing garnet scintillators having increased resistance to radiation damage |
| US7812077B2 (en) | 2003-12-17 | 2010-10-12 | Sabic Innovative Plastics Ip B.V. | Polyester compositions, method of manufacture, and uses thereof |
| JP5233119B2 (ja) * | 2004-12-21 | 2013-07-10 | 日立金属株式会社 | 蛍光材料およびその製造方法、蛍光材料を用いた放射線検出器、並びにｘ線ｃｔ装置 |
| US7711022B2 (en) | 2005-12-13 | 2010-05-04 | General Electric Company | Polycrystalline transparent ceramic articles and method of making same |
| US7560046B2 (en) * | 2005-12-22 | 2009-07-14 | General Electric Company | Scintillator material and radiation detectors containing same |
| JP4292421B2 (ja) | 2006-04-27 | 2009-07-08 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| CN102838992A (zh) | 2007-03-26 | 2012-12-26 | 通用电气公司 | 闪烁体及其制造方法 |
| US8309640B2 (en) | 2008-05-23 | 2012-11-13 | Sabic Innovative Plastics Ip B.V. | High dielectric constant laser direct structuring materials |
| US8450412B2 (en) | 2009-12-22 | 2013-05-28 | Sabic Innovative Plastics Ip B.V. | Flame retardant polyamide composition, method, and article |
| WO2012105202A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-09 | 国立大学法人東北大学 | シンチレータ用ガーネット型結晶、及びこれを用いた放射線検出器 |
| CN104169392B (zh) | 2012-03-15 | 2016-06-22 | 株式会社东芝 | 固体闪烁体、放射线检测器及放射线检查装置 |
| US9243125B2 (en) | 2012-09-28 | 2016-01-26 | Sabic Global Technologies B.V. | Release polycarbonate compositions |
| CN104937074A (zh) * | 2013-01-23 | 2015-09-23 | 田纳西大学研究基金会 | 用于修改石榴石型闪烁体的闪烁和光学性能的共掺杂方法 |
| CN106459758A (zh) * | 2014-05-01 | 2017-02-22 | 东北泰克诺亚奇股份有限公司 | 发光体及辐射探测器 |
| US9650569B1 (en) | 2015-11-25 | 2017-05-16 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Method of manufacturing garnet interfaces and articles containing the garnets obtained therefrom |
| US10150914B2 (en) | 2015-11-25 | 2018-12-11 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Ceramic phoswich with fused optical elements, method of manufacture thereof and articles comprising the same |
-
2015
- 2015-12-01 US US14/955,079 patent/US10197685B2/en active Active
-
2016
- 2016-11-24 JP JP2016227829A patent/JP6978157B2/ja active Active
- 2016-11-28 EP EP16200837.9A patent/EP3176292A1/en active Pending
- 2016-11-30 KR KR1020160161271A patent/KR101970602B1/ko active IP Right Grant
- 2016-11-30 CN CN201611080347.7A patent/CN106978629A/zh active Pending
- 2016-11-30 RU RU2016146848A patent/RU2670865C2/ru active
-
2019
- 2019-08-09 JP JP2019146899A patent/JP7438689B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318722A (en) * | 1990-06-29 | 1994-06-07 | General Electric Company | Hole-trap-compensated scintillator material |
| EP1043383A1 (en) * | 1997-12-24 | 2000-10-11 | Hitachi Medical Corporation | Phosphors, and radiation detectors and x-ray ct unit made by using the same |
| RU2324018C2 (ru) * | 2006-04-07 | 2008-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ФГУП "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Серийный способ выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов для пассивных лазерных затворов |
| US20130270482A1 (en) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Haochuan Jiang | Rare earth garnet scintillator and method of making same |
| WO2015118533A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-13 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd | Methods for fabricating 3-dimentional scintillators |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101970602B1 (ko) | 2019-04-19 |
| CN106978629A (zh) | 2017-07-25 |
| RU2016146848A3 (ru) | 2018-05-30 |
| US20170153335A1 (en) | 2017-06-01 |
| JP7438689B2 (ja) | 2024-02-27 |
| RU2016146848A (ru) | 2018-05-30 |
| US10197685B2 (en) | 2019-02-05 |
| JP2020007554A (ja) | 2020-01-16 |
| JP6978157B2 (ja) | 2021-12-08 |
| EP3176292A1 (en) | 2017-06-07 |
| JP2017105993A (ja) | 2017-06-15 |
| KR20170070811A (ko) | 2017-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2670865C2 (ru) | Способ регулирования содержания галлия в сцинтилляторах на основе гадолиний-галлиевых гранатов | |
| US10961452B2 (en) | Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators | |
| CN105102693B (zh) | 钾冰晶石类型闪烁体材料的制备 | |
| CN103710755A (zh) | 稀土共掺激活的钇铝钪石榴石发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN102838352A (zh) | 多晶透明陶瓷制品及其制造方法 | |
| US9187845B2 (en) | Method for preparing single-crystal cubic sesquioxides and uses thereof | |
| CZ200615A3 (cs) | Monokrystal LuAG: Pr pro výrobu scintilacních detektoru a pevnolátkových laseru a jejich výroba | |
| EP3902892A1 (en) | Method for controlling gallium content in gadolinium-gallium garnet scintillators | |
| JP5293602B2 (ja) | 単結晶シンチレータ材料およびその製造方法 | |
| US11155932B2 (en) | Method for producing piezoelectric single crystal ingot and piezoelectric single crystal ingot | |
| JP2005343701A (ja) | Ｙｂを含む混晶酸化物単結晶 | |
| RU2020132464A (ru) | Способ контроля содержания галлия в сцинтилляторах из гадолиний-галлиевых гранатов | |
| JP2647052B2 (ja) | 希土類バナデイト単結晶の製造方法 | |
| JPH0367997B2 (ru) | ||
| RU2231881C1 (ru) | Матрица лазерного материала | |
| JPH04214096A (ja) | 酸化物超電導体単結晶の作製方法 | |
| JP2002193698A (ja) | ＺｎＯ単結晶の製造方法 | |
| JPH04295096A (ja) | ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏｘ 単結晶の育成方法 | |
| JPH04295095A (ja) | 酸化物超電導体単結晶の作製方法 | |
| JPH0274596A (ja) | ゲルマニウム酸ビスマス単結晶およびその製造方法 | |
| JPH05148090A (ja) | βメタホウ酸バリウム単結晶の製造方法 | |
| JPH0541600B2 (ru) | ||
| DD152576A1 (de) | Verfahren zur herstellung von kristallinen phosphatleuchtstoffen |