JP6011835B1 - シンチレータ - Google Patents
シンチレータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6011835B1 JP6011835B1 JP2016545946A JP2016545946A JP6011835B1 JP 6011835 B1 JP6011835 B1 JP 6011835B1 JP 2016545946 A JP2016545946 A JP 2016545946A JP 2016545946 A JP2016545946 A JP 2016545946A JP 6011835 B1 JP6011835 B1 JP 6011835B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- scintillator
- csi
- concentration
- ppm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 82
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Chemical compound [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 24
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 239000002585 base Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- CMJCEVKJYRZMIA-UHFFFAOYSA-M thallium(i) iodide Chemical compound [Tl]I CMJCEVKJYRZMIA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Tl or Bi iodide Chemical class 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C30B29/12—Halides
-
- 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
- C09K11/0827—Halogenides
- C09K11/0833—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
-
- 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
- C09K11/61—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
- C09K11/615—Halogenides
- C09K11/616—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
-
- 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
- C09K11/74—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing arsenic, antimony or bismuth
- C09K11/7428—Halogenides
- C09K11/7435—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
-
- 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
- C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
-
- 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
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
-
- 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
-
- 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
- C30B11/06—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 at least one but not all components of the crystal composition being added
- C30B11/065—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 at least one but not all components of the crystal composition being added before crystallising, e.g. synthesis
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
- C30B13/10—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials
-
- 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
- C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
-
- 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
- C30B28/08—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by zone-melting
-
- 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
- C30B28/10—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by pulling from a melt
-
- 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
- C30B33/02—Heat treatment
-
- 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
-
- 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
- G01T1/2006—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using a combination of a scintillator and photodetector which measures the means radiation intensity
-
- 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
- G21K2004/06—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens with a phosphor layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
Abstract
Description
例えば特許文献1には、ヨウ化セシウム(CsI)にタリウム(Tl)をドープしたヨウ化セシウム:タリウム(CsI:Tl)が開示されている。
本実施形態に係るシンチレータ(以下「本シンチレータ」という)は、CsI(ヨウ化セシウム)を母体(ホスト)とし、且つ、Tl、Bi及びOを含有してなる結晶を有するシンチレータである。
ここで、Tl化合物及びBi化合物は、後述するTl原料、Bi原料或いはそれらの化合物である。
かかる観点から、結晶中のIに対するO含有濃度bとCsに対するBi含有濃度aとの比率(a/b)は0.005×10−4〜200×10−4であるのが好ましく、中でも0.01×10−4以上或いは100×10−4以下、その中でも0.05×10−4以上或いは50×10−4以下であるのが特に好ましい。
但し、好ましくは、結晶中のIに対するO含有濃度bが0at.%<b≦0.30at.%であり、中でも0.001at.%以上或いは0.10at.%以下、その中でも0.01at.%以上或いは0.08at.%以下であるのが特に好ましい。
酸素(O)をかかる濃度範囲となるように含有させることにより、単にビスマス(Bi)を少量含有させることだけでは達成されることのなかった性能、すなわち高出力を維持しつつ残光をより一層低減させることができる。
また、上述したCsに対するTl含有濃度とするために、Tlの仕込み濃度は0.05at.%以上1.00at.%以下とすることが好ましい。
なお、本発明において「単結晶」とは、結晶をXRDで測定した際にCsI単相の結晶体と認められるものをいう。
次に、本シンチレータの製造方法の一例について説明する。但し、本シンチレータの製造方法が次に説明する方法に限定されるものではない。
この際、Tl原料及びBi原料としては、Tl又はBiのヨウ化物などのようなTl又はBiのハロゲン化物や、酸化物、金属或いは金属化合物などを挙げることができる。但し、これらに限るものではない。
この際の結晶育成方法は、特に限定するものではなく、例えばBridgman−Stockbarger法(「BS法」ともいう)、温度勾配固定化法(例えばVGF法など)、Czochralski(「CZ法」ともいう)、キロプロス法、マイクロ引き下げ法、ゾーンメルト法、これらの改良法、その他の融液成長法等、公知の結晶育成方法を適宜採用することができる。
以下、代表的なBS法とCZ法について説明する。
例えば、原料となるCsI粉体、TlI粉体及びBiI3粉体を所定量に秤量・混合し、この混合物を石英坩堝に充填し、必要に応じて真空引きしながら坩堝を封入する。必要により坩堝底部に、種結晶を入れておくこともできる。この石英坩堝を結晶成長装置内に設置する。この際、坩堝を封入しない場合は、結晶成長装置内の雰囲気は、酸素濃度を調整しつつ適切な雰囲気を選択するのが好ましい。加熱装置によって石英坩堝を融点以上に加熱し、坩堝に充填した原料を溶融させる。
坩堝内の原料が融解した後、坩堝を0.1mm/時間〜3mm/時間程度の速度で鉛直下方に引き下げると、融液となった原料は坩堝底部から固化が始まり、結晶が成長する。坩堝内の融液がすべて固化した段階で坩堝の引き下げを終了し、加熱装置により徐冷しつつ、室温程度にまで冷却することで、インゴット状の結晶を育成することができる。
例えば、坩堝に原料を充填した後、坩堝内をポンプなどで真空引きして坩堝内の酸素濃度を調整して加熱するようにすれば、結晶中の酸素濃度を調整することができる。
また、一部が開放された坩堝を用いて、大気中で坩堝に原料を充填した後、加熱炉内の酸素濃度を調整して加熱するようにしても、結晶中の酸素濃度を調整することができる。この際、加熱炉内の雰囲気は、例えばN2等の不活性ガスを流して酸素を若干含む不活性ガス雰囲気などとするのが好ましい。
熱処理の方法としては、例えば、前記工程で育成された結晶体を容器に入れ、この容器を熱処理炉内に設置し、熱処理炉内温度を融点の約80〜90%の温度に均熱的に加熱して、結晶中に残留する歪を除去することができる。熱処理における雰囲気は、高純度アルゴン(Ar)ガス等の不活性ガス雰囲気とすればよい。但し、このような熱処理方法に限定するものではない。
本発明において「シンチレータ」とは、X線やγ線などの放射線を吸収し、可視光又は可視光に近い波長(光の波長域は近紫外〜近赤外にまで広がっていてもよい)の電磁波(シンチレーション光)を放射する物質、並びに、そのような機能を備えた放射線検出器の構成部材を意味する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と記載した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Yより小さいことが好ましい」旨の意図を包含する。
図1に示す測定装置を使用して、出力(nA)及び残光(ppm)を測定した。
測定サンプル(シンチレータ板)は、8mm×8mm×厚み2mmを使用した。
この際、前記出力とは、所定のX線を測定サンプルに照射したことにより測定サンプルに生じるシンチレーション光をPINフォトダイオードで受光した時のフォトダイオードの出力である。前記残光とは、X線照射後所定時間後の残光という意味である。
また、上記同様に、120kV、20mAの電子線を照射しX線を発生させ、このX線を測定サンプルに1秒間照射し、PINフォトダイオード(浜松ホトニクス株式会社製「S1723−5」)に流れる電流値(I)を測定した。次に、X線を測定サンプルに1秒間照射した後、X線の照射を遮断し、20ms後に前記PINフォトダイオードに流れる電流値(I20ms)を測定した。また、X線を測定サンプルに照射する前の状態において、PINフォトダイオードに流れる電流値をバックグラウンド値(Ibg)として測定し、次の式から残光(@20ms)を算出した。
残光(@20ms)=(I20ms−Ibg)/(I−Ibg)
X線回折(XRD)測定は、測定装置として株式会社リガク製「RINT−TTRIII(50kV、300mA)」を使用し、線源にはCuターゲットを用いて、2θが10度から80度の範囲でXRDパターンを得た。
各元素含有濃度の測定方法を以下に示す。
すなわち、Tlの元素分析は、ICP−AES(型式:SPS3525、装置メーカ:株式会社日立ハイテクサイエンス)を用いて、CsIのCsに対するTl含有濃度(at.ppm)を求めた。
Biの元素分析は、ICP−MS(型式:XSERIES2、装置メーカ:Thermo Scientific社)を用いて、CsIのCsに対するBi含有濃度(at.ppm)を求めた。但し、Bi含有濃度が0.001at.ppm未満の場合、測定値のばらつきが大きいため、表1には「<0.001」と表示した。この場合Bi/Oの比率を示す意味がないためこの項目は「−」と表示した。
Oの元素分析は、不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法(型式:EMGA−620、装置メーカ:株式会社堀場製作所)を用いて、CsIのIに対するO含有濃度(at.%)を求めた。
Oの元素分析測定の前処理として、バルク体のサンプルを窒素で充填したグローブボックス内で切断し、新鮮な面を得たサンプルを使用した。
Tlの偏析は、Imaging−Dynamic−SIMS(「ダイナミックSIMS」と称する。型式:IMS−7f、装置メーカ:アメテック株式会社)を用いた。測定サンプルは5mm×5mm×厚み2mmの寸法に切断し、測定前の前処理として測定面を約100μmの深さまでスパッタ処理を行った後に本測定を行った。測定の領域は50μm×50μmの面積を約5μmの深さまで1次イオンの酸素を照射して、検出された205Tlの2次イオン強度データを3次元マッピング処理した。
CsI粉(99.999%)、TlI粉(99.999%)、さらにBiI3粉(99.999%)を表1に示す量で秤量し、乳鉢で混合し、図2に示す結晶育成装置にセットし、結晶を育成した。ここで、Tl及びBi元素のドープ量は、母材であるCsI中のCs元素に対する原子数パーセント(at.%)として示した。
このように前処理した石英坩堝に、上記の如く乳鉢で混合した原料を入れ、ロータリーポンプと油拡散ポンプを用い所定の坩堝内圧(表1参照)となるように真空引きしながら300℃に加熱後に12時間保持して、原料に含まれている水分を飛ばした後、真空状態を維持したまま石英をバーナーで加熱して溶融させて原料を封入した。
このようにして得られた結晶体を、所定の大きさ・所定の方向に切り出して、それぞれの上記の測定サンプルを得た。
実施例2及び比較例3では、寸胴部直径45mm、長さ100mmで上端が開口した石英坩堝を用いて、実施例1と同様に石英坩堝の洗浄を行なった後水でよく洗い、自然乾燥させた後、乳鉢で混合した原料を入れて、石英坩堝を炉内にセットし、大気雰囲気下の炉内にN2を流して流量を調整した。この状態のまま300℃まで加熱した後に12時間保持して、原料に含まれている水分を飛ばした後は、上記実施例1と同様に測定サンプルを得た。この際、N2を流す際の流量を制御して処理雰囲気の酸素濃度を変更させた。
実施例12では、寸胴部直径120mm、長さ230mmの底部が円錐形状の石英坩堝を用いた以外、実施例1と同様に測定サンプルを得た。
実施例1−12で得られた結晶体の一部を粉砕し、粉末XRD測定を行ったところ、実施例1−12で得られた結晶体はいずれも、CsI単相の結晶体であり、他の相は確認されなかった。
実施例8以外の実施例もすべて同様の傾向を示し、Bi含有濃度及びO含有濃度も所定範囲内であったため、BiとOがTlを分散させる分散剤としての効果を発揮することを確認することができた。
2:断熱材
3:ヒーター
4:引き下げ機構
5:石英坩堝
Claims (2)
- CsI(ヨウ化セシウム)を母体とし、Tl、Bi及びOを含有してなる結晶を有するシンチレータであって、
前記結晶中のCsに対するBi含有濃度aが0.001at.ppm≦a≦5at.ppmであり、
前記結晶中のIに対するO含有濃度bと、前記結晶中のCsに対するBi含有濃度aとの比率(a/b)が0.005×10−4〜200×10−4であることを特徴とするシンチレータ。 - 前記結晶中のIに対するO含有濃度bが0at.%<b≦0.30at.%であることを特徴とする請求項1記載のシンチレータ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015072606 | 2015-03-31 | ||
JP2015072606 | 2015-03-31 | ||
PCT/JP2016/058703 WO2016158495A1 (ja) | 2015-03-31 | 2016-03-18 | シンチレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6011835B1 true JP6011835B1 (ja) | 2016-10-19 |
JPWO2016158495A1 JPWO2016158495A1 (ja) | 2017-04-27 |
Family
ID=57004302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016545946A Active JP6011835B1 (ja) | 2015-03-31 | 2016-03-18 | シンチレータ |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9869777B2 (ja) |
EP (1) | EP3109294B1 (ja) |
JP (1) | JP6011835B1 (ja) |
CN (1) | CN106211779B (ja) |
HU (1) | HUE039338T2 (ja) |
RU (1) | RU2627387C1 (ja) |
UA (1) | UA116850C2 (ja) |
WO (1) | WO2016158495A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107229065A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-10-03 | 江苏万略医药科技有限公司 | 闪烁液 |
JP7097998B2 (ja) | 2018-05-25 | 2022-07-08 | サン-ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド | 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 |
CN110054205B (zh) * | 2018-06-06 | 2021-11-09 | 南方科技大学 | 碘化铯纳米晶及其制备方法和应用 |
JP7361908B2 (ja) * | 2019-10-28 | 2023-10-16 | サン-ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド | 残光を低減するための多価カチオンを含むCsI(Tl)シンチレータ結晶、及びシンチレーション結晶を含む放射線検出装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013027671A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | 国立大学法人東北大学 | シンチレーター |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008215951A (ja) | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
CA2967818A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-26 | The Regents Of The University Of California | Novel thallium doped sodium, cesium or lithium iodide scintillators |
-
2016
- 2016-03-18 US US15/322,206 patent/US9869777B2/en active Active
- 2016-03-18 HU HUE16758076A patent/HUE039338T2/hu unknown
- 2016-03-18 JP JP2016545946A patent/JP6011835B1/ja active Active
- 2016-03-18 WO PCT/JP2016/058703 patent/WO2016158495A1/ja active Application Filing
- 2016-03-18 EP EP16758076.0A patent/EP3109294B1/en active Active
- 2016-03-18 CN CN201680000932.3A patent/CN106211779B/zh active Active
- 2016-03-18 RU RU2016148861A patent/RU2627387C1/ru active
- 2016-03-18 UA UAA201612772A patent/UA116850C2/uk unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013027671A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | 国立大学法人東北大学 | シンチレーター |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JPN6016032172; Daisuke Totsuka et al: 'Afterglow Suppression by Codoping with Bi in CsI:Tl Crystal Scintillator' Applied Physics Express 5, 2012, 052601-1〜052601-3 * |
JPN6016032175; A.V.Gektin et al: 'The Effect of Bi- and Threevalent Cation Impurities on the Luminescence CsI' Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference,1994,1994 IEEE Conference Record Vol.1, 1994, 111-113, IEEE * |
JPN6016032176; A.V.Gektin et al: 'The Effect of Bi- and Trivalent Cation Impurities on the Luminescence CsI' IEEE TRANSACTION ON NUCLEAR SCIENCE Vol.42,No.4, 199508, 285-287, IEEE * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2016158495A1 (ja) | 2017-04-27 |
WO2016158495A1 (ja) | 2016-10-06 |
US20170160407A1 (en) | 2017-06-08 |
UA116850C2 (uk) | 2018-05-10 |
EP3109294B1 (en) | 2018-08-01 |
CN106211779A (zh) | 2016-12-07 |
US9869777B2 (en) | 2018-01-16 |
RU2627387C1 (ru) | 2017-08-08 |
HUE039338T2 (hu) | 2018-12-28 |
EP3109294A4 (en) | 2018-01-24 |
EP3109294A1 (en) | 2016-12-28 |
CN106211779B (zh) | 2017-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5594799B2 (ja) | シンチレーター | |
US10174247B2 (en) | Illuminant and radiation detector | |
JP6011835B1 (ja) | シンチレータ | |
JP2018503706A (ja) | 新規なタリウムをドープしたヨウ化ナトリウム、ヨウ化セシウムまたはヨウ化リチウムのシンチレーター | |
US20080089824A1 (en) | Single crystal for scintillator and method for manufacturing same | |
US8778225B2 (en) | Iodide single crystal, production process thereof, and scintillator comprising iodide single crystal | |
CN113529168A (zh) | 一种Li+掺杂零维钙钛矿结构金属卤化物闪烁晶体及其制备方法与应用 | |
EP2685286A1 (en) | Neutron beam detection device | |
US8496851B2 (en) | Scintillation materials in single crystalline, polycrystalline and ceramic form | |
CN113512757B (zh) | 一种大体块高质量闪烁晶体及其制备方法与应用 | |
CN115216840B (zh) | 离子补偿法制备锂铊共掺杂碘化钠闪烁晶体的方法 | |
WO2012115234A1 (ja) | 中性子検出用シンチレーター及び中性子線検出器 | |
CN117070218B (zh) | 铜掺杂增强电离辐射发光卤化物闪烁体、制备方法及应用 | |
JP2013231150A (ja) | シンチレータ材料及びx線検出器 | |
JP5317952B2 (ja) | フッ化物結晶、真空紫外発光素子及び真空紫外発光シンチレーター | |
JP2005263621A (ja) | タングステン酸亜鉛単結晶及びその製造方法 | |
WO2012026584A1 (ja) | 中性子検出用シンチレーター及び中性子線検出器 | |
JP2005343753A (ja) | タングステン酸亜鉛単結晶及びその製造方法 | |
JP2016085229A (ja) | X線検出器 | |
JP2005263515A (ja) | タングステン酸亜鉛単結晶及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160708 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20160708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20160817 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160906 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6011835 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |