JP5609327B2 - シンチレータ材料、及びシンチレーション検出器 - Google Patents
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Description
が試みられている。このような次世代型PET装置では、高い時間分解能が要求されるため、特に蛍光寿命の短いシンチレータを必要とする。
−単結晶育成炉の構成説明−
先ず、単結晶育成用溶液(以下、単に育成用溶液と呼ぶ)を使用して水熱合成法により単結晶の育成を行うための単結晶育成炉(以下、単に育成炉と呼ぶ)の構成について説明する。
上記の如く単結晶原料5及び種結晶6が収容され、且つ育成用溶液が充填された育成炉1による単結晶育成動作について以下に説明する。
m3)に対するLi濃度(atoms/cm3)の比率である。なお、酸化亜鉛単結晶中のIn濃度及びLi濃度は、二次イオン質量分析装置(CAMECA社製ims6F)を
用いた二次イオン質量分析法により分析した。また、実施例1〜6及び比較例1〜6の各シンチレータ材料が放射線の入射による発する蛍光の蛍光寿命は、ストリークカメラ(HAMAMATSU C1587)を用いて測定した。なお、蛍光が複数の成分からなる場合には、それら各成分の蛍光寿命と、それら各成分の割合を示している。
I=exp(−t/τ1)
また、成分1と、この成分1よりも蛍光寿命の長い成分(以下、成分2という。)とからなる蛍光の発光強度は、下記式2にて示される。なお、式2では、最大値を1とした場合の発光強度をI、成分1の蛍光寿命をτ1、成分2の蛍光寿命をτ2、発光強度が最大値に達してからの経過時間をtとしている。また、成分1と成分2の合計に対する成分1の存在比をC1とし、成分1と成分2の合計に対する成分2の存在比をC2としている。ただし、C1+C2=1とする。
I=C1*exp(−t/τ1)+C2*exp(−t/τ2)
例えば、比較例5のシンチレータ材料が放射線の入射により発する蛍光には、表1に示すように、蛍光寿命τ1が91.4psの成分1と、蛍光寿命τ2が403psの成分2とが50:50の割合(即ち、C1=0.5、C2=0.5)で存在する。この比較例5のシンチレータ材料が発する蛍光の発光強度は、図3(a)に示すように経時変化する。そして、上記式2によれば、成分1の蛍光が寿命に達した時(即ち、t=τ1=91.4の時)の発光強度は、成分2の蛍光の存在により、最大値の1/expよりも大きいと認められる。すなわち、成分1と成分2とからなる蛍光の蛍光寿命は、成分1の蛍光寿命よりも長いので、成分1と成分2からなる蛍光を発する比較例1〜5のシンチレータ材料の蛍光寿命は、成分1の蛍光寿命62.7ps〜122psよりも長いと認められる。
1/τall=1/τrad+1/τdef
つまり、酸化亜鉛単結晶の蛍光寿命τallは、以下の式4で示される。
τall=τradτdef/(τrad+τdef)=τdef/(1+τdef/τrad)
この式4によれば、クエンチングの寿命τdef が発光の寿命τradに比べて極めて短い場合、酸化亜鉛単結晶の蛍光寿命τallは、クエンチングの寿命τdefとほぼ等しくなると結論づけられる。すなわち、酸化亜鉛単結晶の蛍光寿命τallは、クエンチングの寿命τdefによって決定すると言える。
2 炉本体
21 上端開口
22 蓋体
22a 圧力計
23 対流制御板
24 育成容器
3 電気炉
4 内部空間
41 原料室
42 育成室
5 単結晶原料
6 種結晶
Claims (4)
- 放射線の入射により、蛍光を発するシンチレータ材料であって、
C面を主面とする板状の酸化亜鉛の種結晶の+C面上又は−C面上に結晶成長した酸化亜鉛単結晶からなり、
前記酸化亜鉛単結晶中にInとLiとを含有し、
前記蛍光の蛍光寿命が20ps未満であり、
前記酸化亜鉛単結晶中のLi濃度が、In濃度の0.15倍以上〜11倍以下であることを特徴とするシンチレータ材料。 - 請求項1に記載のシンチレータ材料であって、
前記蛍光が、蛍光寿命が20ps未満の1つの成分のみからなることを特徴とするシンチレータ材料。 - 請求項1又2に記載のシンチレータ材料であって、
前記酸化亜鉛単結晶中のLi濃度が、In濃度の0.15倍以上〜6.74倍以下であることを特徴とするシンチレータ材料。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載のシンチレータ材料からなるシンチレータを備えたことを特徴とするシンチレーション検出器。
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