本发明专利技术涉及式Ｌｕ↓［（２－ｙ）］Ｙ↓［（ｙ－ｚ－ｘ）］Ｃｅ↓［ｘ］Ｍ↓［ｚ］Ｓｉ↓［（１－ｖ）］Ｍ’↓［ｖ］Ｏ↓［５］的无机闪烁体材料，式中：Ｍ代表二价碱金属离子，Ｍ’代表三价金属，（ｚ＋ｖ）大于或等于０．０００１而小于或等于０．２；ｚ大于或等于０而小于或等于０．２；ｖ大于或等于０而小于或等于０．２；ｘ大于或等于０．０００１并小于０．１；和ｙ是（ｘ＋ｚ）至１。特别地，这种材料可以装备这些闪烁探测器应用于工业、医疗领域（扫描仪）和／或石油钻探探测中。晶体中存在的Ｃａ减少了余辉，同时保持高能辐射的高阻止本领。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及闪烁体材料，能够获得这些材料的生产方法与所述材料的用途，尤其是在γ射线和/或X-射线探测器中的用途。这些闪烁体材料广泛地用于γ射线、X射线、宇宙射线和其能量约lkeV与高于这个值的粒子的探测器中。闪烁体材料是一种在闪烁波长范围内透明的材料，它对发射光脉冲的入射辐射有响应。使用这样一些材料，一般而言单晶材料，可以制造探测器，其中该探测器的晶体所发射的光与光探测器件联接，产生与收到光脉冲数及其强度成比例的电信号。这样一些探测器特别地用于测定厚度和每平方米克重的工业，以及用于核医学、物理、化学和石油研究领域。一组使用的已知闪烁体晶体是掺杂铈的硅酸镥。US 4 958 080描述了掺杂铈的Lu2SiO5，专利US 6 624 420描述了Ce2x(Lu1-yYy)2(1-x)SiO5。最后，US 6 437 336涉及Lu2(1-x)M2xSi2O7类组成，其中M至少部分地是铈。这些各种各样的闪烁体组成全都共同地具有高能量辐射的高阻止本领，引起有非常快光脉冲的强光发射。一个可期望的附加性能是在入射辐射停止后减少发射光量(或延迟发光或余辉)。在物理学上，本
的技术人员所熟知的这个现象可用材料晶体学结构中存在的电子陷阱进行解释。闪烁现象取决于光电效应，光电效应在闪光体材料中产生一个电子空穴对。该电子在活性部位(上述闪烁体中的Ce3+部位)再结合时发射光子，其过程通常远低于一微秒。上述特别快速的闪烁器导致脉冲时间降低，其一级指数常数约40ns。然而，捕获的电子不会产生光，但热激发(包括在室温)的去捕获作用导致发射光子，余辉，它在一秒多的时间里依然也是可测量的。这个现象在寻求通过非常短的开窗分开每个脉冲的应用中可能是不可接受的。在医学和工业部门中熟知的计算机化断层摄影(CT扫描仪)的应用便是这种情况。CT系统与PET(正电子发射断层摄影法)扫描仪联接时，这已成为工业中的标准，CT的分辨率较差影响整个系统的性能，因此影响了临床医生解释完整PET/CT系统结果的能力。人们-->知道余辉对于这些应用是完全不能接受的。人们知道US 4 958 080(LSO:Ce类，根据本
的技术人员使用的符号)和US 6 624 420(LYSO:Ce类)列举的硅酸镥类组成产生明显的余辉。相反地，US 6 437 336所描述组成(LPS:Ce类)的优点是余辉弱得多。例如由L.Pidol、A.Kahn-Harari、B.Viana、B.Ferrand、P.Dorenbos、J.de Haas、C.W.E.van Eijk和E.Virey在“Lu2Si2O7:Ce3+的闪烁性质，快速而紧凑的闪烁结晶”，《物理杂志》：凝聚态物质(Journal of Physics：Condensed Matter)，2003，15，2091-2102中给出了这些结果。图1所示曲线摘录于这篇文章，表示在X射线激发几小时下，每mg闪烁材料以事件(或计数)数形式检测的光量随时间的变化。LPS:Ce组成给出了明显更好的余辉结果。从这个观点来看，LYSO的性质与LSO非常接近。限制这种余辉成为本申请的目的。通过热致发光可以从根本上证明这种余辉性质(参见S.W.S.McKeever，《固体的热致发光》，剑桥大学出版社(1985))。这个特征在于在辐射后以热方法激发样品并测定光发射。在接近室温的300K下光峰会随其强度(去捕获)表现出或多或少很大的余辉。在更高的温度下光峰表现出更深而在室温下不太能热激发的捕获作用的存在。图2说明了这一点，该图取自上述L.Pidol等人撰写的文章，它还证明了LPS类组成在余辉方面的优点。但是，LPS类组成的缺陷是其阻止本领不如LSO或LYSO类组成。这种情况可简单地由化合物的平均原子数与相关相的密度推导出来。可以使用RISO(丹麦)生产的TL-DA-15自动化仪器进行热致发光测定，该仪器示于图3。能够使样品定位的加热器、热电偶和“升降器(ascenseur)”与光电倍增管(PM)和滤光片对准。在有氮气流的分析室内，一个用电动机驱动的旋转台(旋转样品台)或者在辐照步骤可以将样品定位在放射源处(放在铅容器内)，或者在热致发光测定时可以将样品定位在加热器和光电倍增管之间。在每次测定前，这些厚度约1mm的晶体在672K加热几分钟。然后它们进行辐照，再记录在氮气流下在313-672K之间不变加热速率的热致发光曲线。固黑体辐射(由以白热方式加热的物质自然发射的光称之黑体辐射)在更高温度的测定变得不可-->能。每条曲线是相对于产物质量进行标准化的。在我们的申请中，我们感兴趣的发射是铈离子在约350-450nm的发射。我们已选择在光电倍增管入口的合适滤光器(HA3和7-59)。为了定量测定，使用在空气中提供剂量3.6Gray/h的90Sr/90Yβ-源进行原地辐照。TL(热致发光)测定时可改变的参数是剂量(辐照时间，在这里是20s)和加热速率(在这里是0.5K/s)。本申请人已发现，往LYSO类组成中添加二价碱金属M和/或三价金属M’能够非常显著地减少余辉。特别地，M可以是Ca、Mg或Sr(呈二价阳离子形态)。特别地，M’可以是Al、Ga或In(呈三价阳离子形态)。元素M取代Y或Lu，元素M’取代Si。本专利技术的产品由于添加了M，特别是Ca，令人惊奇地能够减少余辉，而不会影响在这些考虑的比例范围内的密度。本专利技术的闪烁体材料是式：Lu(2-y)Y(y-z-x)CexMzSi(1-v)M’vO5 (式1)式中：M代表二价碱金属，如Ca、Mg或Sr，M’代表三价金属，如Al、Ga或In，(z+v)大于或等于0.0001而小于或等于0.2；z大于或等于0而小于或等于0.2；v大于或等于0而小于或等于0.2；x大于或等于0.0001而小于0.1；y是(x+z)至1。优选地，(z+v)大于或等于0.0002。优选地，(z+v)小于或等于0.05，更优选地小于或等于0.01，甚至小于0.001。优选地，x大于0.0001并小于0.001。特别地，v可以是0(没有M’)，在这种情况中，z是至少0.0001。特别地，本专利技术的闪烁体材料可以是v为0这样的材料。同样，本专利技术的闪烁体材料可以是M为Ca的材料，这相应于特别合适的组成。v为0与M为Ca的组合是特别合适的。那么，本专利技术的组成具有下式： Lu(2-y)Y(y-z-x)CexCazSiO5 (式II)-->同样，本专利技术闪烁体材料还特别地可以是z为0的组成。同样，本专利技术闪烁体材料还特别地可以是M’为Al的组成。z为0与M’为Al的组合是特别合适的。那么，本专利技术的组成具有下式：Lu(2-y)Y(y-x)CexAlvSi(1-v)O5 (式III)元素O的摩尔含量基本上是(Si+M’)摩尔含量的五倍，其条件是这个值可以变化约±2％。采用Czochralski生长法可以得到本专利技术呈单晶形式的闪烁体材料。本专利技术还涉及本专利技术闪烁体材料作为辐射探测器，特别地γ射线和/或X-射线探测器的器件的用途，尤其在计算机化断层摄影(CT)扫描仪中作为辐射探测器的用途。本专利技术还涉及本专利技术闪烁体材料作为闪烁探测器器件的用途，尤其在工业、医疗领域和/或石油钻探探测中作为闪烁探测本文档来自技高网...
【技术保护点】
式Ｌｕ↓［（２－ｙ）］Ｙ↓［（ｙ－ｚ－ｘ）］Ｃｅ↓［ｘ］Ｍ↓［ｚ］Ｓｉ↓［（１－ｖ）］Ｍ’↓［ｖ］Ｏ↓［５］的无机闪烁体材料，其中： Ｍ代表二价碱金属离子，Ｍ’代表三价金属， （ｚ＋ｖ）大于或等于０．０００１而小于或等于０．２； ｚ大于或等于０而小于或等于０．２； ｖ大于或等于０而小于或等于０．２； ｘ大于或等于０．０００１而小于０．１； ｙ是（ｘ＋ｚ）至１。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2004-8-9 04518151、式Lu(2-y)Y(y-z-x)CexMzSi(1-v)M’vO5的无机闪烁体材料，其中：M代表二价碱金属离子，M’代表三价金属，(z+v)大于或等于0.0001而小于或等于0.2；z大于或等于0而小于或等于0.2；v大于或等于0而小于或等于0.2；x大于或等于0.0001而小于0.1；y是(x+z)至1。2、根据上述权利要求所述的材料，其特征在于(z+v)大于或等于0.0002。3、根据上述权利要求中任一项权利要求所述的材料，其特征在于(z+v)小于或等于0.05。4、根据上述权利要求所述的材料，其特征在于(z+v)小于或等于0.01。5、根据上述权利要求所述的材料，其特征在于(z+v)小于或等于0.001。6、根据上述权利要求中任一项权利要求所述的材料，其特征在于x大于0.0001而小于0.001。7、根据上述权利要求中任一项权利要求所述的材料，其特征在于M选自Ca、Mg和Sr。8、根据上述权利要求中任一项权利要求所述的材料，其特征在于M’选自Al...
【专利技术属性】
技术研发人员：B弗兰德，B威阿纳，L皮多尔，P多伦博斯，
申请(专利权)人：圣戈班晶体及检测公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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