JPS63113388A - シンチレ−タ材料 - Google Patents
シンチレ−タ材料Info
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- JPS63113388A JPS63113388A JP61305254A JP30525486A JPS63113388A JP S63113388 A JPS63113388 A JP S63113388A JP 61305254 A JP61305254 A JP 61305254A JP 30525486 A JP30525486 A JP 30525486A JP S63113388 A JPS63113388 A JP S63113388A
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Landscapes
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、医療機器、科学分析装置等に組み込まれて使
用される放射線検出用シンチレータ材料に関するもので
あり、特に、X線CT用シンチレータとして使用するの
に適した、希土類オキシ硫化物を主成分とするシンチレ
ータ材料に関するものである。
用される放射線検出用シンチレータ材料に関するもので
あり、特に、X線CT用シンチレータとして使用するの
に適した、希土類オキシ硫化物を主成分とするシンチレ
ータ材料に関するものである。
従来、シンチレーション検出器としては、キセノン (
X e)電離箱が用いられていた。 Xe電離箱は実
用性の点では高い評価が与えられているが、高価な低振
動スキャンナーを必要とし、また連続使用時に不安定に
なるという問題点があった。
X e)電離箱が用いられていた。 Xe電離箱は実
用性の点では高い評価が与えられているが、高価な低振
動スキャンナーを必要とし、また連続使用時に不安定に
なるという問題点があった。
このため、近年、単結晶のシンチレータ材料や、シンチ
レータ材料粉末を樹脂中に分散・固化した樹脂・粉末複
合体、さらには透光性シンチレータ焼結体などのいわゆ
る固体検出素子を用いたものが出現しており、特に高精
度かつ高速のシンチレーション検出が可能な最近の検出
器には、これら固体検出素子が主として使用されている
。
レータ材料粉末を樹脂中に分散・固化した樹脂・粉末複
合体、さらには透光性シンチレータ焼結体などのいわゆ
る固体検出素子を用いたものが出現しており、特に高精
度かつ高速のシンチレーション検出が可能な最近の検出
器には、これら固体検出素子が主として使用されている
。
第2図は、単結晶シンチレータ材料を用いた固体検出素
子の概略も1成説明図である。
子の概略も1成説明図である。
図において、1は、例えばBGOなどの単結晶からなる
シンチレータ部材であり、入射1aはシンチレータ部材
1を透過して7オトダイオード2に達し、検出される極
めて簡単な構成となっている。
シンチレータ部材であり、入射1aはシンチレータ部材
1を透過して7オトダイオード2に達し、検出される極
めて簡単な構成となっている。
しかしながら、従来上り使用されているBGO、CWO
、Nal−T1. CaF2lEu 。
、Nal−T1. CaF2lEu 。
C3l−TIなどの単結晶シンチレータ材料には、いず
れも問題のあることが指摘されている。
れも問題のあることが指摘されている。
すなわち、BGOは発光効率が低く高価であること、C
W O(CdW 04 )は高価で毒性が強く、またへ
き開性のため加工にも難点があること、NaI・T1’
およびC5I−TIは吸湿し易く残光が比較的大きいこ
と、CaF2・Euはシリコン7すトダイオード等との
彼氏マツチングが悪いこと、などの問題点がある。
W O(CdW 04 )は高価で毒性が強く、またへ
き開性のため加工にも難点があること、NaI・T1’
およびC5I−TIは吸湿し易く残光が比較的大きいこ
と、CaF2・Euはシリコン7すトダイオード等との
彼氏マツチングが悪いこと、などの問題点がある。
特に、上記のごとき構成の固体検出素子においては、発
光を受ける7オトダイオードの増幅作用が僅少であるが
ためにシンチレータ材料の発光出力が重要な意味をもっ
ている。このため、上記単結晶などに比べ、より発光効
率の良いシンチレータ材料、例えばオキシ硫化物などの
微粉を樹脂中に分散させ固化した樹脂・粉末複合体と7
オトダイオードを組み合わせた素子も提案されている(
特開昭57−7861号公報)。
光を受ける7オトダイオードの増幅作用が僅少であるが
ためにシンチレータ材料の発光出力が重要な意味をもっ
ている。このため、上記単結晶などに比べ、より発光効
率の良いシンチレータ材料、例えばオキシ硫化物などの
微粉を樹脂中に分散させ固化した樹脂・粉末複合体と7
オトダイオードを組み合わせた素子も提案されている(
特開昭57−7861号公報)。
第3図は、tel(脂・粉末複合体を用いた固体検出素
子の概略構成説明図である。
子の概略構成説明図である。
図において、3はtjg脂・粉末複合体であり、例えば
、Gd2O2Sなど発光効率の良いシンチレータ材料の
粉末を樹脂中に分散し固化したものであり、xiを該樹
脂・粉末複合体3に照射し、透過X線を鉛ガラス4によ
って吸収し、フォトダイオード5によって発光をとらえ
るvt造となっている。しかしながら、かかる構造のも
のにおいては、樹脂・粉末複合体3の透光性が低いため
に、この部分を比較的薄い部材とせざるを得ない。この
ため、入射X#lが直接7オトダイオード5に達し、悪
影響を与えることが無いように、XMを吸収させる目的
で鉛がフス4を中間に設けることが不可欠とされ、構造
が複雑となる欠点がある。
、Gd2O2Sなど発光効率の良いシンチレータ材料の
粉末を樹脂中に分散し固化したものであり、xiを該樹
脂・粉末複合体3に照射し、透過X線を鉛ガラス4によ
って吸収し、フォトダイオード5によって発光をとらえ
るvt造となっている。しかしながら、かかる構造のも
のにおいては、樹脂・粉末複合体3の透光性が低いため
に、この部分を比較的薄い部材とせざるを得ない。この
ため、入射X#lが直接7オトダイオード5に達し、悪
影響を与えることが無いように、XMを吸収させる目的
で鉛がフス4を中間に設けることが不可欠とされ、構造
が複雑となる欠点がある。
また、樹脂・粉末複合体の発光強度もJ!I!論値より
かなり小さく、さらに加工時の変形も素子化の障害とな
っている。
かなり小さく、さらに加工時の変形も素子化の障害とな
っている。
上記実情に鑑み、本願発明者等は、先に透光性希土類オ
キシ硫化物と7オトダイオードとを組み合わせた素子を
提案した(特願昭59−247467号、特願昭60−
191951号)。
キシ硫化物と7オトダイオードとを組み合わせた素子を
提案した(特願昭59−247467号、特願昭60−
191951号)。
tjS4図は、上記本発明者等が先に提案した透光性希
土類オキシ硫化物焼結体を用いた固体検出素子の概略構
成説明図である。
土類オキシ硫化物焼結体を用いた固体検出素子の概略構
成説明図である。
同図において、6はシンチレータ用焼結体であり、例え
ば、G d202S −P r 、Ce 、F焼結体
が使用される。
ば、G d202S −P r 、Ce 、F焼結体
が使用される。
χmを焼結体に照射し、透過xiを鉛ガラス7によって
吸収しフォトダイオード8によって発光をとらえる構造
となっている。焼結体層が厚い場合には、この層におけ
るXIaの吸収が大きいために鉛ガラスを必要としない
、しかし、先に提案した発明において具体的に開示した
焼結体の発光出力は、前記樹脂・粉末複合材料の1.5
倍程度まで得られるものの、焼結体の厚さをより大きく
とって鉛ガラスを不要にする場合や解像力を高める場合
には必ずしも十分ではないことが判明した。
吸収しフォトダイオード8によって発光をとらえる構造
となっている。焼結体層が厚い場合には、この層におけ
るXIaの吸収が大きいために鉛ガラスを必要としない
、しかし、先に提案した発明において具体的に開示した
焼結体の発光出力は、前記樹脂・粉末複合材料の1.5
倍程度まで得られるものの、焼結体の厚さをより大きく
とって鉛ガラスを不要にする場合や解像力を高める場合
には必ずしも十分ではないことが判明した。
前述したごとく、希土類オキシ硫化物にHIP法により
焼結したものは、樹脂・粉末複合材料に比べて高い発光
出力を得ることが可能であるが、シンチレータ素子とし
ての性能を大幅に向上させようとする場合には不十分で
ある。
焼結したものは、樹脂・粉末複合材料に比べて高い発光
出力を得ることが可能であるが、シンチレータ素子とし
ての性能を大幅に向上させようとする場合には不十分で
ある。
本発明は、上記の実情に鑑み、高い発光出力を有する希
土類オキシ硫化物焼結体の実現を目的とするものである
。
土類オキシ硫化物焼結体の実現を目的とするものである
。
本発明は、上記目的を達成するために、希土類オキシ硫
化物粉末に焼結助剤を添加し、これを熱間静水圧プレス
法(以下、HIP法という)により焼結することにより
透光性を有し高密度の焼結体としたシンチレータ材料で
あることを特徴とするものである。
化物粉末に焼結助剤を添加し、これを熱間静水圧プレス
法(以下、HIP法という)により焼結することにより
透光性を有し高密度の焼結体としたシンチレータ材料で
あることを特徴とするものである。
本発明において、上記希土類オキシ硫化物としでは、例
えば、待闇昭55−62930号公報または待閏昭56
−151376号公報などにより知られる組成のもの、
すなわち、組成式%式%:() ただし、式中 Lnは、Gd 、La 、YおよびLuのなかから選ば
れた少なくとも一種類の元素 Mは、PrおよびTbのうちの一種または二種の元素 Xの量は、3X10−’≦X≦0.2 yの量は、lXl0−≦y≦5×10−コFまたはC1
の量は、重量で0〜1000 pp+*で表わされるも
の、または組成式 %式%) ただし、式中 Lnは、Gd 、La 、YおよびLuのなかから選ば
れた少なくとも一種類の元素 Mは、PrおよrJPTbのうちの−P!iまたは二種
の元素 aの量は、1×10−コ≦ a≦0.1bの量は、2X
10−’≦ b≦lXl0−4で表わされるものを用い
ることができる。また、本発明においては、これらのう
ち、特に、(Gcl 1−x−y Pr x Ce 3
1> 202S : (F)又は(C/) ただし、3X10”≦X≦0.2゜ lXl0−’≦y≦5X10−’ で表わされるシンチレータ材料がよい。
えば、待闇昭55−62930号公報または待閏昭56
−151376号公報などにより知られる組成のもの、
すなわち、組成式%式%:() ただし、式中 Lnは、Gd 、La 、YおよびLuのなかから選ば
れた少なくとも一種類の元素 Mは、PrおよびTbのうちの一種または二種の元素 Xの量は、3X10−’≦X≦0.2 yの量は、lXl0−≦y≦5×10−コFまたはC1
の量は、重量で0〜1000 pp+*で表わされるも
の、または組成式 %式%) ただし、式中 Lnは、Gd 、La 、YおよびLuのなかから選ば
れた少なくとも一種類の元素 Mは、PrおよrJPTbのうちの−P!iまたは二種
の元素 aの量は、1×10−コ≦ a≦0.1bの量は、2X
10−’≦ b≦lXl0−4で表わされるものを用い
ることができる。また、本発明においては、これらのう
ち、特に、(Gcl 1−x−y Pr x Ce 3
1> 202S : (F)又は(C/) ただし、3X10”≦X≦0.2゜ lXl0−’≦y≦5X10−’ で表わされるシンチレータ材料がよい。
また、本発明において、上記焼結助剤としては、それを
添加することによって緻密化を促進し、希土類オキシ硫
化物焼結体の発光出力が向上する効果を有する物質であ
ればよく、例えば、LiF= Li1GeFs * L
i2B40y −Na2AiFg。
添加することによって緻密化を促進し、希土類オキシ硫
化物焼結体の発光出力が向上する効果を有する物質であ
ればよく、例えば、LiF= Li1GeFs * L
i2B40y −Na2AiFg。
NaPF、、NaBF、、LiBF= 、 (NH
−)tGeFsおよびMg5iF@のなかから選ばれた
一種または二種以上の化合物などが使用できる。
−)tGeFsおよびMg5iF@のなかから選ばれた
一種または二種以上の化合物などが使用できる。
また、その添加量は、0.001%と極めて微量の添加
でも効果が現われるが、あまり多く添加した場合には、
シンチレータ材料本来の発光出力が得られなくなるので
、多くても10重量%以下とすることが望ましい。
でも効果が現われるが、あまり多く添加した場合には、
シンチレータ材料本来の発光出力が得られなくなるので
、多くても10重量%以下とすることが望ましい。
しかして、本発明においては、焼結助剤を添加含有させ
ているがために、先に提案した焼結材料に比べて非常に
密度が高く、相jt密度96%以上の高密度の優れた特
性のシンチレータ材料が実現できるのである。
ているがために、先に提案した焼結材料に比べて非常に
密度が高く、相jt密度96%以上の高密度の優れた特
性のシンチレータ材料が実現できるのである。
さらにまた、本発明における上記焼結材料のある断面で
観察さへる結晶粒子の形状は、先に提案したものとは違
いがあり、本発明によるものは、いずれも柱状の外観を
呈する結晶粒子を比較的多く含有していることが特徴で
ある。この柱状粒子の存在については、焼結体の断面上
で顕微鏡によって観察することができるものであるが、
その量と焼結体の特性との関係についでは、現在検討中
であり必ずしも明確ではないものの、切断面の顕微#!
観寮写真上の面積率で約10%以上あれば本発明の目的
とする優れた特性を示すことが確認されている。
観察さへる結晶粒子の形状は、先に提案したものとは違
いがあり、本発明によるものは、いずれも柱状の外観を
呈する結晶粒子を比較的多く含有していることが特徴で
ある。この柱状粒子の存在については、焼結体の断面上
で顕微鏡によって観察することができるものであるが、
その量と焼結体の特性との関係についでは、現在検討中
であり必ずしも明確ではないものの、切断面の顕微#!
観寮写真上の面積率で約10%以上あれば本発明の目的
とする優れた特性を示すことが確認されている。
第1図(a)に焼結助剤のない場合の粒子の形状を示し
、同図(b)に焼結助剤を添加した場合の粒子形状を示
す。
、同図(b)に焼結助剤を添加した場合の粒子形状を示
す。
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。
(実施例1)
(Gd 611117 Pr il+63 Ce 5x
lo−@)t OzSに90 ppmのFを添加した粉
末に、第1表に示す種々の焼結助剤を添加した粉末を、
ステンレス容器内に真空封入した後、 この容器を1,
300℃、1.000気圧のアルゴンガス中で 3時間
HIP処理を行なった。得られた焼結体の相対密度、任
意の断面における柱状を呈する結晶の面積の割合、およ
び発光出力比を、添加物を加えないHIP焼結体と比較
してttS1表に示す。
lo−@)t OzSに90 ppmのFを添加した粉
末に、第1表に示す種々の焼結助剤を添加した粉末を、
ステンレス容器内に真空封入した後、 この容器を1,
300℃、1.000気圧のアルゴンガス中で 3時間
HIP処理を行なった。得られた焼結体の相対密度、任
意の断面における柱状を呈する結晶の面積の割合、およ
び発光出力比を、添加物を加えないHIP焼結体と比較
してttS1表に示す。
第 1 表
(実施例2)
(Gd oa**t P r 011003 Ce 5
xlo−’ )202Sに90ppmのFを添加した粉
末に、第2表に示す種々の焼結助剤を添加した粉末を、
ステンレス容器内に真空封入した後、 この容器を1,
300℃、1,500気圧のアルゴンがス中で1゜5時
間HIP処理を行なった。得られた焼結体の相対密度、
任意の断面における柱状を呈する結晶の面積の割合、お
よび発光出力比を、添加物を加えないHIP焼結体と比
較して第2表に示す。
xlo−’ )202Sに90ppmのFを添加した粉
末に、第2表に示す種々の焼結助剤を添加した粉末を、
ステンレス容器内に真空封入した後、 この容器を1,
300℃、1,500気圧のアルゴンがス中で1゜5時
間HIP処理を行なった。得られた焼結体の相対密度、
任意の断面における柱状を呈する結晶の面積の割合、お
よび発光出力比を、添加物を加えないHIP焼結体と比
較して第2表に示す。
(実施例3)
fi3表に示す希土類オキシ硫化物粉末に焼結助剤を添
加した粉末をステンレス容器内に真空封入した後、この
容器を1.300℃、1.250気圧のアルゴンガス中
で2時間HIP処理を行なった。
加した粉末をステンレス容器内に真空封入した後、この
容器を1.300℃、1.250気圧のアルゴンガス中
で2時間HIP処理を行なった。
第3表
得られた焼結体の相対密度、任意の断面における柱状を
呈する結晶の面積の割合、および発光出力比を添加物を
加えないHIP焼結体と比較して第4表に示す。
呈する結晶の面積の割合、および発光出力比を添加物を
加えないHIP焼結体と比較して第4表に示す。
本NO,は、第3表のシンチレータ組成を示す。
以上詳述したごとく、本発明によれば、従来の希土類オ
キシ硫化物焼結体より発光出力が高い希土類オキシ硫化
物の焼結体が得られ、その結果、 (1) XQCT用シンチレータ素子等に用いる高発
光出力の放射線検出用固体検出素子が得られる、 (2)高発光出力のために固体検出素子の厚さを大きく
とれるので、故am吸収用の材料、例えば鉛ガラスを不
要とするか薄層にすることで素子化のコストが低減でき
る、 (3)高発光出力のためにシグナル・ノイズ比(S/N
比)が大きくなることや素子の開口角を小さくすること
によって空間、濃淡の分解能を向上させることが可能と
なり、従来の放射線検出素子の検出限界を超えることが
できる、 等の効果がある。
キシ硫化物焼結体より発光出力が高い希土類オキシ硫化
物の焼結体が得られ、その結果、 (1) XQCT用シンチレータ素子等に用いる高発
光出力の放射線検出用固体検出素子が得られる、 (2)高発光出力のために固体検出素子の厚さを大きく
とれるので、故am吸収用の材料、例えば鉛ガラスを不
要とするか薄層にすることで素子化のコストが低減でき
る、 (3)高発光出力のためにシグナル・ノイズ比(S/N
比)が大きくなることや素子の開口角を小さくすること
によって空間、濃淡の分解能を向上させることが可能と
なり、従来の放射線検出素子の検出限界を超えることが
できる、 等の効果がある。
また、本発明によって作製された焼結体は、XMCT用
素子色素子は無論のこと、透光性発光体、ターデッド材
等への応用も可能であるためにその工業上の効果は大で
ある。
素子色素子は無論のこと、透光性発光体、ターデッド材
等への応用も可能であるためにその工業上の効果は大で
ある。
ff11図は、本発明シンチレータ材料および比較材料
の組織を示す観察図、第2図は単結晶シンチレータ材料
を用いた固体検出素子の概略構成説明図、tAs図は樹
脂・粉末複合体を用いた固体検出素子の概略構成説明図
、第4図は本発明者等が先に提案した透光性希土類オキ
シ硫化物焼結体を用いた固体検出素子の概略構成説明図
である。 1 :単結晶シンチレータ材料、 2.5 。 8 :フォトダイオード、 3 :樹脂・粉末複合
体、 4.7 :鉛ガラス、 6 :シンチレータ用
焼結体 代理人 弁理士 本 間 崇Y l
画 (■ (b〕
の組織を示す観察図、第2図は単結晶シンチレータ材料
を用いた固体検出素子の概略構成説明図、tAs図は樹
脂・粉末複合体を用いた固体検出素子の概略構成説明図
、第4図は本発明者等が先に提案した透光性希土類オキ
シ硫化物焼結体を用いた固体検出素子の概略構成説明図
である。 1 :単結晶シンチレータ材料、 2.5 。 8 :フォトダイオード、 3 :樹脂・粉末複合
体、 4.7 :鉛ガラス、 6 :シンチレータ用
焼結体 代理人 弁理士 本 間 崇Y l
画 (■ (b〕
Claims (7)
- (1)焼結助剤が添加含有された希土類オキシ硫化物粉
末を原料とし熱間静水圧プレス法により焼結されたこと
を特徴とする高密度透光性シンチレータ材料。 - (2)上記焼結助剤の添加量が、0.001〜10重量
%であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項の
記載の高密度透光性シンチレータ材料。 - (3)上記希土類オキシ硫化物が、組成式 (Gd_1_−_x_−_yPr_xCe_y)_2O
_2S:(F)又は(Cl) ただし、3×10^−^6≦x≦0.2、 1×10^−^6≦y≦5×10^−^3 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項または第(2)項記載の高密度透光性シン
チレータ材料。 - (4)上記焼結材料が、相対密度96%以上の高密度で
あることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項ないし
第(3)項のいずれかに記載の高密度透光性シンチレー
タ材料。 - (5)上記焼結材料のある断面における結晶粒子の形状
が柱状を呈していることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項ないし第(4)項のいずれかに記載の高密度透
光性シンチレータ材料。 - (6)上記焼結材料のある断面における結晶粒子の形状
が面積比で10%以上について柱状であることを特徴と
する特許請求の範囲第(5)項記載の高密度透光性シン
チレータ材料。 - (7)上記焼結助剤がLiF、Li_2GeF_6、L
i、B_4O_7、Na_3AlF_6、NaPF_6
、NaBF_4、LiBF_4、(NH_4)_2Ge
F_6およびMgSiF_6のなかから選ばれた一種ま
たは二種以上の化合物であることを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項ないし第(6)項のいずれかに記載の
高密度透光性シンチレータ材料。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9833086 | 1986-04-30 | ||
JP61-98330 | 1986-04-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63113388A true JPS63113388A (ja) | 1988-05-18 |
JPH0516756B2 JPH0516756B2 (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=14216893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61305254A Granted JPS63113388A (ja) | 1986-04-30 | 1986-12-23 | シンチレ−タ材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63113388A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01191084A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Hitachi Medical Corp | 放射線検出器 |
JP2001089762A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-04-03 | Toshiba Corp | セラミックシンチレータ材料とその製造方法、およびそれを用いた放射線検出器と放射線検査装置 |
US7060982B2 (en) | 2003-09-24 | 2006-06-13 | Hokushin Corporation | Fluoride single crystal for detecting radiation, scintillator and radiation detector using the single crystal, and method for detecting radiation |
JP2016061655A (ja) * | 2014-09-17 | 2016-04-25 | 株式会社東芝 | シンチレータ、放射線検出装置および放射線検査装置 |
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JP6984599B2 (ja) * | 2016-07-27 | 2021-12-22 | 三菱ケミカル株式会社 | 焼結蛍光体、発光装置、照明装置及び車両用表示灯 |
JPWO2018105611A1 (ja) | 2016-12-06 | 2019-10-31 | 株式会社東芝 | シンチレータアレイ、シンチレータアレイを製造する方法、放射線検出器、および放射線検査装置 |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP61305254A patent/JPS63113388A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01191084A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Hitachi Medical Corp | 放射線検出器 |
JP2001089762A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-04-03 | Toshiba Corp | セラミックシンチレータ材料とその製造方法、およびそれを用いた放射線検出器と放射線検査装置 |
US7060982B2 (en) | 2003-09-24 | 2006-06-13 | Hokushin Corporation | Fluoride single crystal for detecting radiation, scintillator and radiation detector using the single crystal, and method for detecting radiation |
JP2016061655A (ja) * | 2014-09-17 | 2016-04-25 | 株式会社東芝 | シンチレータ、放射線検出装置および放射線検査装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0516756B2 (ja) | 1993-03-05 |
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