闪烁体晶体以及形成方法技术

在此提供了一种闪烁体晶体以及用于生长闪烁体晶体的一种方法，该晶体包括一种生成态的限边送膜生长（ＥＦＧ）的单晶体。该生成态ＥＦＧ单晶体具有一个本体，该本体具有厚度、宽度、和长度使得厚度＜宽度＜长度，并且该本体具有的垂直于该长度的截面积为不小于约１６ｍｍ２。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露是针对单晶体，并且特别是针对包括稀土硅酸盐组合物的单晶体，以及形 成它们的方法。
技术介绍
某些晶体组合物作为可以用在检测器应用中(范围从核物理学、医学到更多的工 业应用，例如采矿和钻孔)的闪烁材料是有用的。当前，医药行业已经对某些稀土硅酸盐显 示了很大的兴趣，此类材料以闪烁单晶体成分的形式具有潜在地所希望的特性。这些特性 包括快速衰减时间(快)、辐射俘获效率(密度)、光强度(明亮)、以及减小的像素串扰。 然而，在追求此类有前景的材料的商业化上仍旧存在挑战。典型地，使用Czochralski方法使稀土硅酸盐的闪烁体晶体以及特别地单晶体生 长，在该方法中，将用于引起一种优选的结构生长的一个晶种与包含一种稀土硅酸盐组合 物的一个熔融物相接触，并且将晶种从熔融物拉出并且相对于熔融物旋转以形成单晶体材 料的一种圆柱形晶锭。虽然现有技术方法可以生产单晶体稀土硅酸盐，本行业继续需要高 质量的闪烁体晶体以及形成它们的方法。专利技术的披露根据第一个方面，披露了包括一种生成态限边送膜生长(Ere)的单晶体的一种闪 烁体晶体。该生成态Ere单晶体具有一个本体，该本体具有一个厚度、一个宽度、和一个长 度使得厚度<宽度<长度，并且该本体具有的垂直于该长度的截面面积为不小于约16mm2。根据第二个方面，披露了形成一种闪烁体晶体的一种方法，该方法包括在一个模 口的一个毛细管(capillary)和一个成形通道内提供一种熔融物。该模口被配置在包含 该熔融物的一个坩埚内，并且该熔融物在该坩埚内限定了一个熔融物表面。该方法进一步 包括将一种单晶体从来自该模口的成形通道的熔融物拉出，这样使得该单晶体具有一个本 体，该本体具有一个厚度、一个宽度、和一个长度，其中厚度<宽度<长度。该本体具有的垂 直于该长度的截面面积为不小于约16mm2。根据另一个方面，披露了一种稀土硅酸盐闪烁体单晶体，该单晶体具有一个本体， 其中该本体具有一个厚度、一个宽度、和一个长度，其中厚度<宽度<长度。该本体进一步 包括一个第一端和一个第二端，该第二端由该本体的长度与该第一端分隔，其中该第一端 包括一种第一组合物，并且该第二端包括一种第二组合物，该第二组合物与该第一组合物 相差不少于一种元素。根据另一个方面，披露了一种限边送膜生长(Ere)的稀土硅酸盐单晶体。该稀土硅酸盐单晶体包括Yb并且具有一个本体，该本体具有一个厚度、一个宽度、一个和长度，其 中厚度 < 宽度 < 长度。附图简要说明通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域技术人员变得清楚。附图说明图1是一个流程图，它展示了根据一个实施方案用于形成稀土硅酸盐单晶体的方 法。图2是用于根据一个实施方案使一种稀土硅酸盐单晶体生长的一台限边送膜生 长(Ere)装置的简图。图3是根据一个实施方案的一个坩埚、模口、毛细管以及成形通道的截面图示。图4是根据一个实施方案的一个毛细管和成形通道的图示。 图5是根据一个实施方案的一个毛细管和成形通道的截面图示。图6是根据一个实施方案的一个毛细管和成形通道的截面图示。图7是根据一个实施方案的具有一个颈(neck)部和一个本体部分的一种如此形 成的单晶体的图示。图8是根据一个实施方案的一个单晶体的一个本体的图示。图9是根据一个实施方案的具有一个颈部和一个本体部分的一种如此形成的单 晶体的图示。图10是根据一个实施方案的包括Yb的一种如此形成的稀土硅酸盐单晶体的图7J\ ο 在不同附图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。优选实施方案的说明参见图1，在此提供了一个流程图，该流程图展示了根据一个实施方案用于形成一 种单晶体的步骤。如在图1中所展示，该过程在步骤101通过在一个坩埚内提供一种稀土硅 酸盐组合物而开始。总体上，该稀土硅酸盐组合物是在室温下以一种粉末或干的形式在一 个坩埚中提供的。该稀土硅酸盐组合物可以包括一种单一均勻的粉末，或者可以包含多于 一种粉末的一个不均勻的组合，例如一种稀土硅酸盐粉末和一种氧化物粉末的一个组合。关于该稀土硅酸盐组合物，总体上该硅酸盐组合物是一种原硅酸盐或焦硅酸盐组 合物。如在此所使用的，稀土元素包括例如Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb、以及Lu的元素。这样，该稀土硅酸盐组合物包括一种或多种这些以上所列的稀土元 素。根据一个实施方案，该稀土硅酸盐组合物包括Lu、Gd、Y、Sc、以及Ce的至少一种，这几 种元素是特别有效的种类。例如，该硅酸盐组合物可以包括一种或多种特别的种类Lu、Gd、 Y、Sc、以及 Ce，这样可以形成 LSO、LYSO, YSO、GSO、ScSO, LGSO, GYSO,以及 LGYSO 的晶体组 合物，其中“L”代表Lu, “Y”代表Y，“G”代表Gd，“S”代表Si，并且“Sc”代表Sc。在具体的实施方案中，该稀土硅酸盐组合物可以包括Lu，这样该稀土硅酸盐主要 是一种硅酸镥，称为LS0。甚至更具体地，在LSO硅酸盐组合物的情况下，可以加入Y以形成 一种钇镥硅酸盐组合物，称为LYS0。不过，在LYSO组合物中，Y的量相对于Lu的量而言是 少的，这样Y典型地是以不大于约50mol%存在的。在其他实施方案中，Y在硅酸盐组合物 内的量是在约5mol %与约20mol %之间的范围内。该稀土硅酸盐组合物可以包括其他的无机材料(例如添加剂)以生产一种掺杂的 单晶体。总体上，其他的无机添加剂可以包括氧化物类，并且更特别地是包含稀土元素的氧 化物类。合适的稀土元素包括以上所描述的那些，包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、 Dy、H0、Er、Tm、以及Yb。在一个实施方案中，在形成一种熔融物的制备过程中坩埚的装料包 括提供一种稀土氧化物、或包含一种或多种稀土元素的复合氧化物。特别合适的稀土氧化物类包括那些包括Gd、Y、以及Ce的氧化物。在一个具体的实施方案中，将一种包括Ce的 氧化物作为添加剂加入到坩埚中以生产一种具有特殊闪烁特性的单晶体。少量的一种含铈 的无机添加剂的提供促进了一种掺杂铈的晶体的生产。总体上，掺杂铈的晶体可以具有相 对低百分比的Ce，例如不大于约lmol%。其他晶体可以具有更低的Ce含量，例如不大于约 0. 5mol%的Ce，或者不大于约0. 2mol%的Ce。在步骤101中在坩埚内提供稀土硅酸盐组合物(以及任何其他的无机添加剂)之 后，该过程在步骤103通过将组合物加热以形成一种熔融物而继续进行。总体上，加热在不 小于约1800°C的熔融温度(Tm)下进行。在具体的实施方案中，熔融温度(Tm)可以是更大 的，例如不小于约1950°C，或不小于约2000°C，不小于约2050°C，或甚至不小于约2100°C。 可以通过使用在坩埚周围放置的线圈的感应加热来完成加热，并且总体上不超过2500°C。 总体上，所利用的熔融温度(Tm)确保了组合物的完全熔化，但是Tm是受限制的为了不必要 地增加该方法的热量预算。一旦在坩埚内形成了一种流动的熔融物，该熔融物还存在于坩埚内的一个模口部分内。具体地，该模口包括一个毛细管和一个成形通道。将会在附图中更详细地进行说明， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体，包括：　　一种限边送膜生长（ＥＦＧ）的闪烁体单晶体，该闪烁体单晶体具有一个本体，该本体具有一个厚度、一个宽度、和一个长度，其中厚度＜宽度＜长度，该本体具有的垂直于该长度的截面面积为不小于约１６ｍｍ↑［２］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V塔塔特切科，SA扎内拉，JW罗契，CD琼斯，D鲍威尔斯，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]