陶瓷材料中的余辉的测量和/或判断方法和检测器技术

本发明专利技术涉及陶瓷材料中的余辉的测量和／或判断方法和检测器。具体地说，本发明专利技术涉及通过测量Ｅｕ－、Ｔｂ－和／或Ｙｂ－含量来测量和／或判断陶瓷材料，尤其是Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［２］Ｓ材料和／或前体材料中的余辉的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在陶瓷材料，尤其是Gd202S材料中的余辉的测量方法。
技术介绍
用于检测高能辐射的荧光元件包括能吸收辐射并将其转化为可见光的 荧光材料。由此产生的发光是电子器件要求的，并借助于光敏系统如光电 二极管或光电倍增管进行评价。所述荧光元件可以由单晶材料，如掺杂的 碱金属卤化物制备。非单晶材料可以用作粉末化的荧光材料或以由其制备 的陶瓷元件的形式采用。用于检测在10-200 keV之间的X-射线辐射的典型的荧光陶瓷材料是 掺杂的Gd202S,例如用Ce^或P一+掺杂。然而，在Gd202S显示已知为 "余辉"的发光特性的情形中，使用Gd202S是有些消光(diminished)的， 即在理想的快速荧光(由所用的特定活化剂离子的固有发射时间确定)后， 略微的减光(dimmer)，但是可以看见更持续长久的"第二荧光"，这在不 同于快速荧光的波长下也可以发生。换言之，余辉可以被定义为在己经停 止闪烁体的X-射线光子暴露后的静态闪烁体信号的非即时反应。残留的信 号有时称为迟延或经常也被称为余辉。余辉是在检测时对于闪烁体材料的 静态信号的相对值，并通常在X-射线脉冲结束后以时间的函数评价。在 CT中，余辉信号的相关时间域是0.1ms和2s，而在5ms时该值应远低于 300 ppm和在0.5 s时低于20ppm以保证人工制造自由的CT图像。在CT 应用中余辉是闪烁体的关键性能指标之一。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种方法，通过该方法可以有效地测量Gd202S材料中的余辉。4该目的可以由本专利技术权利要求1的陶瓷材料解决。也即提供一种测量和/或判断在Gd202S:M荧光陶瓷材料和/或所述陶瓷材料的前体材料中的余 辉的方法，其中M代表至少一种选自Pr、 Dy、 Sm、 Ce、 Nd禾口/或Ho的 元素，其中，通过测量在所述荧光陶瓷材料和/或前体材料中的Eu-、 Tb-和/或Yb-浓度来测量和/或判断余辉。出人意料地，本专利技术人发现可以通过测量在所述材料中的Eu、 Tb禾口/ 或Yb-浓度来测量和/或判断Gd202S材料的余辉。而且，本专利技术人发现对 于本专利技术内的广泛围应用，通过在所述Gd202S材料的前体材料中测量 Eu、 Tb禾口/或Yb-浓度可以测量和/或判断Gd202S材料的余辉。在本专利技术意义上的术语"前体材料"是指和/或包括由该材料可以制得 Gd202S材料的材料。用于前体材料的非限制性实例包括GdCl3、 GdBr3、 Gdl3 、 Gd(N03)3 、 Gd2(S04)3 、 GdF3 、 Gd2S3 、 Gd203 、 Gd2(C03)3 、 Gd2(C204)3以及选自Pr、 Dy、 Sm、 Ce、 Nd禾口/或Ho的金属M的各自盐。不限于任何特定的理论，本专利技术人认为在导致Gd202S材料的余辉中 Eu的大量作用至少是归因于如下机制归因于荧光陶瓷材料的操作，Gd202S中通常以三价离子的形式存在的 部分金属M被氧化，如方程式I所示M3+ -> M4+ + e - (I)在M是镨的情形中(本专利技术的一个优选实施方式)，该方程式可以特定 地表示为方程式la:Pr3+ -> Pr4+ + e - (la)然后，由方程式I(或Ia)释放的部分电子将如方程式II所示与铕反应 Eu3++ e--> Eu2+ (II)通过捕获空穴，这些Eu"离子将再一次被氧化为E,离子，然而是处 于激发态并且随后在约400-750 nm的波长范围内发光(数条发射线)，其最 明显的发射在580-640 nm范围，这显示与Pi^发射光谱相当的重叠(方程式m)h+ + Eu2+ -> Eu3+ + (400-750— (III)这导致陶瓷材料不理想的余辉。相反，归因于Tb的余辉分布并不由描述为Eu的机制所导致。在此， 激发的Tb离子的固有衰减起了主导的作用。顺次地，这显示余辉信号的 相关时间域低于10ms，由此仅影响所谓的短期余辉域(〈20ms)。然而，对于Yb，本专利技术人认为机制类似于Eu，由此具有巨大的影响 而在对于CT的完全时间域中导致不理想的余辉(O.l ms至2 s)。实际上，Yb将反应-相应于如方程式III中所示的Eu的反应-如方程式 IV中所示h+ + Yb2+ -> Yb3+ + hY (约980 nm) (IV)根据本专利技术的一个优选实施方式，根据本专利技术的方法包括延时光谱。在本专利技术意义上的"延时光谱"尤其是指和/或包括在时间To时陶瓷 材料和/或前体材料的激发的结束并在时间T,后测量的延迟的开始。根据本专利技术的一个优选实施方式，时间T。是指激光脉冲的强度-其激 发(P一+和/或Eu3+、 Yb"等的拨射-低于其最高强度1%的时间，意味着To 定义为对于任何延迟发射过程的起始点。在该实施方式中，特别优选的是必须选择激光脉冲形状和特别地其下 降沿(falling edge)以使得由对应于例如99%强度水平和1%强度水平的时间 标记(time stamps)定义的时间差，小于任何相关的固有的或延迟的发射过 程。该时间差优选低于最快发射衰减时间的1%以保证合适的延时光谱指 纹测量。^是开始使用例如CCD照相机进行延时光谱测量的时间，和丁2是停 止测量的时间。根据本专利技术的一个优选实施方式，测量包括在波长范围2 370 nm至 ^1100nm，优选^600nm至^1050nm内测量材料的发射。根据本专利技术的一个优选实施方式，TrTgl ps至S1000 ps，优选^20ps 至《00 ^。这对于本专利技术内的广泛应用增加了余辉的测量和/或判断的准 确性。根据一个优选实施方式，已经显示在广泛围的应用中，有利的是Tr To至少是20 ^以防止检测直接的沐-延迟的)Pr"发射，其主导任何其它的 发射过程。根据本专利技术的一个优选实施方式，延时光谱包括在波长区域2 100 nm至^300 nm，优选2 240 nm至^270 nm内的至少一个波长下陶瓷材料和/或 前体材料的激发。根据本专利技术的一个优选实施方式，在时间T2后停止延时光谱，其中， T2-T么500 ms，优选^1 s。根据本专利技术的一个优选实施方式，在时间T2后停止延时光谱，其中， T2-T52s，优选^1.5s,更优选^ls。在本专利技术的广泛围应用中，实践己显示有利的是如上所述选择T2,因 为可以随后收集足够的信息，然而当T2太长时，可能不利地降低信噪比。应该注意到根据本专利技术的另一实施方式，另外，在激光激发期间发射 光谱可以被测量以确定P产发射光谱。然而，该光谱在大多数应用中将还 包括例如Eu3+、 Yl^+等的较小贡献。已经测量延时发射光谱以及Pr-发射 光谱，可以进一步分析在这些光谱中的这些发射谱带的强度比，从而获得 定量信息。如上所述，TrTo也可以用来获得进一步的观察(作为延迟时间 的函数的强度比)。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述方法包括时间分辨光谱。术语"时间分辨光谱"特别是指和/或包括在一定时间上连续测量，优 选是^50ps至^ls，更优选2l00ns至^500ms。根据本专利技术的一个优选实施方式，时间分辨光谱包括在波长区域2 600 nm至^650 nm内的至少一个波长下测量陶瓷材料和/或前体材料的发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［２］Ｓ：Ｍ荧光陶瓷材料和／或所述陶瓷材料的前体材料中的余辉的测量和／或判断方法，其中Ｍ代表至少一种选自Ｐｒ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｎｄ和／或Ｈｏ的元素，其中，通过测量在所述荧光陶瓷材料和／或前体材料中的Ｅｕ－、Ｔｂ－和／或Ｙｂ－浓度来测量和／或判断余辉。

【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：CR龙达，G蔡特勒，H施赖讷马赫尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]