WO1999035512A1 - Substance scintillante et element guide d'ondes scintillant - Google Patents

Substance scintillante et element guide d'ondes scintillant Download PDF

Info

Publication number
WO1999035512A1
WO1999035512A1 PCT/RU1998/000156 RU9800156W WO9935512A1 WO 1999035512 A1 WO1999035512 A1 WO 1999035512A1 RU 9800156 W RU9800156 W RU 9800156W WO 9935512 A1 WO9935512 A1 WO 9935512A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
дин
units
scintillating
elements
crystal
Prior art date
Application number
PCT/RU1998/000156
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexandr Iosifovich Zagumenny
Jury Dmitrievich Zavartsev
Pavel Alexeevich Studenikin
Original Assignee
Tasr Limited
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US09/380,839 priority Critical patent/US6278832B1/en
Application filed by Tasr Limited filed Critical Tasr Limited
Priority to JP53600099A priority patent/JP3668755B2/ja
Priority to EP98932662A priority patent/EP1004899B1/en
Priority to DE69836085T priority patent/DE69836085T2/de
Priority to CA002283320A priority patent/CA2283320C/en
Priority to UA99105497A priority patent/UA61101C2/ru
Publication of WO1999035512A1 publication Critical patent/WO1999035512A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • 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
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/77742—Silicates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0281—Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core

Definitions

  • the invention is concerned with nuclear physics, medicine, and the neuter industry, and specifically with scintillation materials and is intended for: recording and measuring the radiation; In case of human transplant loss in the environment of human occupation (in particular, in the area of the black-and-white catastrophe); sparing (non-destructive) contact for the structure of the body; a third-party electronic computer and an x-ray computer without using a feed; as well as for liquid level control in non-volatile reservoirs.
  • Oxioprotective silica fuels wherein ⁇ in izmenyae ⁇ sya ⁇ edela ⁇ ⁇ 2 ⁇ 10 "4 d ⁇ Z ⁇ Yu" 2 (115 ⁇ a ⁇ e ⁇ 4,958,080: ⁇ a ⁇ e ⁇ G ⁇ a ⁇ e ⁇ ⁇ e ⁇ .18, 1990, 'i ⁇ egsht ⁇ P ⁇ yu ⁇ Shsa ⁇ e ⁇ 1e sgu ⁇ a ⁇ ⁇ s ⁇ Sh ⁇ a ⁇ g ⁇ e ⁇ es ⁇ g " ⁇ e ⁇ Yug S. ⁇ . ⁇ e ⁇ seg, ⁇ ee: ⁇ kann ⁇ founded ⁇ eg For all Sog., As well as ⁇ ikkt ⁇ v L. ⁇ ., Skokrikov ⁇ . ⁇ ., Zhukev ⁇ . ⁇ ., Shulgin B. ⁇ "The Great Scintillations.” ⁇ ⁇ , till ⁇ .
  • an increase in the constant time of extinguishing of scintillations is up to 50 - 60 ns; the luminescence peak shift is up to 430-440 nm, where the sensitivity of the photomultiplier tubes is less than (PMT).
  • ⁇ ⁇ is ⁇ alla ⁇ with ⁇ s ⁇ ans ⁇ venn ⁇ y g ⁇ u ⁇ y ⁇ 2 / L ( ⁇ 8), nablyudae ⁇ sya an ⁇ maln ⁇ vys ⁇ y stsin ⁇ illyatsi ⁇ nny sve ⁇ v ⁇ y vy ⁇ d for i ⁇ n ⁇ v Ce 3+, ⁇ s ⁇ avneniyu s ⁇ all d ⁇ ugimi izves ⁇ nymi s ⁇ edineniyami sili ⁇ a ⁇ v, ⁇ ye, ⁇ a ⁇ ⁇ avil ⁇ , imeyu ⁇ 2-5 ⁇ az meny ⁇ y sve ⁇ v ⁇ y vy ⁇ d ⁇ i gamma-excitation.
  • ⁇ a ⁇ ⁇ i gamma v ⁇ zbuzhdenii always budu ⁇ v ⁇ zbuzhdayu ⁇ sya and lyuminestsi ⁇ va ⁇ ⁇ dn ⁇ v ⁇ emenn ⁇ ⁇ ba tsen ⁇ a luminescence and ⁇ s ⁇ yannaya v ⁇ emeni za ⁇ u ⁇ aniya stsin ⁇ illyatsy bude ⁇ zavise ⁇ , ⁇ a ⁇ ⁇ dli ⁇ eln ⁇ s ⁇ i luminescence ⁇ e ⁇ v ⁇ g ⁇ and v ⁇ g ⁇ tsen ⁇ v, and ⁇ a ⁇ s ⁇ n ⁇ sheniya ⁇ ntsen ⁇ atsy i ⁇ n ⁇ v Ce 3+ ⁇ dinatsi ⁇ nny ⁇ ⁇ lied ⁇ a ⁇ i ⁇ i ⁇ 6 and 7.
  • the luminescence center Ce ⁇ (polyhedron 7 ) has a luminescence time of 30 - 38 ns and a maximum luminescence of 410 - 418 nm.
  • the luminescence center of Ce 2 (polyhedron 6 ) has a luminescence time of 50–60 ns and a maximum luminescence of 450–520 nm. The maximum technical result is observed in the scintillation crystals containing the Ce 3+ ions only in the dynamically coupled 7 cell.
  • D ⁇ lni ⁇ eln ⁇ ⁇ e ⁇ niches ⁇ y ⁇ ezul ⁇ a ⁇ d ⁇ s ⁇ igae ⁇ sya is ⁇ lz ⁇ vaniem in ⁇ aches ⁇ ve is ⁇ dn ⁇ g ⁇ ⁇ ea ⁇ iva Lu 2 ⁇ 3 chis ⁇ y 99.9% (or less) in vmes ⁇ is ⁇ lzuemy ⁇ ⁇ i ⁇ e ⁇ ea ⁇ iva ⁇ l ⁇ 2 ⁇ 3 chis ⁇ y chis ⁇ y 99.99% and 99.999%, ch ⁇ ⁇ zv ⁇ lyae ⁇ snizi ⁇ s ⁇ im ⁇ s ⁇ shi ⁇ y for vy ⁇ aschivaniya in ⁇ is ⁇ alla 2.5-3 ⁇ ase.
  • a particular case of the present invention is the cultivation of the written above crystals in an inert, organic or weakly oxidized environment.
  • ions having an oxidation state of +4, +5, +6 (for example, ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , V, ⁇ , ⁇ , ⁇ réelle, , ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ ) is subject to
  • the index of the allocation of the central part of the scintillation-free wave element should be greater than the index of the adjustment of the peripheral part.
  • the scintillating element absorbs additional properties: it emits radiation along with the element, as a result, the radiation emanates from the scintillation This will reduce the footprint and, as a result, reduce the emission of radiation when it enters into a glass wave. Decrease in the percentage of application of the peripheral part of the scintillation element due to a change in the composition of the crystal can be achieved by any of the known systems or from:
  • P ⁇ e ⁇ mu is ⁇ lz ⁇ vanie v ⁇ ln ⁇ v ⁇ dn ⁇ g ⁇ stsin ⁇ illyatsi ⁇ nn ⁇ g ⁇ elemen ⁇ a, ⁇ ye m ⁇ gu by ⁇ izg ⁇ vleny of lyub ⁇ g ⁇ stsin ⁇ illyatsi ⁇ nn ⁇ g ⁇ ma ⁇ e ⁇ iala (Ce: ⁇ 2 ⁇ Yu 5, Ce: ⁇ l ⁇ 3 ⁇ 5 ⁇ 1, Ce: ⁇ YU 3, ⁇ 4 ⁇ e 3 ⁇ 2 and d ⁇ ugie) sledue ⁇ schi ⁇ a ⁇ ⁇ imeneniem ⁇ to the new purpose of the material, possessing free-wheeling properties, due to the indicator of the index of application for its cross-section.
  • the outer border for these elements is divided by the maximum possible content in the structure of the industrial building. If the above is specified, the destruction of the structure of the oxides will occur.
  • a particular case of the proposed invention is a scintillating substance, which is different, in that there are only additional oxygen-free vacancies in the amount not exceeding 0.2.
  • This scintillating material is crystallized in a structured type 2 C2 2 with a simple group 2 / b, which is equal to 8
  • the outer boundary of the content of acidic vacancies is determined by the fact that scintillation materials with the content of acidic vacancies in material are larger than 0.2. not suitable for use for its intended purpose - for the registration of X-rays, gamma and alpha radiation.
  • Another particular case of the proposed invention is the scintillation material, which is different from the fact that they contain Ce 3+ in the amount of 5x10 " unit units 0.1.
  • Another particular case of the proposed invention is the scintillation of matter, which is different from the fact that it is in addition to the fact that it is received from us.
  • ⁇ a ⁇ im ⁇ b ⁇ az ⁇ m v ⁇ ln ⁇ v ⁇ dny stsin ⁇ illyatsi ⁇ nny elemen ⁇ ⁇ zv ⁇ lyae ⁇ is ⁇ lz ⁇ va ⁇ izves ⁇ ny v ⁇ ln ⁇ v ⁇ dny e ⁇ e ⁇ ⁇ n ⁇ v ⁇ mu appointment, and to increase imenn ⁇ sve ⁇ v ⁇ g ⁇ radiation vy ⁇ da, v ⁇ zni ⁇ ayuschego in stsin ⁇ illyatsi ⁇ nn ⁇ m elemen ⁇ e ⁇ i ⁇ egis ⁇ atsii ⁇ en ⁇ gen ⁇ vs ⁇ g ⁇ , gamma radiation and al ⁇ a - on account ⁇ usi ⁇ vaniya radiation luminescence vd ⁇ l ⁇ si stsin ⁇ illyatsi ⁇ nn ⁇ g ⁇ elemen ⁇ a.
  • the inventions relating to the wave-free scintillation element carry a general character, i.e. ⁇ n ⁇ si ⁇ sya bu ⁇ valn ⁇ ⁇ lyub ⁇ mu stsin ⁇ illyatsi ⁇ nn ⁇ mu vesches ⁇ vu (s ⁇ e ⁇ l ⁇ , and ⁇ sidnye ⁇ idnye ⁇ is ⁇ ally, ⁇ m ⁇ zitsi ⁇ nnye ma ⁇ e ⁇ ialy and d ⁇ ugie vesches ⁇ va) for: ⁇ egis ⁇ atsii and izme ⁇ eniya ⁇ en ⁇ gen ⁇ vs ⁇ g ⁇ , gamma radiation and al ⁇ a, ⁇ n ⁇ v, and ney ⁇ n ⁇ v d ⁇ ugi ⁇ ⁇ yazhely ⁇ chas ⁇ its.
  • Table 1 Comparison of the light output and the effective number of the industrial components depending on the composition of the scintillation system. Table 2. The time taken for the scintillation to decay ( ⁇ , ns) and light output (%). ⁇ a ⁇ ig. 1. A diagram of the removal and dissipation of luminescent radiation in a scintillating element (b » ⁇ ) with a remote reference to the detectors is provided. its length, ⁇ is the index of application). Scintillation element 1 has all six lateral borders of the cultivated mechanical.
  • Luminescent radiation 4 emanating from the element element is not directly supplied to the PMT or is exempted from a glass light;
  • P ⁇ i e ⁇ m is ⁇ lz ⁇ vali following s ⁇ s ⁇ b ⁇ lucheniya ⁇ b ⁇ azts ⁇ v: is ⁇ dnye ⁇ ea ⁇ ivy ⁇ sid lyu ⁇ etsiya and ⁇ sid ⁇ emniya ⁇ scha ⁇ eln ⁇ ⁇ e ⁇ emeshivali, ⁇ ess ⁇ vali in ⁇ able ⁇ i and sin ⁇ ezi ⁇ vali in ⁇ la ⁇ in ⁇ v ⁇ m ⁇ igle in ⁇ echenie ⁇ i 10 hour 1200 ° C Za ⁇ em, ⁇ s ⁇ eds ⁇ v ⁇ m indu ⁇ tsi ⁇ nn ⁇ g ⁇ nag ⁇ eva, ⁇ able ⁇ i ⁇ as ⁇ lavlyali in i ⁇ idiev ⁇ m ⁇ igle in ge ⁇ me ⁇ ichn ⁇ y in ⁇ ame ⁇ e nitrogen atmosphere (100 volume% ⁇ 2 ).
  • oxides of cerium and tantalum were added.
  • the metal was extruded from an Iridian crucible with a diameter of 80 mm with a melt volume of 330 cm 3 .
  • With a speed of pulling a crystal of 3 mm / h and a frequency of rotation of a crystal of 20 rpm After the withdrawal of the grown crystal from the alloy, the crystal was gradually cooled to a large temperature for 40 hours.
  • EXAMPLE 3 Scintillating substances on the basis of the crystal of an additional oxidizing silica containing additional oxygen-containing vacancies.
  • the improved methods were used, they were heated in a vacuum for 2 hours at a temperature of -20 ° C.
  • the use of the method of the sterepa- nium makes it possible to grow scintillating crystals with a size of 3 x 3 x 200 mm with a medium part.
  • a large quantity arises if the alloy contains impurities that are highly variable (there is a significant proportion of ⁇ ig. 2 shows an indivisible distribution of impurities in the cross-section of the crystal ( ⁇ ! - indicator of the distribution in the center of the crystal and ⁇ 2 - the distribution of the distribution).
  • the separation of impurities in the cross-section (3 x 3 mm) of the crystal results in a partition of the parameter for its cross-section, except if ! > ⁇ 2 , there is a wave-like effect.
  • the cultivation of the industrial metal by the method of the stepanus was carried out using an iridium crucible with an iridium distributor, which has a cross section of external dimension of 3 mm x 3 mm.
  • the crucible from the crucible from the crucible was produced at the central diameter of the cylinder 14
  • Constructed metals were pulled out of the alloy with a speed of 4-15 mm / h without rotation.
  • the cultivation of a large industrial surface with a speed of more than 20 mm / hour results in a large surface area of the constant cross-section.
  • the expanded industrial components were cooled down to a large temperature during 12 hours.
  • G ⁇ adien ⁇ ⁇ aza ⁇ elya ⁇ el ⁇ mleniya ⁇ section ⁇ is ⁇ alla ⁇ edelili in ⁇ e ⁇ e ⁇ entsi ⁇ nn ⁇ y ⁇ a ⁇ iny of: - ⁇ 2 0.006 where ⁇ ts - ⁇ aza ⁇ el ⁇ el ⁇ mleniya in tsen ⁇ e ⁇ is ⁇ alla and ⁇ 2 - ⁇ aza ⁇ el ⁇ el ⁇ mleniya on ⁇ e ⁇ i ⁇ e ⁇ ii ⁇ is ⁇ alla.

Description

ΡСΤ/Κυ98/00156
СЦИΗΤИЛЛЯЦИΟΗΗΟΕ ΒΕЩΕСΤΒΟ
И
СЦИΗΤИЛЛЯЦИΟΗΗЫЙ ΒΟЛΗΟΒΟДΗЫЙ ЭЛΕΜΕΗΤ.
Изοбρеτение οτнοсиτся κ ядеρнοй φизиκе, медицине и неφτянοй προмышленнοсτи, а именнο κ сцинτилляциοнным маτеρиалам и πρедназначенο для: ρегисτρации и измеρения ρенτгенοвсκοгο, гамма и альφа излучений; κοнτροля τρансуρанοвыχ ρадиοнуκлидοв в сρеде οбиτания челοвеκа (в часτнοсτи в зοнаχ Чеρнοбыльсκοй κаτасτροφы); щадящегο (неρазρушающегο) κοнτροля сτρуκτуρы τвеρдыχ τел; τρеχ меρнοй ποзиτροн-элеκτροннοй κοмπьюτеρнοй τοмοгρаφии и ρенτгенοвсκοй κοмπьюτеρнοй φлюοροгρаφии без исποльзοвания φοτοπленκи; а τаκже для κοнτροля уροвня жидκοсτи в неφτеналивныχ ρезеρвуаρаχ.
Извесτнο вещесτвο οκсиορτοсилиκаτ люτеция с цеρием
Figure imgf000003_0001
где χ изменяеτся в πρеделаχ οτ 2χ10"4 дο ЗχЮ"2 (ΡаΙеηΙ 115 4,958,080 : άаϊе οГ ΡаΙеηΙ δеρ.18, 1990 , 'ЪиΙегшт οПχюδШсаϊе δϊη§1е сгуδϊаϊ δсϊηШΙаϊοг άеϊесϊοг" , ΙηνеηЮг С.Ι.ΜеΙсЬег,
Figure imgf000003_0002
Αδδϊ§ηее: δсЫшηЬег§ег ΤесЬηο1ο§у Сοг., а τаκже Βиκτοροв Л.Β., Сκορиκοв Β.Μ., Жуκοв Β.Μ., Шульгин Б.Β "Ηеορганичесκие сцинτилляциοнные маτеρиалы", Изв. ΑΗ СССΡ, сеρ. Ηеορганичесκие маτеρиалы, τ.27, ΝΩ 10, сτρ. 2005-2029, 1991). Эτи сцинτилляциοнные κρисτаллы Се2.χЬи (ϊ.Χ)δЮ5 имеюτ ρяд πρеимущесτв πο сρавнению с дρугими κρисτаллами: бοлыыую πлοτнοсτь, высοκий аτοмный нοмеρ, οτнοсиτельнο низκий ποκазаτель πρелοмления, высοκий свеτοвοй выχοд, κοροτκοе вρемя заτуχания сцинτилляций. Ηедοсτаτκοм извесτнοгο сцинτилляциοннοгο маτеρиала являеτся сильный ρазбροс важнейшиχ сцинτилляциοнныχ πаρамеτροв: величины свеτοвοгο выχοда, ποлοжения маκсимума люминесценции и вρемени люминесценции. Эτο яснο демοнсτρиρуюτ эκсπеρименτальные ρезульτаτы (.Ш.Νаиά.Τ.Α.ΤοтЬгеΙΙο, С.Ι.ΜеΙсЬег, Ι.δ.δсЬννеιζег "ΤЬе гοϊе οГ сеπшη δϋеδ ϊη ϊЬе зсϊηύϊϊаύοη тесЬаηϊδт οГ ЬδΟ" ΙΕΕΕ Τгашасύοηδ οη ηисϊеаг δсιеηсе, νοϊ.43, Ν 3, (1996), ρ.1324-1328.)
Ρазбροс πаρамеτροв сцинτилляциοнныχ элеменτοв из οκсиορτοсилиκаτа люτеция с цеρием являеτся ρезульτаτοм малοгο κοэφφициенτа ρасπρеделения иοнοв цеρия между ρасτущим κρисτаллοм и ρасπлавοм (Κсе= 0,25), в ρезульτаτе чегο буля, выρащенная меτοдοм Чοχρальсκοгο, имееτ κοнценτρацию цеρия в несκοльκο ρаз выше в нижней часτи, чем в веρχней. Эτο πρивοдиτ κ τοму, чτο свеτοвοй выχοд люминесценции οбρазцοв из нижней часτи в 2- 5 ρаз ниже, чем из веρχней часτи, а вρемя ρасπада увеличиваеτся с 41 нс дο 50 нс Пοдοбный ρазбροс πаρамеτροв ποзвοляеτ исποльзοваτь τοльκο малую часτь κρисτалличесκοй були для изгοτοвления сцинτилляциοнныχ элеменτοв.
Β κачесτве προτοτиπа πρедлагаемοгο изοбρеτения мοжнο выбρаτь сцинτилляциοнные κρисτаллы κοмπании ΗкасЫ СЬеιшсаΙ Сο. Иά (Τοкуο, τаρаη), имеющие сοсτав, οπисываемый следующей χимичесκοй φορмулοй Οά -(Χ+у)ΙлιχСеу5Ю5, где Ьη=δс, ΤЬ, Ьи, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЬ и 0.03 < χ <1.9 , 0.001 < у <0.2. (Εигορеаη Ρаϊеη- ΕΚ 0456 002В 1: ϋаϊе οГ ρиЫϊсаύοη 6.11.1996 "δϊη§1е сгуδϊаϊ δсϊηШΙаЮг аηά аρρагаШδ Гοг ρгοδρесύη§ иηάег§гοиηά δϊгаϊа иδϊη§ δате" Ιηνеηϊοг δ.Αкϊуата, Τ.ΤΛδи, Η.ΙδЫЬаδЫ, С.Ι.ΜеΙсЬег, Ι.δ.δсЬννеϊζег, Αδδϊ§ηее: ΗϊΙасЫ СЬетϊсаΙ Сο. Ьϊά, а τаκже Ρаϊеηϊ υδ 5,264,154: άаϊе οГ ΡаϊеηΙ Μаг.П, 1996 , "δϊη§1е сгуδϊаϊ δсιηШΙаϊοг" , Ιηνеηϊοг δ.Αкϊуата, Η.ΙδЫЬаδЫ,Τ.υϊδи, С.Ι.ΜеΙсЬег, Ιδ.δсЬννеϊζег, Αδδϊ§ηее: ΗϊϊасЫ СЬетϊсаΙ Сο. Ш).
Β κρисτаллаχ προτοτиπа мοжнο οсущесτвляτь замену иοна Οά3+ с бοлыним ρадиусοм, на иοн с малым ρадиусοм, наπρимеρ, на иοн Ьи3+. Эτο ποзвοляеτ уπρавляτь неκοτορыми сцинτилляциοнными πаρамеτρами, и в часτнοсτи сдвигаτь маκсимум πиκа люминесценции с 430 нм дο 416 нм - в οбласτь бοльшей чувсτвиτельнοсτи φοτο- элеκτροнныχ умнοжиτелей (ΦЭУ). Изменение сοсτава κρисτаллοв προτοτиπа ποзвοляеτ τаκже πлавнο изменяτь иχ πлοτнοсτь и снизиτь вρемя люминесценции иοнοв Се3+ дο 30 нс. Пρичем даже πρи незначиτельнοм сοдеρжании Οά в ρасπлаве ~ 20 мοл.% удаеτся увеличиτь οднοροднοсτь выρащиваемыχ κρисτаллοв, за счеτ увеличения κοэφφициенτа ρасπρеделения иοнοв цеρия.
Ηедοсτаτκами προτοτиπа являюτся уменьшение свеτοвοгο выχοда люминесценции и эφφеκτивнοгο аτοмнοгο нοмеρа, πο сρавнению с извесτными κρисτаллами οκсиορτοсилиκаτа люτеция. Сρавнение свеτοвοгο выχοда προτοτиπа с извесτными κρисτаллами
Figure imgf000004_0001
выποлнены авτορами даннοгο изοбρеτения и οбοбщены в τаблице 1 (Ο.Β.Ьοийδ, Α.Ι.Ζа§итеηηуϊ, δ.ν.ЬаνήδЬсЬеν, Υи.ϋ.Ζаνаιϊзеν, аηά Ρ.Α.δшάеηϊкϊη "СζοсЫаΙδкϊ §гοννϊЬ аηά сЬагасΙеπζагюη οГ
Figure imgf000004_0002
δϊη§1е сгуδϊаϊδ Гοг δсϊηШΙаϊοгδ". Ι.СгуδϊаΙ ΟгοмЬ, Уοϊ.174, (1997), ρ.331-336).
Κ недοсτаτκам προτοτиπа οτнοсиτся τаκже το, чτο πρи сοдеρжании в исχοднοм ρасπлаве Οά бοлыπе 50 аτ.% , эτи маτеρиалы κρисτаллизуюτся в мοнοκлиннοй сингοнии с προсτρансτвеннοй гρуπποй Ρ2Ϊ/С , Ζ=4. Β κρисτаллаχ с τаκοй προсτρансτвеннοй гρуπποй наблюдаеτся уχудшение сцинτилляциοнныχ χаρаκτеρисτиκ иοна Се + πο сρавнению с извесτными κρисτаллами Се .χЬи2(!.χ)δЮ5, κοτορые κρисτаллизуюτся в сτρуκτуρнοм τиπе с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ь, Ζ=8. Τаκ наπρимеρ в κρисτаллаχ с προсτρансτвеннοй гρуπποй Ρ2ι/с наблюдаеτся: увеличение ποсτοяннοй вρемени заτуχания сцинτилляций τ дο 50 - 60 нс; смещение πиκа люминесценции дο 430-440 нм, где меныπе чувствительнοсть φοτοэлеκτροнныχ умнοжиτелей (ΦЭУ). Дρугим сущесτвенным недοсτаτκοм κρисτаллοв с προсτρансτвеннοй гρуπποй Ρ2ι/с являеτся сильнοе ρасτρесκивание πρи ρасπиливании κρисτалличесκοй були и иχ ποлиροвκе, чτο ρезκο увеличиваеτ сτοимοсτь изгοτοвления элеменτοв ρазмеροм 2мм χ 2мм χ 15 мм для τρеχмеρнοй ποзиτροн-элеκτροннοй τοмοгρаφии с ρазρешением 8мм3.
Сущесτвенным τеχничесκим недοсτаτκοм извесτныχ сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв и κρисτаллοв προτοτиπа являеτся выρащивание κρисτаллοв из шиχτы, сοдеρжащей чρезвычайнο дοροгοсτοящий ρеаκτив Ьи2Ο3 с χимичесκοй чисτοτοй не меньше чем 99,99%. Οбщим недοсτаτκοм эτиχ маτеρиалοв являеτся τаκже невοзмοжнοсτь сοздания сцинτилляциοнныχ вοлнοвοдныχ элеменτοв за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο сечению вοлнοвοда.
Τеχничесκοй задачей изοбρеτения являеτся увеличение свеτοвοгο выχοда люминесценции, уменьшение вρемени люминесценции иοнοв Се3+ , увеличение вοсπροизвοдимοсτи свοйсτв выρащиваемыχ мοнοκρисτаллοв, снижение сτοимοсτи исχοднοй шиχτы для выρащивания κρисτаллοв сцинτилляτοροв, сοдеρжащей в бοлыηοм κοличесτве Ьи2Ο3, ρасшиρение аρсенала τеχничесκиχ сρедсτв, ρеализующиχ сцинτилляциοнные свοйсτва, ποвышение эφφеκτивнοсτи ввοда люминесценτнοгο излучения сцинτилляциοннοгο κρисτалла в сτеκляннοе вοлнοвοднοе вοлοκнο. Β κοнκρеτныχ φορмаχ выποлнения, задачей изοбρеτения являеτся τаκже πρедοτвρащение Κ
ρасτρесκивания κρисτаллοв πρи ρасπиливании и изгοτοвлении сцинτилляциοнныχ элеменτοв, сοздание вοлнοвοдныχ свοйсτв в сцинτилляциοнныχ элеменτаχ за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению, исκлючение дοροгοй меχаничесκοй ποлиροвκи бοκοвοй ποвеρχнοсτи сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв на сτадии иχ выρащивания.
Τеχничесκий ρезульτаτ дοсτигаеτся вследсτвие выρащивания κρисτаллοв в сτρуκτуρнοм τиπе Ι ι2δЮ5 с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ь ( Ζ=8), а τаκже за счеτ πρеимущесτвеннοгο сοдеρжания иοнοв Се + в κρисτалле. Κаκ ποκазали наши исследοвания, οκсиορτοсилиκаτы κρисτаллизуюτся с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ь τοльκο в случае если сοдеρжание люτеция в κρисτалле не менее 50 аτ.% и или πаρамеτρ ρешеτκи сцинτилляциοннοгο вещесτва не πρевышаеτ следующиχ маκсимальныχ значений : а= 1,456 нм ; Ь= 1,051 нм; с= 0.679 нм; β= 122,4° .
Β κρисτаллаχ с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ь ( Ζ=8), наблюдаеτся анοмальнο высοκий сцинτилляциοнный свеτοвοй выχοд для иοнοв Се3+ , πο сρавнению сο всеми дρугими извесτными сοединениями силиκаτοв, κοτορые, κаκ πρавилο, имеюτ в 2-5 ρаз меныπий свеτοвοй выχοд πρи гамма-вοзбужде-нии.
Дοля ρенτгенοвсκοгο излучения πρеοбρазуемοгο в энеρгию πеρвичныχ элеκτροнοв, и οсοбеннο эφφеκτивнοсτь взаимοдейсτвия гамма-κванτοв с вещесτвοм сцинτилляτορа зависиτ πρимеρнο προπορциοнальнο κубу эφφеκτивнοгο аτοмнοгο нοмеρа. Для γ-κванτοв с энеρгией Εγ <1.022 ΜэΒ, взаимοдейсτвие γ-κванτοв с вещесτвοм сцинτилляциοннοгο κρисτалла προисχοдиτ за счеτ προцессοв φοτοэφφеκτа, неκοгеρенτнοгο и κοгеρенτнοгο ρассеяния. Пρи энеρгияχ πρевышающиχ удвοенную энеρгию ποκοя элеκτροна (Εγ > 1.022 ΜэΒ), дοбавляеτся τаκже προцесс οбρазοвания элеκτροн-ποзиτροнныχ πаρ. Пρи οбρазοвании πаρы πρедποлагаеτся, чτο κаждый из προвзаимοдейсτвοвавшиχ πеρвичныχ γ-κванτοв ποροждаеτ πο κρайней меρе τρи вτορичныχ ρассеянныχ γ-κванτа. Два из κοτορыχ с энеρгией πο 0.511 ΜэΒ κаждый, πρедсτавляюτ сοбοй излучение, вοзниκающее πρи аннигиляции элеκτροна и ποзиτροна. Из эτοгο οчевиднο, чτο в τρеχмеρнοй ποзиτροн-элеκτροннοй τοмοгρаφии πρедποчτиτельнο πρименение сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв с бοльшим эφφеκτивным аτοмным нοмеροм. Β προцессе ροсτа κρисτалла τяжелые иοны Ьи + мοгуτ замещаτься на бοлее легκие πρимесные иοны Μе1+ , Μе2+ , Μе3+ , Μе4+ , Μе5+ , Μе6+ , чτο мοжеτ πρивοдиτь κ ροсτу κρисτалла с меньшей πлοτнοсτью 7,2 - 7,4 г/см и аτοмным нοмеροм Ζ=58-63. Пρи выρащивании κρуπныχ κρисτалличесκиχ буль меτοдοм Чοχρальсκοгο для κοмπенсации заρяда и для κορρеκτиροвκи эφφеκτивнοгο аτοмнοгο нοмеρа πρедποчτиτельнο исποльзοвание τяжелыχ иοнοв ΗГ4+, Τа5+ и >Λ^6+ , чτο πρедοτвρащаеτ изменения φизичесκиχ πаρамеτροв (шιοτнοсτь, ποκазаτель πρелοмления) πο диамеτρу κρуπныχ κρисτаллοв (40 - 80 мм) и дοποлниτельнο ποзвοляеτ ποлучаτь κρисτаллы с иденτичными сцинτилляциοнными πаρамеτρами, τ.е. увеличиваеτ вοсπροизвοдимοсτь свοйсτв сцинτилляциοнныχ элеменτοв, κοτορые изгοτοвляюτся из выρащиваемыχ мοнοκρисτаллοв
Пροсτρансτвенная гρуππа Β2/Ь ( Ζ=8) сοдеρжиτ 64 иοна в элеменτаρнοй ячейκе, в часτнοсτи, вοсемь иοнοв люτеция πеρвοгο τиπа (Ьи и вοсемь иοнοв люτеция вτοροгο τиπа (Ιлд2). Энеρгия замещения Се + => Ιлϊι ρавна +6,90 еУ, а энеρгия замещения Се3+ => Ьи2 ρавна +7,25еУ. Β οбοиχ случаяχ энеρгия замещения ποлοжиτельна, τаκ κаκ иοнный ρадиус Се + бοлыне иοннοгο ρадиуса Ьи3+. Ρазличнοе смещение иοнοв κислοροда ποсле замещения Се + => Ьи Ιлι2 в κοορдинациοнныχ ποлиэдρаχ ЬиΟ7 и ЬиΟб οбуславливаеτ πρинциπиальнο ρазличные сцинτилляциοнные χаρаκτеρисτиκи вещесτва. Οτ κοличесτва иοнοв Се + замесτившиχ иοны Ιлϊι и/или иοны Ьи зависиτ свеτοвοй выχοд, ποлοжение маκсимума люминесценции и ποсτοянная вρемени заτуχания сцинτилляций (вρемя люминесценции). Τаκ πρи гамма вοзбуждении всегда будуτ вοзбуждаюτся и люминесциροваτь οднοвρеменнο οба ценτρа люминесценции, а ποсτοянная вρемени заτуχания сцинτилляций будеτ зависеτь, κаκ οτ длиτельнοсτи люминесценции πеρвοгο и вτοροгο ценτροв, τаκ и сοοτнοшения κοнценτρаций иοнοв Се3+ в κοορдинациοнныχ ποлиэдρаχ ЬиΟ7 и ЬиΟ6 . Ценτρ люминесценции Се^ (ποлиэдρ ЬиΟ7) имееτ вρемя люминесценции 30 - 38 нс и ποлοжение маκсимума люминесценции 410 - 418 нм. Ценτρ люминесценции Се2 (ποлиэдρ ЬиΟ6) имееτ вρемя люминесценции 50 - 60 нс и ποлοжение маκсимума люминесценции 450 - 520нм. Μаκсимальный τеχничесκий ρезульτаτ наблюдаеτся в сцинτилляциοнныχ κρисτаллаχ сοдеρжащиχ иοны Се3+ τοльκο в κοορдинациοнныχ ποлиэдρаχ ΙлЮ7. Οднοвρеменнοе πρисуτсτвие иοнοв Се3+ в ЬиΟ7 и ΙлЮ6 снижаеτ свеτοвοй выχοд в 3 - 10 ρаз, увеличиваеτ вρемя люминесценции дο 40-50 нс и сдвигаеτ маκсимум люминесценции в οбласτь меныπей чувсτвиτельнοсτи φοτο-элеκτροнныχ умнοжиτелей (ΦЭУ). Κρисτаллы сοдеρжащие иοны Се3+ πρеимущесτвеннο в κοορдинациοнныχ ποлиэдρаχ ЬиΟ7 ποлучаюτ выρащиванием из ρасπлава дοποлниτельнο легиροваннοгο иοнами следующиχ элеменτοв: Ζг, δη, ΗГ, Αδ, V, ΝЬ, δЬ, Τа, Μο, Υ . Пρи эτοм иοны Τϊ, Ζг, δη, ΗГ, ΝЬ, δЬ, Τа занимаюτ в κρисτалличесκοй ρешеτκе ποзиции с οκτаэдρичесκοй κοορдинацией (ποлиэдρ ЬиΟ6) за счеτ бοлее высοκиχ энеρгий связи эτиχ иοнοв. Ηаπροτив иοны Αδ, V, Μο, \Υ занимаюτ τеτρаэдρичесκие ποзиции, οднаκο πρи эτοм сильнο исκажаюτся οκτаэдρичесκие ποзиции.
Дοποлниτельнο τеχничесκий ρезульτаτ дοсτигаеτся исποльзοванием в κачесτве исχοднοгο ρеаκτива Ьи2Ο3 чисτοτοй 99,9% (или менее) вмесτο исποльзуемыχ в προτοτиπе ρеаκτива Ιлι2Ο3 чисτοτοй 99,99% и чисτοτοй 99,999%, чτο ποзвοляеτ снизиτь сτοимοсτь шиχτы для выρащивания κρисτалла в 2,5-3 ρаза. Ηеκοτορые πρимеси в исχοднοм ρеаκτиве Ιлι2Οз чисτοτοй 99,9% (или менее) мοгуτ снижаτь свеτοвοй выχοд люминесценции 2 - 10 ρаз. Снижение свеτοвοгο выχοда προисχοдиτ из-за οбρазοвания иοнοв Се4+ πρи геτеροваленτнοм замещении, κοτοροе προисχοдиτ πρи ροсτе κρисτалла на φροнτе κρисτаллизации. Ηиже πρиведены наибοлее προсτые сχемы замещения:
(1) Ιлι3+ + δϊ4+ => Се + + δϊ + - οπτимальнοе замещение иοнοв люτеция иοнами цеρия.
(2) Ιлι3+ + δϊ4+ = Се + Μе + - высοκο веροяτнοе, вρеднοе и нежелаτельнοе геτеροваленτнοе замещение с κοмπенсацией заρяда для πρимесей Μе += Βе, Β, Α1, Сг, Μη, Ρе, Сο, Οа, Ιη.
(3) 2Ιлι3+ => Се"*4 + Μе2+ - высοκο веροяτнοе, вρеднοе и нежелаτельнοе геτеροваленτнοе замещение с κοмπенсацией заρяда для πρимесей Μе2+= Μ§, Са, Μη, Сο, Ρе, Ζη, δг, Сά, Βа, Η§, ΡЬ.
(4) ЗЬи3+ => Се"14 + Се +Μе1+ - веροяτнοе вρеднοе и нежелаτельнοе геτеροваленτнοе замещение с κοмπенсацией заρяда πρи бοлыπиχ κοнценτρацияχ иοнοв цеρия для πρимесей Μе+= Ιл, Νа, Κ, Си, ΚЬ, Сδ, Τ1.
Οднаκο дοποлниτельнοе введение в ρасπлав πο κρайней меρе οднοгο из χимичесκиχ сοединений (наπρимеρ οκсида) элеменτοв гρуππы Ζг, δη, ΗГ , Αδ, V, ΝЬ, δЬ, Τа, Μο, \ν в κοличесτве 2-3 ρаз бοльшем, чем суммаρная κοнценτρация в аτοмныχ προценτаχ πρимесныχ иοнοв (Μе+ + Μе3+ + Μе3+), усτρаняеτ οбρазοвание иοнοв Се"*4 в προцессе ροсτа κρисτалла. Эτο связанο с τем, чτο на φροнτе κρисτаллизации προисχοдиτ _
геτеροваленτнοе замещение πο энеρгеτичесκи бοлее выгοдным сχемам с κοмπенсацией заρяда
(5) Ιлι3+ + δϊ4+ => Μе2+ + Μе5+
(6) Ιлι3+ + δϊ4+ => Μе+ + Μе6+
(7) Ьи3+ + δϊ4+ => Μе4+ + Μе3+
Β κοнκρеτнοй φορме выποлнения изοбρеτения τеχничесκий ρезульτаτ, выρажающийся в πρедοτвρащении ρасτρесκивания κρисτаллοв πρи ρасπиливании и изгοτοвлении сцинτилляциοнныχ элеменτοв дοсτигаеτся πуτем дοποлниτельнοгο введения в вещесτвο πο κρайней меρе οднοгο из элеменτοв гρуππы Η, Ρ, Ιл, Βе, Β, Νа, Μ§, Α1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αδ, ΚЬ, δг, Ζг, ΝЪ, Μο, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Сδ, Βа, ΗГ, Τа,
Figure imgf000007_0001
Η§, Τ1, ΡЬ, Βϊ.
Κρисτалличесκие були, сοдеρжащие геτеροваленτные миκροπρимеси с не сκοмπенсиροванным заρядοм, οбуславливаюτ ρасτρесκивание в προцессе ροсτа κρисτалла и егο ρасπиливании. Пοэτοму, наπρимеρ, дοбавление в неοбχοдимοм κοличесτве в сцинτилляциοннοе вещесτвο иοнοв, имеющиχ сτеπень οκисления +4, +5, +6 (наπρимеρ Ζг, δη, ΗГ , Αδ, V, ΝЪ, δЬ, Τа, Μο, \ν, ΤЬ) ποзвοляеτ πρедοτвρаτиτь ρасτρесκивание κρисτаллοв в προцессе выρащивания, а τаκже πρи ρасπиливании мοнοκρисτалличесκиχ буль и изгοτοвлении элеменτοв. Уκазанные иοны в οπτимальнοй κοнценτρации οбесπечиваюτ геτеροваленτнοе замещение с κοмπенсацией заρяда сοгласнο уρавнениям (5), (6), (7).
Ηезависимый τеχничесκий ρезульτаτ - сοздание вοлнοвοдныχ свοйсτв в вοлнοвοднοм элеменτе πο егο сечению дοсτигаеτся независимο οτ προсτρансτвеннοй сτρуκτуρы κρисτаллизуемοгο οκсиορτοсилиκаτа, τ.е. независимο οτ сοдеρжания люτеция в κρисτалле, за счеτ дοποлниτельнοгο, πο сρавнению с προτοτиποм, сοдеρжания в сцинτилляциοннοм вещесτве πο κρайней меρе οднοгο из элеменτοв гρуππы: Η, Ρ, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αδ, δе, ΚЪ, δг, Ζг, ΝЪ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Сδ, Βа, ΗГ, Τа, \ν, Κе, Οδ, Ιг, ΡΙ , Αи, Η§, Τ1, ΡЬ, Βϊ, υ, ΤЬ. Пρичем наличие в ценτρальнοй часτи сцинτилляциοннοгο элеменτа иοнοв Ρ и/или Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αδ, δе, ΚЬ, δг, Ζг, ΝЬ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Сδ, Βа, δс, Υ, Ьа, Се, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, Ιлι в меньшей κοнценτρации, а τяжелыχ иοнοв ΗГ, Τа, \ν, Κе, Οз, Ιг, Αи, Η§, Τ1, ΡЪ, Βϊ, υ, ΤЬ в бοльшей κοнценτρации, чем в πеρиφеρийнοй οбласτи οбъема - πρивοдиτ κ вοлнοвοдным свοйсτвам даннοгο элеменτа.
Часτным случаем πρедлагаемοгο изοбρеτения, являеτся выρащивание οπисанныχ выше κρисτаллοв в инеρτнοй, вοссτанοвиτельнοй или слабοοκислиτельнοй сρедаχ. Пρи эτиχ услοвияχ в κρисτаллаχ οбρазуюτся ваκансии в κислοροднοй ποдρешеτκе и сοсτав κρисτалла οπисываеτся φορмулοй: Ιлϊι Αι-Χ СеχδЮ5.ζ , где Α - Ιлι и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, а, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, χ- κοнценτρация иοнοв цеρия , ζ - κοнценτρация κислοροдныχ ваκансий. Пρи малοй κοнценτρации ваκансий в κислοροднοй ποдρешеτκе, ваκансии слабο влияюτ на вρемена люминесценции иοнοв Се3+ и свеτοвοй выχοд сцинτилляциοнныχ маτеρиалοв, οднаκο увеличение κοнценτρации πρивοдяτ κ ρезκοму снижению свеτοвοгο выχοда. Β связи с эτим, πρедлагаемοе сцинτилляциοннοе вещесτвο с κислοροдными ваκансиями следуеτ ρассмаτρиваτь, κаκ часτный случай насτοящегο изοбρеτения. Пρисуτсτвие в исχοдныχ ρеаκτиваχ или дοбавление в неοбχοдимοм κοличесτве в сцинτилляциοннοе вещесτвο Τ Κ
6
иοнοв, имеющиχ сτеπень οκисления +4, +5, +6 (наπρимеρ Ζг, δη, ΗГ , Αδ, V, ΝЪ, δЪ, Τа, Μο, \ν, ΤЬ) πρеπяτсτвуеτ οбρазοванию ваκансий в κислοροднοй ποдρешеτκе.
Пοвышение эφφеκτивнοсτи ввοда излучения из сцинτилляциοннοгο κρисτалла в сτеκляннοе вοлнοвοднοе вοлοκнο, являеτся самοсτοяτельнοй τеχничесκοй задачей. Эτοτ τеχничесκий ρезульτаτ дοсτигаеτся ггуτем исποльзοвания вοлнοвοднοгο сцинτилляциοннοгο элеменτа, τ.е. сοздания вοлнοвοдныχ свοйсτв в самοм сцинτилляциοннοм элеменτе за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению. Гρадиенτ ποκазаτеля πρелοмления вοзниκаеτ в κρисτалле за счеτ οτличия χимичесκοгο сοсτава егο ценτρальнοй часτи οτ χимичесκοгο сοсτава бοκοвοй часτи, аналοгичнο сτеκлянным οπτичесκим вοлнοвοдам, исποльзуемыχ для οπτичесκοй πеρедачи инφορмации ["Сπρавοчниκ πο лазеρнοй τеχниκе" Пеρевοд с немецκοгο Β.Η.Белοусοв, Μοсκва, "Энеρгοиздаτ", 1991, сτρ.395 // ШδδΕΝδδΡΚΕΙСΗΕΚ. ЬΑδΕΚΤΕСΗΝΙΚ / \νкο1Г Βηιηηег, Κϊаиδ Ιшι§е./ УΕΒ ΡасЬЬисЬегνег1а§ Ьеϊρζϊ§, 1987]. Пοκазаτель πρелοмления ценτρальнοй часτи сцинτилляциοннοгο вοлнοвοднοгο элеменτа дοлжен быτь бοльше, чем ποκазаτель πρелοмления πеρиφеρийнοй часτи. Β эτοм случае сцинτилляциοнный элеменτ πρиοбρеτаеτ дοποлниτельнοе свοйсτвο: φοκусиρуеτ излучение вдοль οси элеменτа, в ρезульτаτе чегο излучение выχοдиτ из сцинτилляциοннοгο элеменτа с меньшей ρасχοдимοсτью, чем из οбычнοгο сцинτилляциοннοгο элеменτа. Эτο ποзвοляеτ уменьшиτь ρасχοдимοсτь и, κаκ следсτвие, снизиτь ποτеρи излучения πρи егο ввοде в сτеκляннοе вοлοκнο. Уменьшение ποκазаτеля πρелοмления πеρиφеρийнοй часτи сцинτилляциοннοгο элеменτа за счеτ изменεния сοсτава κρисτалла мοжеτ дοсτигаτься любым из извесτныχ сποсοбοв или иχ сοвοκуπнοсτью:
- выρащивание προφилиροваннοгο κρисτалла, чτο ποзвοляеτ сρазу ποлучаτь κρисτаллы сοсτав πеρиφеρийнοй часτи κοτορыχ οτличен οτ сοсτава иχ ценτρальнοй часτи.
- диφφузия легκиχ аτοмοв из ρасπлава,
- диφφузия из τвеρдοй φазы или газοвοй φазы в ποвеρχнοсτный слοй сцинτилляциοннοгο элеменτа. Дοποлниτельнο для усиления вοлнοвοднοгο эφφеκτа, ποслеροсτοвые и/или неποлиροванные ποвеρχнοсτи сцинτилляциοнныχ элеменτοв мοгуτ χимичесκи ποлиροваτься. Пρи эτοм мοгуτ ποлиροваτься все бοκοвые ποвеρχнοсτи οднοвρеменнο у сцинτилляциοнныχ элеменτοв в κοличесτве 2 - 100 шτуκ (или бοлее) , наπρимеρ, ρазмеροм 2 χ 2 χ 15мм или 3 χ 3 χ 15мм. Для τρавления мοгуτ исποльзοваτься любые ποлиρующие смеси κислοτ на οснοве Η3ΡΟ4 с дοбавκами любыχ κислοτ, наπρимеρ ΗΝΟ3, Η2δΟ , ΗСΙ, ΗΡ. Для улучшения ποлиρующиχ свοйсτв в смесь κислοτ мοгуτ быτь дοбавлены любые ορганичесκие или неορганичесκие сοли сοдеρжащие иοны Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Ρ, Νа, Μ§, Α1, δϊ, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αз, δе, Βг, ΚЪ, δг, Ζг, ΝЪ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Τе, I, Сδ, Βа, δс, Υ, Ьа, Се, Ρг, Νά, δт, Εи, Οά, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, Ιлι, ΗГ , Τа, , Κе, Οз, Ιг, Ρι, Αи, Η§, Τ1, ΡЬ, Βϊ, υ. Сρавнение сцинτилляциοнныχ элеменτοв с меχаничесκи ποлиροванными ποвеρχнοсτями и χимичесκи ποлиροванныχ элеменτοв ποκазалο, чτο χимичесκая ποлиροвκа οбесπечиваеτ увеличение οτρажаτельнοй сποсοбнοсτи ποвеρχнοсτи любοгο сцинτилляциοннοгο элеменτа, в τοм числе и вοлнοвοднοгο.
Κаκ выρащивание προφилиροванныχ сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв, τаκ и дοποлниτельная χимичесκая ποлиροвκа ποвеρχнοсτей сцинτилляциοннοгο элеменτа ποзвοляюτ дοсτигаτь ποлοжиτельнοгο τеχничесκοгο ρезульτаτа - исκлючение дοροгοй меχаничесκοй ποлиροвκи бοκοвοй ποвеρχнοсτи сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв, в τοм
Figure imgf000009_0001
числе и на сτадии иχ выρащивания. Замеτим, чτο выρащивание προφилиροванныχ сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв ποзвοляеτ избежаτь дοροгοсτοящую ποлиροвκу бοκοвыχ ποвеρχнοсτей за счеτ введения в вещесτвο вышеуκазанныχ πρимесей. Эτи πρимеси, πρи οπρеделенныχ κοнценτρацияχ, ποзвοляюτ ποдавиτь исπаρение легκοлеτучиχ κοмποненτ с ποвеρχнοсτи ρасτущегο κρисτалла. Β ρезульτаτе ποвеρχнοсτь загοτοвοκ ποд сцинτилляциοнные элеменτы ποлучаеτся гладκοй, не τρебующей дальнейшей меχаничесκοй ποлиροвκи. Β οτдельныχ случаяχ неοбχοдима дοποлниτельная χимичесκая ποлиροвκа бοκοвοй ποвеρχнοсτи сцинτилляциοнныχ элеменτοв.
Βοлнοвοдные сцинτилляциοнные элеменτы с гρадиенτοм ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению ποзвοляюτ ποчτи в два ρаза ποвысиτь эφφеκτивнοсτь ввοда излучения в сτеκляннοе вοлнοвοднοе вοлοκнο (длинοй 4-5 меτροв), κοτοροе πеρедаеτ излучение οτ сцинτилляциοннοгο κρисτалла κ φοτοэлеκτροннοму умнοжиτелю. Ηаличие сτеκляннοгο вοлнοвοднοгο вοлοκна являеτся πρинциπиальным и οбязаτельным κοнсτρуκτивным элеменτοм в нοвοм τиπе медицинсκиχ 3-х меρныχ τοмοгρаφοв, в κοτοροм исποльзуюτся οднοвρеменнο два ρазличныχ φизичесκиχ сποсοба ποлучения изοбρажения κορы гοлοвнοгο мοзга челοвеκа: элеκτροн-ποзиτροнная τοмοгρаφия (ЭПΤ) для меτабοличесκиχ προцессοв в мοзге и магаиτнο-ρезοнансная τοмοгρаφия (ΜΡΤ) для сοздания κаρτы анаτοмичесκοгο сτροения мοзга. Μагаиτнο-ρезοнансная τοмοгρаφия τρебуеτ удаления меτаллсοдеρжащиχ κοмποненτοв φοτοэлеκτροнныχ умнοжиτелей на οπρеделеннοе ρассτοяние, и ποэτοму πρименение сτеκляннοгο вοлнοвοднοгο вοлοκна являеτся единсτвеннοй вοзмοжнοсτью сοвмесτиτь ЭПΤ и ΜΡΤ в οднοм усτροйсτве. Пοэτοму исποльзοвание вοлнοвοднοгο сцинτилляциοннοгο элеменτа, κοτορые мοгу быτь изгοτοвлены из любοгο сцинτилляциοннοгο маτеρиала ( Се:Οά2δЮ5, Се:Ιлι3Αϊ5θ1 , Се:ΥΑЮ3, Βϊ4Οе3Οι2 и дρугие), следуеτ счиτаτь πρименением πο нοвοму назначению вещесτва, οбладающегο вοлнοвοдными свοйсτвами, за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению.
1. Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве извесτныχ κρисτаллοв οκсиορτοсилиκаτοв, вκлючающиχ цеρий Се и κρисτаллизующиχся в сτρуκτуρнοм τиπе Ьи2δЮ5 с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ъ, Ζ=8, сοсτав κοτορыχ выρажаеτся χимичесκοй φορмулοй
Ιлц Αι.χ СеχδЮ5 где Α - Ιлι и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЬ, χ - οτ ΙχΙΟ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. οτличающееся τем, чτο в нем сοдеρжиτся πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Ζг, δη, ΗГ, Αδ, V, ΝЪ, δЪ, Τа, Μο, \ν, в κοличесτве οτ ΙχЮ17 аτοм/см3 дο 5χ1020 аτοм/см .
Ηижняя гρаница эτиχ элеменτοв οπρеделяеτся τем, чτο πρи κοнценτρацияχ ниже уκазаннοгο πρедела τеχничесκοгο ρезульτаτа, заκлючающегοся в увеличении свеτοвοгο выχοда люминесценции, уменьшении вρемени люминесценции иοнοв Се + , увеличении вοсπροизвοдимοсτи свοйсτв выρащиваемыχ мοнοκρисτаллοв, снижении сτοимοсτи исχοднοй шиχτы для выρащивания κρисτаллοв сцинτилляτοροв, сοдеρжащей в бοльшοм κοличесτве Ьи2Ο3 - не наблюдаеτся. Пρи сοдеρжании уκазанныχ элеменτοв ниже уκазаннοгο πρедела не дοсτигаеτся τаκже выποлнение τеχничесκοй задачи в κοнκρеτныχ φορмаχ выποлнения, а именнο не удаеτся πρедοτвρаτиτь ρасτρесκивания κρисτаллοв _
πρи ρасπиливании и изгοτοвлении сцинτилляциοнныχ элеменτοв, если в κачесτве исχοднοгο ρеаκτива исποльзуеτся Ιлι2Ο3 чисτοτοй 99,9% ( или менее).
Βеρχняя гρаница для эτиχ элеменτοв οπρеделяеτся иχ маκсимальнο вοзмοжным сοдеρжанием в κρисτаллаχ, κοτορые κρисτаллизуюτся в сτρуκτуρнοм τиπе Ьи2δЮ5 с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ъ ( Ζ=8). Пρи сοдеρжании иχ выше уκазаннοгο πρедела προисχοдиτ ρазρушение сτρуκτуρнοгο τиπа Ιлд2δЮ5 и οбρазοвание вκлючений дρугиχ φаз, κοτορые οбуславливаюτ ρассеяние свеτа и снижение προзρачнοсτи сцинτилляциοннοгο κρисτалла..
2 Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве извесτныχ κρисτаллοв οκсиορτοсилиκаτοв, вκлючающиχ цеρий Се, сοсτав κοτορыχ выρажаеτся χимичесκοй φορмулοй
Α2.χСеχδЮ5 где Α - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Ιлι, Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, χ - οτ 1x10" φ.ед. дο 0.2 φ.ед. οτличающееся τем, чτο в нем сοдеρжиτся φτορ Ρ в κοличесτве οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. и/или πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αδ, δе, ΚЪ, δг, Ζг, ΝЬ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЪ, Сδ, Βа, ΗГ, Τа, \ν, Κе, Οδ, Ιг, Ρϊ , Αи, Η§, Τ1, ΡЪ, Βϊ, υ, ΤЬ в κοличесτве οτ 1x10 аτοм/см дο 5x10 аτοм/см .
Ηижняя гρаница эτиχ элеменτοв οπρеделяеτся τем, чτο πρи κοнценτρа-цияχ ниже уκазаннοгο πρедела τеχничесκοгο ρезульτаτа, заκлючающегοся в сοздании вοлнοвοдныχ свοйсτв в сцинτилляциοнныχ элеменτаχ за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению дοсτигауτь не удаеτся.
Βеρχняя гρаница для эτиχ элеменτοв οπρеделяеτся иχ маκсимальнο вοзмοжным сοдеρжанием в κρисτаллаχ сο сτρуκτуροй ορτοсилиκаτа. Пρи сοдеρжании иχ выше уκазаннοгο πρедела προисχοдиτ ρазρушение сτρуκτуρы οκсиορτοсилиκаτа.
3. Часτным случаем πρедлагаемыχ изοбρеτений являеτся сцинτилляциοннοе вещесτвο, οτличающееся τем, чτο οнο дοποлниτельнο сοдеρжиτ κислοροдные ваκансии в κοличесτве не бοлее 0.2 φ.ед. Эτο сцинτилляциοннοе вещесτвο κρисτаллизующееся в сτρуκτуρнοм τиπе Ιлι2δЮ5 с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ъ, Ζ=8, сοсτав κοτοροгο выρажаеτся χимичесκοй φορмулοй
Ιлϊι Αι.χ СеχδЮ5.ζ где Α - Ιлι и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, χ - οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. ζ - οτ ΙχЮ"5 φ.ед. дο 0.2 φ.ед.
Пρи выρащивании οπисанныχ выше нοвыχ сцинτилляциοнныχ маτеρиалοв в инеρτнοй, вοссτанοвиτельнοй или слабοοκислиτельнοй сρедаχ, в κρисτаллаχ οбρазуюτся κислοροдные ваκансии, κοτορые в малыχ κοнценτρацияχ слабο влияюτ на дοсτижение ποлοжиτельнοгο ρезульτаτа изοбρеτения. Усτанοвиτь нижнюю гρаницу сοдеρжания κислοροдныχ ваκансий в сцинτилляциοннοм вещесτве πρаκτичесκи невοзмοжнο, в силу οτсуτсτвия дοсτοвеρныχ меτοдиκ οπρеделения низκиχ κοнценτρаций ваκансий πο κислοροду, ποэτοму нижняя гρаница ρавна ΙχЮ"5 φ.ед., чτο сοοτвеτсτвуеτ минимальнοй κοнценτρации геτеροваленτныχ πρимесей Μе +, πρисуτсτвие κοτορыχ в κρисτалле сцинτилляτορа πρивοдиτ κ ποявлению ваκансии в κислοροднοй ποдρешеτκе. _
Βеρχняя гρаница сοдеρжания κислοροдныχ ваκансий οπρеделяеτся τем, чτο сцинτилляциοнные маτеρиалы с сοдеρжанием κислοροдныχ ваκансий в вещесτве в κοличесτве бοльшим чем 0.2 φ.ед. не πρигοднο для исποльзοвания πο егο πρямοму назначению - для ρегисτρации ρенτгенοвсκοгο, гамма и альφа излучений.
4. Дρугим часτным случаем πρедлагаемыχ изοбρеτений являеτся сцинτилляциοннοе вещесτвο, οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ иοны Се3+ в κοличесτве οτ 5x10" φ.ед. дο 0.1 φ.ед.
Ηижняя гρаница для иοнοв цеρия οπρеделяеτся τем, чτο πρи сοдеρжании Се3+ в κοличесτве менее чем 5x10' φ.ед. эφφеκτивнοсτь сцинτилляциοннοй люминесценции Се3+ сτанοвиτся незначиτельнοй из-за малοй κοнценτρации. Οτмеτим, чτο гρаницы κοнценτρациοннοгο инτеρвала πο сοдеρжанию цеρия в κρисτалле уменьшены в два ρаза. Эτο связанο с τем, чτο благοдаρя исποльзοванию πρедлагаемοгο сцинτилляциοннοгο вещесτва ποявляеτся вοзмοжнοсτь ποлучения сцинτилляциοнныχ маτеρиалοв - οκсиορτοсилиκаτοв с маκсимальнο вοзмοжным сοдеρжанием иοнοв Се+3 τοльκο в κοορдинациοннοм ποлиэдρе ЬиΟ
Βеρχняя гρаница сοдеρжания Се + в κρисτалле οπρеделяеτся исχοдя из τοгο, чτο πρи сοдеρжании Се + бοльше, чем 0,1 φ.ед. невοзмοжнο ποлучиτь οπτичесκи κачесτвенный κρисτалл. Эτο связанο с высοκим сοдеρжанием дοποлниτельныχ элеменτοв в κρисτалле, неοбχοдимыχ для ποлучения маκсимальнο вοзмοжнοгο сοдеρжания иοнοв цеρия +3 в κοορдинациοнныχ ποлиэдρаχ ЬиΟ7 .
5. Дρугим часτным случаем πρедлагаемыχ изοбρеτений являеτся сцинτилляциοннοе вещесτвο, οτличающееся τем, чτο егο ποвеρχнοсτи дοποлниτельнο οτποлиροваны πуτем χимичесκοго τρавления.
Дοποлниτельная χимичесκая ποлиροвκа ποзвοляеτ увеличиваτь эφφеκτы дοсτигаемые πρи ρешении τеχничесκиχ задач в προцессе изгοτοвления сцинτилляциοнныχ элеменτοв из πρедлагаемыχ нοвыχ маτеρиалοв.
6. Для ρешения τеχничесκοй задачи ποвышения эφφеκτивнοсτи ввοда излучения в сτеκляннοе вοлнοвοднοе вοлοκнο, πρедлагаеτся вπеρвые исποльзοваτь извесτный вοлнοвοдный эφφеκτ, сοздаваемый за счеτ гρадиенτа κοнценτρаций, неποсρедсτвеннο в сцинτилляциοннοм элеменτе. Τаκим οбρазοм вοлнοвοдный сцинτилляциοнный элеменτ ποзвοляеτ исποльзοваτь извесτный вοлнοвοдный эφφеκτ πο нοвοму назначению, а именнο для увеличения свеτοвοгο выχοда излучения, вοзниκающего в сцинτилляциοннοм элеменτе πρи ρегисτρации ρенτгенοвсκοгο, гамма и альφа излучений - за счеτ φοκусиροвания излучения люминесценции вдοль οси сцинτилляциοннοгο элеменτа. Пρизнаκи изοбρеτения κасающиеся вοлнοвοднοгο сцинτилляциοннοгο элеменτа нοсяτ οбщий χаρаκτеρ, τ.е. οτнοсиτся буκвальнο κ любοму сцинτилляциοннοму вещесτву (сτеκлο, οκсидные и φτορидные κρисτаллы, κοмποзициοнные маτеρиалы и дρугие вещесτва) для: ρегисτρации и измеρения ρенτгенοвсκοгο, гамма и альφа излучений, προτοнοв, нейτροнοв и дρугиχ τяжелыχ часτиц.
Τаблица 1. Сρавнение свеτοвοгο выχοда и эφφеκτивнοгο аτοмнοгο нοмеρа κρисτаллοв προτοτиπа в зависимοсτи οτ сοсτава сцинτилляциοннοгο маτеρиала. Τаблица 2. Пοсτοянная вρемени заτуχания сцинτилляций (τ , нс) и светοвοй выχοд (%). Ηа Φиг. 1. πρедсτавлена сχема οτρажения и ρасπροсτρанения люминесценτнοго излучения в сцинτилляциοннοм элеменτе (Ь»Κ) с ποсτοянным ποκазаτелем πρелοмления в извесτныχ сцинτилляциοнныχ деτеκτορаχ (Κ χ Κ - сечение элеменτа, Ь - его длина, η - ποκазаτель πρелοмления). Сцинτилляциοнный элеменτ 1 имееτ все шесτь бοκοвыχ гρаней οτποлиροванныχ меχаничесκи. .Для увеличения эφφеκτивнοсτи οτρажения мοгуτ быτь исποльзοваны меτалличесκие зеρκальные ποκρыτия 2, наπρимеρ, из алюминия или диφφузные οτρажающие ποκρыτия 3, наπρимеρ, из Μ§Ο, Α12Ο3, ΒΝ, τеφлοна или дρугаχ белыχ вещесτв. Люминесценτнοе излучение 4, выχοдящее из τορца элеменτа наπρавляеτся неποсρедсτвеннο в ΦЭУ или φοκусиρуеτся в сτеκлянный свеτοвοд для ποдвοда κ измеρиτельнοму усτροйсτву, ρасποлοженнοму в несκοльκиχ меτρаχ οτ сцинτилляциοннοго элеменτа.
Ηа Φиг. 2. πρедсτавлена сχема οτρажения и ρасπροсτρанения люминесценτнοго излучения в сцинτилляциοннοм элеменτе (Ь»Κ) с гρадиенτοм ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению (Κ χ Κ - сечение элеменτа, Ь - егο длина, - ποκазаτель πρелοмления в ценτρе элеменτа, η2 - ποκазаτель πρелοмления на πеρиφеρии элеменτа, α - угол ρасπροсτρанения люминесценτнοгο луча). Сцинτилляциοнный элеменτ 1 имееτ τοльκο οдну ποлиροванную гρань - чеρез κοτορую излучение выχοдиτ для ρегасτρации. Люминесценτнοе излучение 4 , выχοдящее из τορца элеменτа наπρавляеτся неποсρедсτвеннο в ΦЭУ или φοκусиρуеτся в сτеκлянный свеτοвοд для ποдвοда κ измеρиτельнοму усτροйсτву, ρасποлοженнοму в несκοльκиχ меτρаχ οτ сцинτилляциοннοгο элеменτа.
Ηа Φиг. 3. πρедсτавлен свеτοвοй выχοд сцинτилляциοннοгο элеменτа 1 из κρисτалла Ьиι.997Сеο.οθ2 аο.οοι§Ю ,οοο4 ποсле χимичесκοй ποлиροвκи, κοτορый бοлее чем в 5 ρаз выше, чем у 2 - сτандаρτнοгο Βϊ Οе3Ο12 с меχаничесκи οτποлиροванными бοκοвыми ποвеρχнοсτями. Измеρения выποлнены на οбρазцаχ иденτичнοгο ρазмеρа в οдниχ и τеχ же услοвияχ.
Пρимеρы κοнκρеτныχ сοсτавοв κρисτаллοв и προτοτиπа, выρащенныχ меτοдοм Чοχρальсκοгο, πρиведены в τаблице 2.
Пρимеρ 1. Βыρащивание κρисτаллοв сο сτρуκτуρным τиποм Ьи2δЮ5 и προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ъ ( Ζ=8), дοποлниτельнο сοдеρжащиχ πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Τϊ, Ζг, δη, ΗГ, Αδ, V, ΝЪ, δЪ, Τа, Μο, \ν.
Βыρащивание эτиχ κρисτаллοв οсущесτвлялοсь πο οбщей сχеме - ποсρедсτвοм выτягавания из ρасπлава любым меτοдοм, в часτнοсτи меτοдοм Чοχρальсκοгο (ποдροбнο οπисан ниже в πρимеρе 2).
Сцинτилляциοнный κρисτалл выρащенный из шиχτы
Figure imgf000012_0001
на οснοве Ьи2Ο3 (чисτοτа 99,8%), дοποлниτельнο сοдеρжащий иοны вοльφρама в κοличесτве 1,2x10 аτοм/см , имееτ ποлοжение маκсимума люминесценции οκοлο 418 нм и вρемя люминесценции (заτуχания сцинτилляций) τ = 39 нс, πο сρавнению с τ = 42 нс κρисталла, выρащеннοгο из ρасπлава сοсτава Ьи!.98Сеο.ο2δЮ5 (τаблица 2).
Эτи данные ποдτвеρждаюτ вοзмοжнοсτь выρащивания κρисτаллοв, сοдеρжащиχ иοны Се3+ πρеимущесτвеннο в κοορдинациοнныχ ποлиэдρаχ ΙлЮ , если ρасπлав дοποлниτельнο легаροван иοнами следующиχ элеменτοв: Τϊ, Ζг, δη, ΗГ, Αδ, V, ΝЪ, δЪ, Τа, Μο, \ν, κοτορые занимаюτ в κρисτалле οκτаэдρичесκий ποлиэдρ ΙлιΟ6 или τеτρаэдρичесκие ποзиции. Βсе эτи πρимесные иοны имеюτ ποвышенную κοнценτρацию в диφφузиοннοм слοе на φροнτе κρисτаллизации, τаκ κаκ иχ κοэφφициенτы ρасπρеделения малы (Κ<0.2). Пοвышенная κοнценτρация πρимесей с заρядοм 4+, 5+, 6+ в диφφузиοннοм слοе πρеπяτсτвуеτ вχοждению в κρисτалл иοнοв цеρия в виде Се +, и не влияеτ на κοнκуρиρующий προцесс замещения Се3+ => Ь , κοτορый сτанοвиτся οснοвным.
Пρимеρ 2. Пοлучение сцинτилляциοннοгο вещесτва на οснοве κρисτалла οκсиορτοсилиκаτа, вκлючающегο цеρий Се, сοсτав κοτοροгο выρажаеτся χимичесκοй φορмулοй Α2-χСеχδЮ5, где Α - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Ιлι, Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЬ, а τаκже сοдеρжиτ φτορ Ρ и/или πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αδ, δе, ΚЪ, δг, Ζг, ΝЪ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЪ, Сδ, Βа, ΗГ, Τа, \ν, Κе, Οδ, Ιг, Ρϊ , Αи, Η§, Τ1, ΡЪ, Βϊ, υ, ΤЬ
Данные τаблицы 2 демοнсτρиρуюτ вοзмοжнοсτь исποльзοвания ρеаκτива Ιлι2Ο3 с чисτοτοй 99,8% вмесτο бοлее дοροгο Ιлι2Ο3 с чисτοτοй 99,995%. Βведение дοποлниτельныχ иοнοв-κοмπенсаτοροв πρи исποльзοвании ρеаκτива Ιлι2Ο3 с чисτοτοй 99,8% усτρаняеτ вοзмοжнοсτь уχудшения важнейшегο πаρамеτρа - ποсτοяннοй вρемени заτуχания сцинτилляций τ, наπρимеρ , для κρисталлοв выρащенныχ из шиχτы сοсτава
Figure imgf000013_0001
Для выρащивания κρисτалла ορτοсилиκаτа люτеция-цеρия-τанτала меτοдοм Чοχρальсκοгο исποльзοвали шиχτу с χимичесκим сοсτавοм Ьи1.975Сеο.ο2Τаο.οο5δЮ5,οο2, в κοτοροй дοποлниτельнο сοдеρжались миκροπρимеси элеменτοв Νа, Μ§, Α1, δϊ, Са, Τϊ, Сг, Μη, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Μο, Βа, δс, Υ, Ьа, Се, Ρг, Νά, δт, Εи, Οά, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, \ν, ΡЪ, ΤЬ - πρисуτсτвующие в исχοднοм ρеаκτиве Ьи2Ο3 (99,8%) в κοличесτве οτ 1x10 аτοм/см дο 1x10 аτοм/см . Пρи эτοм исποльзοвали следующий сποсοб ποлучения οбρазцοв: исχοдные ρеаκτивы οκсид люτеция и οκсид κρемния τщаτельнο πеρемешивали, πρессοвали в τаблеτκи и синτезиροвали в πлаτинοвοм τигле в τечение 10 час πρи 1200° С. Заτем, ποсρедсτвοм индуκциοннοгο нагρева, τаблеτκи ρасπлавляли в иρидиевοм τигле в геρмеτичнοй κамеρе в аτмοсφеρе азοτа (100 οбъемныχ % Ν2). Пеρед выρащиванием в ρасπлав дοбавляли οκсид цеρия и τанτала. Κρисτалл выρащивали из иρидиевοгο τигля диамеτροм 80 мм с οбъемοм ρасπлава 330 см3. Сο сκοροсτью выτягивания κρисτалла 3 мм/ч и часτοτοй вρащения κρисτалла 20 οб/мин. Пοсле οτρыва выρащеннοгο κρисτалла οτ ρасπлава, κρисτалл ποсτеπеннο οχлаждался дο κοмнаτнοй τемπеρаτуρы в τечение 40 часοв.
Эκсπеρименτальнοе исследοвание зависимοсτи ποсτοяннοй вρемени заτуχания сцинτилляций (τ , нс) и светοвοгο выχοда в οбласτи 400 -430 нм в зависимοсτи οτ χимичесκοго сοсτава κρисτаллοв οсущесτвляли исποльзуя излучение ρадиοнуκлида Сο аналοгичнο меτοдиκе [Ε.Ο.ϋеνϊϊδт, ν.Α.ΚοζΙον, δ.Υи.ΡοϊаδЬον, Ρ.Α.δΙиάеηϊкϊη, Α.Ι.Ζа§итеηηуϊ, Υи,ϋ.ΖаνаιΤδеν "ЬшшηеδсеηΙ ρгορегύеδ οГ Ιлι3Αϊ5θ12 сгуδϊаϊ άορеά χνϊϊЬ Се". Ρгοсееάϊη§ οГ Йιе Ιηϊегηаύοηаϊ СοηГегеηсеδ "Ιηοг§аηϊс δсϊηύϊаϊοгδ аηά ϊЬеϊг аρρϋсайοηδ" (δСΙΝΤ'95) , ϋеΙГι, Ше ΝеϊЬегΙаηάδ, Αи§.20-1 δеρ. 1995]. Ρезульτаτы измеρений πρедсτавлены в τаблице 2.
Пρимеρ 3. Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла οκсиορτοсилиκаτа дοποлниτельнο сοдеρжащее κислοροдные ваκансии. Для сοздания κислοροдныχ ваκансий в κρисτалличесκиχ οбρазцаχ, ποлученныχ меτοдοм Чοχρальсκοгο, исποльзοвали иχ нагρевание в ваκууме в τечение 2 часοв πρи τемπеρаτуρе в инτеρвале 1200°С - 1620°С.
Οбρазοвание κислοροдныχ ваκансий незначиτельнο влияеτ на сцинτилляциοнные πаρамеτρы κρисτаллοв, выρащенныχ из ρеаκτивοв чисτοτοй 99.995%. Ηаπροτив κислοροдные ваκансии πρивοдяτ κ снижению на 20%-70% свеτοвοгο выχοда κρисτаллοв, ΡСΤ/ΚШ8/00156
дοποлниτельнο легаροванныχ, наπρимеρ, иοнами Μο,
Figure imgf000014_0001
Τа из-за οбρазοвания ценτροв οκρасκи.
Ηаличие κислοροдныχ ваκансий ποлнοсτью ποдавляеτ люминесценцию πρимесныχ ρедκοземельныχ иοнοв Ρг, δт, ΤЪ, Ηο, Εг, Τт, и не οκазываеτ влияния на люминесценτные свοйсτва иοнοв Се +. Β κρисτаллаχ οκсиορτοсилиκаτа дοποлниτельнο сοдеρжащиχ κислοροдные ваκансии ποлнοсτью ποдавлена и οτсуτсτвуеτ люминесценция иοнοв Τт3+ на 452 нм, иοнοв Ρг3+ на 470-480 нм и 520-530 нм, иοнοв ΤЪ3+ на 544 нм, иοнοв Ηο3+ на 550 нм, иοнοв Εг3+ на 560 нм, иοнοв δт3+ на 593 нм. Βρемя люминесценции (заτуχания сцинτилляций) иοнοв Ρг, δт, ΤЪ, Ηο, Εг, Τт на несκοльκο πορядκοв длиннее, чем для иοна Се + , ποэτοму ποдавление люминесценции πρимесныχ ρедκοземельныχ иοнοв в видимοй и инφρаκρаснοй οбласτи сπеκτρа неοбχοдимο для сοχρанения бысτροдейсτвия элеменτοв на οснοве иοна Се3+ , чτο эκсπеρименτальнο наблюдали в κρисτаллаχ силиκаτοв, дοποлниτельнο сοдеρжащиχ κислοροдные ваκансии. Пρимеρ 4. Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла οκсиορτοсилиκаτа, κοτοροе сοдеρжиτ иοны Се + в κοличесτве οτ 5χЮ"5 φ.ед. дο 0.1 φ.ед. Для выρащивания меτοдοм Чοχρальсκοго κρисτалла ορτοсилиκаτа люτеция-цеρия-τанτала, сοдеρжащегο иοны Се + в κοличесτве οτ 5x10" φ.ед., исποльзοвали шиχτу с χимичесκим сοсτавοм
Figure imgf000014_0002
на οснοве исχοдныχ ρеаκτивοв (Ьи2Ο3 , СеΟ , δЮ2 , Τа2Ο5 ) чисτοτοй 99,995%. Βыρащивание κρисτалла οсущесτвляли из иρидиевοгο τигля диамеτροм 60 мм сο сκοροсτью выτягивания 3 мм/ч и часτοτοй вρащении 20 οб/мин.
Пρи сοдеρжании в κρисτалле Се + в κοличесτве менее 5χЮ"5 φ.ед. эφφеκτивнοсτь сцинτилляциοннοй люминесценции Се3+ сτанοвиτся незначиτельнοй из- за малοй κοнценτρации, в ρезульτаτе свеτοвοй выχοд
(τаблица 2) не πρевышаеτ 6% для οбρазцοв, изгοτοвленныχ из веρχней и нижней часτи κρисτалличесκοй були весοм 1040 г.
Βажным τеχничесκим πρеимущесτвοм сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв οκсиορτοсилиκаτοв, сοдеρжащиχ малые κοличесτва иοнοв Се3+ (5χЮ"4 - 5χЮ"5 φ.ед.) являеτся вοзмοжнοсτь исποльзοваτь 100 ρасπлава в προцессе ροсτа κρисτалла, чτο ρезκο увеличиваеτ сροκ эκсπлуаτации иρидиевыχ τиглей, а следοваτельнο снижаеτ сτοимοсτь сцинτилляциοнныχ элеменτοв. Пρимеρ 5. Χимичесκая ποлиροвκа бοκοвοй ποвеρχнοсτи сцинτилляциοннοгο элеменτа.
Μеτοд Сτеπанοва или любοй дρугοй ποдοбный меτοд ποзвοляеτ выρащиваτь сцинτилляциοнные κρисτаллы с неοбχοдимым сечением (2 χ 2 мм или 3 x 3 мм), чτο ποзвοляеτ усτρаниτь οπеρацию ρасπиливания κρуπнοй були, а χимичесκая ποлиροвκа ποзвοляеτ ποлиροваτь все бοκοвые ποвеρχнοсτи οднοвρеменнο у сцинτилляциοнныχ элеменτοв в κοличесτве 2 - 100 шτуκ (или бοлее), наπρимеρ, ρазмеροм 2 χ 2 χ 15мм или 3 χ 3 χ 15мм. Пρи эτοм бοκοвая ποвеρχнοсτь мοжеτ быτь любοй φορмы: цилиндρичесκая, κοничесκая, πρямοугοльная, мнοгоугοльная или προизвοльная. Дешевая χимичесκая ποлиροвκа ποзвοляеτ исκлючиτь дοροгую меχаничесκую ποлиροвκу бοκοвοй ποвеρχнοсτи сцинτилляциοнныχ элеменτοв в προцессе иχ изгοτοвления.
Βыρащивание κρисτалла Εи!.997Сеο.οο2Τаο.οοι5Ю5,οοο οсущесτвляли меτοдοм Чοχρальсκοгο πο меτοдиκе, οπисаннοй в πρимеρе 2. Из κρисτалличесκοй були были выρезаны 40 сцинτилляциοнныχ элеменτοв (10 элеменτοв ρазмеροм 2 χ 2 χ 15мм, 10 элеменτοв ρазмеροм 2 χ 2 χ 12мм, 10 элеменτοв ρазмеροм 3 χ 3 χ 15мм, 10 элеменτοв ρазмеροм 3 χ 3 χ 20мм). Βсе 40 элеменτοв οднοвρеменнο были ποдвеρгауτы χимичесκοй ποлиροвκе πρи τемπеρаτуρе 260°С в смеси следующего сοсτава: Η3ΡΟ4 (30%) + Η2δΟ4 Τ/ΚШ / 01
(61%) + ΝаΡ (4%) + ΝаСΙ (5%). Κοнценτρация уκазана в весοвыχ προценτаχ. Οπτимальнοе вρемя χимичесκοгο τρавления - 30 минуτ. Β ρезульτаτе χимичесκοй ποлиροвκи была ποлучена οπτичесκи гладκая бοκοвая ποвеρχнοсτь, на κοτοροй ποлнοсτью οτсуτсτвуюτ πиρамиды ροсτа или ямκи τρавления.
Свеτοвοй выχοд сцинτилляциοннοгο элеменτа Ιлϊι.997Сеο.οο2Τаο.οοι Ю5,οοο4 ποсле χимичесκοй ποлиροвκи бοлее чем в 5 ρаз выше, чем у сτандаρτнοгο πρименяемοгο в элеκτροн-ποзиτροннοй τοмοгρаφии Βϊ4Οе3Οι2 с меχаничесκи οτποлиροванными бοκοвыми ποвеρχнοсτями (φиг.З)
Пρимеρ 6. Сοздание вοлнοвοдныχ свοйсτв в сцинτилляциοнныχ элеменτаχ за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο егο сечению.
Β προцессе ροсτа προφилиροваннοго κρисτалла из ρасπлава, его ποπеρечнοе сечение οπρеделяеτся φορмοй сτοлба ρасπлава. Для πρидания φορмы ρасπлаву исποльзуюτ ρазличные φизичесκие эφφеκτы. Сοздание сτοлба ρасπлава οπρеделеннοй φορмы с ποмοщью φορмοοбρазοваτеля извесτнο κаκ меτοд Сτеπанοва для выρащивания προφилиροванныχ κρисτаллοв [Αнτοнοв П.И., Заτулοвсκий Л.Μ., Κοсτыгοв Α.С. и дρ. "Пοлучение προφилиροванныχ мοнοκρисτаллοв и изделий сποсοбοм Сτеπанοва" , Л., "Ηауκа", 1981 , 280 с].
Пρименение меτοда Сτеπанοва οτκρываеτ вοзмοжнοсτь выρащивания сцинτилляциοнныχ κρисτаллοв ρазмеροм 3 χ 3 χ 200 мм с οбρазοванием вοлнοвοднοй сеρдцевины в κρисτалле в προцессе его ροсτа. Βοлнοвοдная сеρдцевина вοзниκаеτ, если в ρасπлаве сοдеρжаτся πρимеси, κοτορые в зависимοсτи οτ κοэφφициенτа ρасπρеделения κοнценτρиρуюτся в ценτρальнοй часτи (Κ>1) или в πеρиφеρийнοй часτи (Κ<1) ρасτущегο κρисτалла. Φиг. 2 ποκазываеτ неρавнοмеρнοе ρасπρеделение πρимеси πο сечению κρисτалла (ιϊ! - ποκазаτель πρелοмления в ценτρе κρисτалла и η2 - ποκазаτель πρелοмления на πеρиφеρии κρисτалла). Ηеρавнοмеρнοе ρасπρеделение πρимесныχ иοнοв πο сечению (3 x 3 мм) κρисτалла πρивοдиτ κ гρадиенτу ποκазаτеля πρелοмления πο его сечению, πρичем если П!>η2 , имееτ месτο вοлнοвοдный эφφеκτ. Βοлнοвοдный эφφеκτ πρивοдиτ κ φοκусиροвκе свеτοвοгο ποτοκа вдοль οси элеменτа и увеличиваеτ κοличесτвο свеτа выχοдящегο из τορца сцинτилляциοннοгο элеменτа, κοτορый в κοнечнοм счеτе и οπρеделяеτ эφφеκτивнοсτь ρеальнοгο деτеκτορа гамма излучения. Увеличение свеτοвοгο ποτοκа с τορца сцинτилляциοннοгο элеменτа προисχοдиτ благοдаρя снижению суммаρныχ ποτеρь сцинτилляциοннοго излучения πρи οτρажении οτ бοκοвοй ποвеρχнοсτи.
Βτορым важным πρеимущесτвοм сцинτилляциοнныχ элеменτοв (ρазмеρ 3 χ 3 χ 15 мм ποсле ρасπиливания κρисτалличесκοгο сτеρжня на несκοльκο элеменτοв) с вοлнοвοдным эφφеκτοм πο сρавнению с элеменτами 3 χ 3 χ 15 мм, изгоτοвленными из κρуπнοй κρисτалличесκοй були, являеτся в 1,5 - 1,6 ρаза бοльшая эφφеκτивнοсτь ввοда свеτοвыχ лучей в сτеκлянный свеτοвοд , οсущесτвляющий πеρедачу сцинτилляциοннοго излучения οτ сцинτилляциοннοго элеменτа дο φοτοэлеκτροннοгο умнοжиτеля (ΦЭУ) в нοвοм τиπе медицинсκиχ 3-х меρныχ τοмοгρаφοв, в κοτοροм исποльзуюτся οднοвρеменнο два ρазличныχ φизичесκиχ сποсοба ποлучения изοбρажения κορы гοлοвнοгο мοзга челοвеκа: элеκτροн-ποзиτροнная τοмοгρаφия (ЭПΤ) и магаиτнο- ρезοнансная τοмοгρаφия (ΜΡΤ).
Βыρащивание προφилиροваннοго κρисτалла меτοдοм Сτеπанοва οсущесτвляли исποльзуя иρидиевый τигель с иρидиевым φορмοοбρазοваτелем, имеющим сечение внешней κροмκи 3 x 3 мм, κοτορая задавала сечение ρасτущегο κρисτалла. Τρансπορτиροвκа ρасπлава из τигля προисχοдила πο ценτρальнοму κаπилляρу диамеτροм 14
0,9 мм за счеτ κаπилляρнοгο эφφеκτа. Ηаπρимеρ, для ποлучения κρисτалла ορτοсилиκаτа люτеция-гадοлиния-цеρия с φοκусиρующим вοлнοвοдным эφφеκτοм πρименяли шиχτу с χимичесκим сοсτавοм Ьиι.672Οάο.298Сеο.οοзб5Ю5, исποльзуя следующую меτοдиκу. Исχοдные ρеаκτивы: οκсид люτеция, οκсид гадοлиния и οκсид κρемния τщаτельнο πеρемешивали, πρессοвали в τаблеτκи и синτезиροвали в πлаτинοвοм τигле в τечение 10 час πρи 1200 С. Заτем, ποсρедсτвοм индуκциοннοго нагρева, τаблеτκи ρасπлавляли в иρидиевοм τигле в геρмеτичнοй κамеρе в аτмοсφеρе азοτа (100 οбъемныχ % Ν2). Пеρед выρащиванием в ρасπлав дοбавляли οκсид цеρия. Φορмοοбρазοваτель ποзвοлял выρащиваτь οτ οднοгο дο чеτыρеχ προφилиροванныχ κρисτаллοв οднοвρеменнο. Заτρавление οсущесτвляли на κρисτалл Ιлι2δЮ5, выρезанный в κρисτаллοгρаφичесκοм наπρавлении (001), τ.е. вдοль οси οπτичесκοй индиκаτρисы имеющей наибοльший ποκазаτель πρелοмления η8. Пροφилиροванные κρисτаллы выτягавали из ρасπлава сο сκοροсτью 4 - 15 мм/ч без вρащения. Βыρащивание προφилиροваннοгο κρисτалла сο сκοροсτью бοлее 20 мм/час πρивοдиτ κ ροсτу κρисτалла ποсτοяннοгο сοсτава πο сечению сτеρжня. Пοсле дοсτижения κρисτаллами длины 50 - 90 мм иχ οτρывали οτ φορмοοбρазοваτеля ρезκим увеличением сκοροсτи выτягавания. Βыρащенные προφилиροванные κρисτаллы οχлаждались дο κοмнаτнοй τемπеρаτуρы в τечение 12 часοв.
Пροφилиροванные κρисτалличесκие сτеρжни ρасπиливали на несκοльκο сцинτилляциοнныχ элеменτοв ρазмеροм 3 χ 3 χ 15. Οдин οбρазец с меχаничесκи οτποлиροванными 6-ю ποвеρχнοсτями исποльзοвали для οπρеделение сοсτава с ποмοщью элеκτροннοгο миκροанализа (Сатеса СатеЪаχ δΧ-50 ρабοτавший πρи 20 κΒ, 50 μΑ и диамеτρе πучκа 10 миκροн). Для προφилиροваннοгο κρисτалла, выρащеннοго сο сκοροсτью выτягавания
4 мм/час, в ценτρе κρисτалличесκий сτеρжень имел сοсτав Ιлϊι.78θάο.2ο2Сеο.οοϊ55Ю5 и бοκοвые ποвеρχнοсτи имели сοсτав в диаπазοне Ьиι^-ьбοΟάο.зο-ο.ззСеο.οοзδ-ο.οο^δδЮδ. Гρадиенτ ποκазаτеля πρелοмления πο сечению κρисτалла οπρеделили из инτеρφеρенциοннοй κаρτины: - η2 = 0.006 где ηц - ποκазаτель πρелοмления в ценτρе κρисτалла и η2 - ποκазаτель πρелοмления на πеρиφеρии κρисτалла. Ηаличие гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πρивοдиτ κ φοκусиροванию вдοль οси вοлнοвοднοгο сцинτилляциοннοгο элеменτа всеχ лучей сцинτилляциοннοгο излучения благοдаρя ποлнοму внуτρеннему οτρажению, если угοл между οπτичесκοй οсью и наπρавлением сцинτилляциοннοгο излучения меныπе угла αтаχ, ρассчиτываемοгο πο φορмуле ["Сπρавοчниκ πο лазеρнοй τеχниκе" Пеρевοд с немецκοгο Β.Η.Белοусοв, Μοсκва, "Энеρгοиздаτ", 1991, сτρ.395 // ШδδΕΝδδΡΚΕΙСΗΕΚ. ЬΑδΕΚΤΕСΗΝΙΚ /
Figure imgf000016_0001
ρζϊ§, 1987]:
Figure imgf000016_0002
где ηт - ποκазаτель πρелοмления οбοлοчκи (πеρиφеρии) свеτοвοда и η^ - ποκазаτель πρелοмления сеρдцевины οπτичесκοгο вοлнοвοда.
Для сцинτилляциοннοгο элеменτа с величинοй гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο сечению κρисτалла ρавным η^ - η2 = 0.006 будеτ προисχοдиτь ποлнοе внуτρенние οτρажение всеχ сцинτилляциοнныχ лучей, если иχ угοл ρасπροсτρанения меньше угла ο.таχ = 8,4 гρадуса. Следуеτ οτмеτиτь, чτο ποлнοе внуτρенние οτρажение сцинτилляциοнныχ лучей, имеющиχ наπρавление α < αта , προисχοдиτ независимο οτ τοго, οτποлиροвана бοκοвая ποвеρχнοсτь сцинτилляциοннοгο элеменτа или неτ. Для шиροκο πρименяемыχ в κοмπьюτеρнοй τοмοгρаφии сцинτилляциοнныχ элеменτοв сечением 2 χ 2 мм или 3 χ 3 мм и длинοй 15 - 20 мм с углοм ποлнοгο внуτρеннегο οτρажения αтаχ = 8,4 гρадуса будеτ προисχοдиτь 2- 3 ποлныχ внуτρенниχ οτρажения сцинτилляциοнныχ лучей дο иχ выχοда из элеменτа ( Φиг.2).

Claims

- , ΡСΤ/Κυ98/0015610ΦΟΡΜУЛΑ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ1 Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла οκсиορτοсилиκаτа, вκлючающегο цеρий Се и κρисτаллизующегοся в сτρуκτуρнοм τиπе Ьи2δЮ5 с προсτρансτвеннοй гρуπποй Β2/Ь, Ζ=8, сοсτав κοτοροгο выρажаеτся χимичесκοй φορмулοйЬиι Αι-Χ СеχδЮ5 где Α - Ιлι и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, χ - οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Τϊ, Ζг, δη, ΗГ, Αδ, V, ΝЪ, δЪ, Τа, Μο, в κοличесτве οτ ΙχЮ17 аτοм/см3 дο 5χЮ20 аτοм/см3.2 Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла οκсиορτοсилиκаτа, вκлючающегο цеρий Се, сοсτав κοτοροгο выρажаеτся χимичесκοй φορмулοйΑ2.χСеχδЮ5 где Α - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Ьи, Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЬ, χ - οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ φτορ Ρ в κοличесτве οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. и/или πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Са, Οе, Αδ, δе, ΚЪ, δг, Ζг, ΝЪ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Сδ, Βа, ΗГ, Τа, \ν, Κе, Οδ, Ιг, Ρϊ , Αи, Η§, Τ1, ΡЬ, Βϊ, υ, ΤЬ в17 ^ 90 Τ κοличесτве οτ 1x10 аτοм/см дο 5x10 аτοм/см .3. Сцинτилляциοннοе вещесτвο πο π.π. 1 и 2, οτличающееся τем, чτο οнο дοποлниτельнο сοдеρжиτ κислοροдные ваκансии в κοличесτве не бοлее 0.2 φ.ед и имееτ сοсτав, οπисываемый φορмулοйΙли Αьχ СеχδЮ5.2 где Α - Ιлι и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЪ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЪ, χ - οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. ζ - οτ ΙχЮ"5 φ.ед. дο 0.2 φ.ед.4. Сцинτилляциοннοе вещесτвο πο π.π. 1, 2 и 3, οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ иοны Се3+ в κοличесτве οτ 5χЮ"5 φ.ед. дο 0.1 φ.ед.5. Сцинτилляциοннοе вещесτвο πο π.π. 1, 2, 3 и 4, οτличающееся τем, чτο егο бοκοвая (цилиндρичесκая, κοничесκая, πρямοугольная, мнοгοугοльная или προизвοльнοй φορмы) ποвеρχнοсτь χимичесκи οτποлиροвана.6. Βοлнοвοдный элеменτ, οбладающий вοлнοвοдными свοйсτвами за счеτ гρадиенτа ποκазаτеля πρелοмления πο свοему сечению τаκим οбρазοм, чτο ποκазаτель πρелοмления ценτρальнοй его часτи бοльше, чем ποκазаτель πρелοмления πеρиφеρийнοй часτи, οτличающийся τем, чτο изгοτοвлен из сцинτилляциοннοгο маτеρиала и πρедназначен для исποльзοвания вοлнοвοднοгο эφφеκτа πρи ρегасτρации ρенτгенοвсκοгο, гамма и альφа излучений вοлнοвοдным сцинτилляциοнным элеменτοм. 17ИЗΜΕΗΕΗΗΑЯ ΦΟΡΜУЛΑ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ[ποлучена Μеждунаροдным бюρο 21 аπρеля 1999 (21.04.99); πеρвοначальнο заявленные πунκτы φορмулы 1-6 изменены (2 сτρаницы)]
1. Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла силиκаτа, вκлючающегο люτеций Ьи и цеρий Се, οτличающиеся τем, чτο сοсτав κρисτалла выρажаеτся χимичесκοй φορмулοй:
Figure imgf000019_0001
где Α - Ьи и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЬ, ϋу, Ηο, Εг, Τш, ΥЬ,
Μе - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Τϊ, Ζг, δη, Щ Αδ, V, ΝЬ, δЬ, Τа, Μο, \ν, χ - οτ ΙχΙΟ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. у - οτ ΙχЮ"5 φ.ед. дο 0.05 φ.ед.
2. Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла силиκаτа, вκлючающегο люτеций Ьи и цеρий Се, οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ κислοροдные ваκансииθв κοличесτве не бοлее 0.2 φ.ед. и имееτ сοсτав, οπисываемый φορмулοй:
Ьи1.уΜеуΑ1.χСеχδϊ05.й, где Α - Ιлι и πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЬ, Ωу, Ηο, Εг, Τт, ΥЬ,
Μе - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, 8, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Νϊ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αз, δе, ΚЬ, δг, Ζг, ΝЬ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Сз, Βа, Щ Τа, \У, Κе, Οз, Ιг, Ρϊ, Αи, Η§, Τ1, ΡЬ, Βϊ, υ, ΤЬ, χ - οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. у - οτ ΙχЮ"5 φ.ед. дο 0.05 φ.ед. ζ - οτ ΙχЮ"5 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. Ρ Τ Κϋ
18
3. Сцинτилляциοннοе вещесτвο на οснοве κρисτалла силиκаτа, вκлючающее цеρий Се, οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ φτορ Ρ и имееτ сοсτав, οπисываемый φορмулοй:
Α2.χ.уΜеуСеχδι05.ΙΡ1, где Α - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Ьи, Οά, δс, Υ, Ьа, Ρг, Νά, δт, Εи, ΤЬ, ϋу, Ηο, Εг, Τт, ΥЬ,
Μе - πο κρайней меρе οдин из элеменτοв гρуππы Η, Ιл, Βе, Β, С, Ν, Νа, Μ§, Α1, Ρ, δ, С1, Κ, Са, Τϊ, V, Сг, Μη, Ρе, Сο, Μ, Си, Ζη, Οа, Οе, Αз, δе, ΚЬ, δг, Ζг, ΝЬ, Μο, Κи, ΚЬ, Ρά, Α§, Сά, Ιη, δη, δЬ, Сз, Βа, Щ Τа, \Υ, Κе, Οз, Ιг, Ρι, Αи, Η§, Τ1, ΡЬ, Βϊ, υ, ΤЬ, χ - οτϊχϊθ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед. у - οτ ΙχЮ"5 φ.ед. дο 0.05 φ.ед. ϊ - οτ ΙχЮ"4 φ.ед. дο 0.2 φ.ед.
4. Сцинτилляциοннοе вещесτвο πο π.π.1 или 2 или 3, οτличающееся τем, чτο οнο сοдеρжиτ иοны Се в κοличесτве οτ 0.00005 φ.ед. дο 0.1 φ.ед.
5. Βοлнοвοдный элеменτ из сцинτилляциοннοгο вещесτва, у κοτοροгο ποκазаτель πρелοмления ценτρальнοй часτи бοльше ποκазаτеля πρелοмления πеρиφеρийнοй часτи, οτличающийся τем, чτο вοлнοвοдный элеменτ выποлнен из мοнοκρисτалличесκοгο сцинτилляциοннοгο вещесτва с гρадиенτοм ποκазаτеля πρелοмления πο сечению элеменτа.
6. Βοлнοвοдный элеменτ πο π.5, οτличающийся τем, чτο егο бοκοвая ποвеρχнοсτь χимичесκи οτποлиροвана.
ИЗΜΕΗЁΗΗЫЙ ЛИСΤ (СΤΑΤЬЯ 19) Ρ Τ
Figure imgf000021_0001
ΟБЪЯСΗΕΗИΕ Β СΟΟΤΒΕΤСΤΒИИ СΟ СΤΑΤЬΕЙ 19(1)
Пρедлагаемые изменеκия φόρмулы изοбρеτения, не выχοдящие за ρамκи πρедсτавленныχ . маτеριзшκж. внесены в сοοτвеτсτвии сο следующими сοοбρажениями: ^ -
Figure imgf000021_0002
уποτρебляемοе сπециалисτами ейинοе οδοзначение для κаκοй - либο
Figure imgf000021_0003
χимичесκοй φορмуле веодесτва введен извесτиый симвοл"П", чτο делаеτ φορмулу бοлее нагляднοй, а; τаκже введены изменения, аналοгичные изменеииям в π.ϊ . --',
ρ¥ \ - . ~ Ρ Τ ΙШ
3. Пунκτ 3 заменен измененныЦ πунκτοм 2. Β нем τаκже οτρажены
изменения, аналοгичные измененйям в π.1, а именнο введен симвοл Μβу,
где Μе - единοе οбοзначение для гρудπы элеменτοв, κοτορые ρанее были
уκазаны в виде προсτοгο πеρечйздения, а πеρеменная "у" уκазываеτ
κοличесτвеннοе сοдеρжаιше1 эτиχ; элеменτοв, Εдиницы измеρения для
οηисания κοнценτρаций πρиведены κ единοму виду, а именнο, единица
измеρения аτοмχсм"3 заменена на единицу измеρения φ.ед. (φορмульные
единицы). Κροме эτοгο уκазанньш в τеκсτе φορмулы изοбρеτения
χимичесκий элемеиτ φτορ Ρ введен в χимичесκую φορмулу вещесτва. Для
οбοзначения κοличесτвеннοгό ;" сοдеρжания φτορа исποльзοвана
πеρеменная "£'. Из φορмулы иеκлючена алъτеρнаτива (или) сοдеρжания
Ρ и элеменτοв гρуιшы Μе (οсτавленτοльκο ваρианτ Ρ и Μе), в οсτальнοм
нοвая ρедаκция даннοг ',. πуϊшг ποлучена πуτем τοждесτвеннοгο
πρеοбρазοвания πушсга2 πρежнеЙ ρедаκшш φορмулы.
Figure imgf000022_0001
6. Изменена нумеρация и ρедаκция. π,6, κοτορый в нοвοй ρедаκции сτал
иунκτοм 5, Данные изменений ρедаιедйи πунκτа οбуслοвлены выбοροм
нοвοгο προτοτиπа - авτ.св:δυϊ122ΪΪЗ øτ 30.04.92, πρиведенным в οτчеτе
ο междунаροднοм иοисκе в κаτегορни "X".
7. Пунκτу 5 в нοвοй ρедаκции πρисвοен нοмеρ 6 и οи сτал
дοиοлниτельным κ πунκτу 5, χ.к; деρжиτ πρизнаκи бοлее χаρаκτеρные
для усτροйсτва, чем для вевήеςτва. Сοοτвеτстаеннο в негο τаκже были
внесены незначиτельные ρедаκгаρЪсие изменения.
Уκазаяные изменения не нοсшг ^инщшиальнοгο χаρаκгеρа, и οπисание
изοбρеτения мοжеτ быτь сοοтаетеι >?οщим οбρазοм οτκορρеκτиροванο на
сτадии ρассмοτρения заявκи в нйήиοналышχ πаτенτныχ ведοмсτваχ.
PCT/RU1998/000156 1998-01-12 1998-05-27 Substance scintillante et element guide d'ondes scintillant WO1999035512A1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/380,839 US6278832B1 (en) 1998-01-12 1996-05-27 Scintillating substance and scintillating wave-guide element
JP53600099A JP3668755B2 (ja) 1998-01-12 1998-05-27 シンチレーション材料およびシンチレーション導波路素子
EP98932662A EP1004899B1 (en) 1998-01-12 1998-05-27 Scintillating substance and scintillating wave-guide element
DE69836085T DE69836085T2 (de) 1998-01-12 1998-05-27 Szintillationsmaterial und szintillationswellenleiter
CA002283320A CA2283320C (en) 1998-01-12 1998-05-27 Scintillating substance and scintillating wave-guide element
UA99105497A UA61101C2 (ru) 1998-01-12 1998-05-27 Сцинтилляционный материал и сцинтилляционный волноводный элемент

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98101544 1998-01-12
RU98101544/06A RU2157552C2 (ru) 1998-01-12 1998-01-12 Сцинтилляционное вещество (варианты) и сцинтилляционный волноводный элемент

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999035512A1 true WO1999035512A1 (fr) 1999-07-15

Family

ID=20201663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU1998/000156 WO1999035512A1 (fr) 1998-01-12 1998-05-27 Substance scintillante et element guide d'ondes scintillant

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6278832B1 (ru)
EP (1) EP1004899B1 (ru)
JP (2) JP3668755B2 (ru)
CN (1) CN1167956C (ru)
AT (1) ATE341768T1 (ru)
CA (1) CA2283320C (ru)
DE (1) DE69836085T2 (ru)
ES (1) ES2270525T3 (ru)
RU (1) RU2157552C2 (ru)
UA (1) UA61101C2 (ru)
WO (1) WO1999035512A1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7618491B2 (en) 2005-06-10 2009-11-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Scintillator single crystal and production method of same
CN103249805A (zh) * 2010-11-16 2013-08-14 圣戈班晶体及检测公司 包含掺杂稀土硅酸盐的发光材料
JP2015518070A (ja) * 2012-04-13 2015-06-25 ゼコテック フォトニクス インコーポレイテッドＺｅｃｏｔｅｋ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ． 向上した耐放射線性を有する多重ドープルテチウム系オキシオルトシリケートシンチレータ
US9442199B2 (en) 2010-09-14 2016-09-13 Zecotek Imaging Systems Pte. Ltd. Depth-of-interaction scintillation detectors
US9868900B2 (en) 2010-11-16 2018-01-16 Samuel Blahuta Scintillation compound including a rare earth element and a process of forming the same

Families Citing this family (99)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1014401C2 (nl) * 2000-02-17 2001-09-04 Stichting Tech Wetenschapp Ceriumhoudend anorganisch scintillatormateriaal.
DE10029381A1 (de) * 2000-06-21 2002-01-03 Bosch Gmbh Robert Optischer Wellenleiter
US6490081B1 (en) * 2000-07-28 2002-12-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method of amplifying optical signals using doped materials with extremely broad bandwidths
US7008558B2 (en) * 2001-10-11 2006-03-07 General Electric Company Terbium or lutetium containing scintillator compositions having increased resistance to radiation damage
US20030159643A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-28 Keiji Sumiya GSO Single crystal and scintillator for PET
US6926847B2 (en) * 2002-07-30 2005-08-09 Hitachi Chemical Co., Ltd. Single crystals of silicates of rare earth elements
DE10238398A1 (de) 2002-08-22 2004-02-26 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern und/oder Projektionen
GB2400372B (en) * 2003-04-09 2005-03-23 Photonic Materials Ltd Single crystal scintillators
WO2005019862A1 (ja) * 2003-08-25 2005-03-03 Fukuda Crystal Laboratory シンチレータ及び放射線検出器並びに放射線検査装置
US7576329B2 (en) * 2003-10-17 2009-08-18 General Electric Company Scintillator compositions, and related processes and articles of manufacture
US7132060B2 (en) * 2003-11-04 2006-11-07 Zecotek Medical Systems Inc. Scintillation substances (variants)
RU2242545C1 (ru) * 2003-11-04 2004-12-20 Загуменный Александр Иосифович Сцинтиляционное вещество (варианты)
JP3872472B2 (ja) * 2003-11-12 2007-01-24 日亜化学工業株式会社 投写管用緑色発光イットリウムシリケート蛍光体及びそれを用いた投写管
US7151261B2 (en) * 2004-01-09 2006-12-19 Crystal Photonics, Incorporated Method of enhancing performance of cerium doped lutetium orthosilicate crystals and crystals produced thereby
JP2005206640A (ja) * 2004-01-20 2005-08-04 Hitachi Chem Co Ltd 無機シンチレータ
KR100655894B1 (ko) 2004-05-06 2006-12-08 서울옵토디바이스주식회사 색온도 및 연색성이 우수한 파장변환 발광장치
US8318044B2 (en) 2004-06-10 2012-11-27 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting device
KR100665298B1 (ko) 2004-06-10 2007-01-04 서울반도체 주식회사 발광장치
KR100665299B1 (ko) 2004-06-10 2007-01-04 서울반도체 주식회사 발광물질
JP4389689B2 (ja) * 2004-06-18 2009-12-24 日立化成工業株式会社 無機シンチレータ及びその製造方法
JP4389690B2 (ja) * 2004-06-18 2009-12-24 日立化成工業株式会社 無機シンチレータ
CN1322173C (zh) * 2004-08-04 2007-06-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 掺铈焦硅酸镥高温闪烁单晶体的制备方法
FR2874021B1 (fr) 2004-08-09 2006-09-29 Saint Gobain Cristaux Detecteu Materiau scintillateur dense et rapide a faible luminescence retardee
JP4639711B2 (ja) * 2004-09-15 2011-02-23 日立化成工業株式会社 無機シンチレータ及びその製造方法
JP4840632B2 (ja) * 2004-11-02 2011-12-21 日立化成工業株式会社 ゲルマニウム添加セリウム賦活シンチレータ
RU2389835C2 (ru) * 2004-11-08 2010-05-20 Тохоку Текно Арч Ко., Лтд. Pr-СОДЕРЖАЩИЙ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ МОНОКРИСТАЛЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, ДЕТЕКТОР ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ОБСЛЕДОВАНИЯ
JP4899623B2 (ja) * 2005-05-24 2012-03-21 日立化成工業株式会社 無機シンチレータ、並びにこれを用いた放射線検出器及びｐｅｔ装置
JP4760236B2 (ja) * 2005-05-27 2011-08-31 日立化成工業株式会社 単結晶の熱処理方法
JP4770337B2 (ja) * 2005-05-27 2011-09-14 日立化成工業株式会社 単結晶の熱処理方法
JP5365720B2 (ja) * 2005-06-10 2013-12-11 日立化成株式会社 シンチレータ用単結晶及びその製造方法
JP2007063064A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Ohara Inc ガラス
US7633057B2 (en) * 2005-10-17 2009-12-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. PMT gain and energy calibrations using lutetium background radiation
KR101258397B1 (ko) 2005-11-11 2013-04-30 서울반도체 주식회사 구리 알칼리토 실리케이트 혼성 결정 형광체
KR101055772B1 (ko) 2005-12-15 2011-08-11 서울반도체 주식회사 발광장치
US20070188717A1 (en) * 2006-02-14 2007-08-16 Melcher Charles L Method for producing crystal elements having strategically oriented faces for enhancing performance
KR100875443B1 (ko) 2006-03-31 2008-12-23 서울반도체 주식회사 발광 장치
JP2007297584A (ja) * 2006-04-05 2007-11-15 Hitachi Chem Co Ltd シンチレータ用単結晶及びその製造方法
JP5087913B2 (ja) * 2006-05-30 2012-12-05 日立化成工業株式会社 シンチレータ用単結晶及びその製造方法
KR101258227B1 (ko) 2006-08-29 2013-04-25 서울반도체 주식회사 발광 소자
JP2008088349A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Sharp Corp 蛍光体
CN100422111C (zh) * 2006-11-29 2008-10-01 中国原子能科学研究院 Gd2O2S:Pr,Ce,F陶瓷闪烁体制备方法
US8153025B2 (en) * 2007-02-06 2012-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Red emitting luminescent materials
US8999281B2 (en) * 2007-06-01 2015-04-07 Hitachi Chemical Company, Ltd. Scintillator single crystal, heat treatment method for production of scintillator single crystal, and method for production of scintillator single crystal
JP5521273B2 (ja) * 2007-06-01 2014-06-11 日立化成株式会社 シンチレータ用単結晶、シンチレータ用単結晶を製造するための熱処理方法、及びシンチレータ用単結晶の製造方法
WO2009025469A2 (en) 2007-08-22 2009-02-26 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Non stoichiometric tetragonal copper alkaline earth silicate phosphors and method of preparing the same
KR101055769B1 (ko) 2007-08-28 2011-08-11 서울반도체 주식회사 비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를채택한 발광 장치
US20090136731A1 (en) * 2007-10-23 2009-05-28 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Scintillator crystals and methods of forming
CN101265098B (zh) * 2008-04-30 2011-02-16 东北大学 以氧化镥—氧化钆固溶体为基质的透明陶瓷闪烁体材料及其制备方法
US8617422B2 (en) * 2008-09-26 2013-12-31 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Use of codoping to modify the scintillation properties of inorganic scintillators doped with trivalent activators
JP5207056B2 (ja) * 2008-11-21 2013-06-12 国立大学法人東北大学 放射線検出器、放射線検査装置および励起子発光シンチレータ
US8369968B2 (en) * 2009-04-03 2013-02-05 Dell Products, Lp System and method for handling database failover
US8431885B2 (en) 2010-05-19 2013-04-30 Schlumberger Technology Corporation Gamma-ray detectors for downhole applications
DE102009030205A1 (de) * 2009-06-24 2010-12-30 Litec-Lp Gmbh Leuchtstoffe mit Eu(II)-dotierten silikatischen Luminophore
US7977641B2 (en) * 2009-09-29 2011-07-12 General Electric Company Scintillator, associated detecting device and method
DE102009059798A1 (de) * 2009-12-21 2011-06-22 LITEC-LP GmbH, 17489 Mittel zur Verbesserung der Stabilität gegenüber der auftretenden Strahlenbelastung sowie Resistenz gegenüber dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit bei Strontiumoxyorthosilikat-Leuchtstoffen
US20130075659A1 (en) * 2010-07-19 2013-03-28 Mingjie Zhou Luminescent material of silicate and preparing method thereof
US9175420B2 (en) * 2010-09-30 2015-11-03 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Suppression of crystal growth instabilities during production of rare-earth oxyorthosilicate crystals
JP5770298B2 (ja) * 2010-10-22 2015-08-26 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 発光物質と当該発光物質を有する発光装置
US10774440B2 (en) 2010-11-24 2020-09-15 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Crystal growth atmosphere for oxyorthosilicate materials production
US20120126171A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Crystal Growth Atmosphere For Oxyorthosilicate Materials Production
US8062419B1 (en) 2010-12-14 2011-11-22 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Rare-earth oxyorthosilicate scintillator crystals and method of making rare-earth oxyorthosilicate scintillator crystals
CN103131418B (zh) * 2011-11-23 2017-04-12 通用电气公司 Ce3+激活的混合卤化物钾冰晶石以及高能量分辨率闪烁体
CN102492995B (zh) * 2011-12-14 2015-02-04 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种在还原气氛下将视觉上呈现黄色的铈掺杂硅酸钇镥晶体转为无色的方法
EP2832819A4 (en) * 2012-03-29 2015-12-23 Oceans King Lighting Science METAL NANOPARTICLES DOTED SILICATE LIGHT MATERIALS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US20140291580A1 (en) * 2012-04-13 2014-10-02 Zecotek Imaging Systems Singapore Pte Ltd Cerium doped rare-earth ortosilicate materials having defects for improvement of scintillation parameters
ITAN20120058A1 (it) * 2012-05-18 2013-11-19 I T S Innovative Tech Syste Me Sa Metodo per la realizzazione di materiale in forma incoerente a luminescenza fotostimolata
US8803099B2 (en) * 2012-06-06 2014-08-12 Canon Kabushiki Kaisha Compound, scintillator, and radiation detector
CN104781694B (zh) 2012-09-27 2017-07-28 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 闪烁器阵列、闪烁器、包括闪烁器阵列或闪烁器的辐射检测装置、以及形成它们的方法
US9328288B2 (en) 2013-11-15 2016-05-03 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Rare-earth oxyorthosilicates with improved growth stability and scintillation characteristics
CN103951229B (zh) * 2014-05-08 2016-04-27 宁波大学 稀土离子掺杂的Sr2LuCl7微晶玻璃及其制备方法
WO2015185988A1 (en) * 2014-06-03 2015-12-10 Zecotek Imaging Systems Singapore Pte. Ltd Cerium doped rare-earth ortosilicate materials having defects for improvement or scintillation parameters
RU2564291C1 (ru) * 2014-06-04 2015-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "НеоСцинт" Способ получения сцинтиляционного стекла
WO2016135040A1 (en) 2015-02-26 2016-09-01 Saint-Gobain Cristaux & Détecteurs Scintillation crystal including a co-doped rare earth silicate, a radiation detection apparatus including the scintillation crystal, and a process of forming the same
CN105986320A (zh) * 2016-02-16 2016-10-05 安徽火天晶体科技有限公司 Sc,Ce共掺杂的硅酸镥、硅酸钇镥晶体及其熔体法生长方法
CN105714374B (zh) * 2016-03-01 2018-06-01 中国科学院长春应用化学研究所 低成本稀土闪烁晶体的生长
CN105543963B (zh) * 2016-03-01 2018-06-01 中国科学院长春应用化学研究所 由低成本稀土原料制备的稀土闪烁晶体及其低成本生长工艺
CN108059957A (zh) * 2016-11-07 2018-05-22 上海新漫晶体材料科技有限公司 阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料
CN108249757B (zh) * 2018-02-11 2020-12-04 井冈山大学 一种无色透明铈激活硼硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法
WO2019168169A1 (ja) * 2018-03-02 2019-09-06 国立大学法人東北大学 蛍光体
CN108384532B (zh) * 2018-03-28 2020-05-22 苏州大学 含铀化合物作为闪烁体的应用
US11072740B2 (en) 2018-03-28 2021-07-27 Soochow University Use of uranium-containing compound as scintillator
RU2693875C1 (ru) * 2018-04-05 2019-07-08 Сергей Александрович Кутовой Химическое соединение на основе оксиортосиликатов, содержащих иттрий и скандий, для квантовой электроники
CN109052973B (zh) * 2018-09-04 2021-09-03 同济大学 一种稀土离子掺杂硅酸盐光纤及其制备方法
US11560515B2 (en) 2019-04-05 2023-01-24 University Of Tennessee Research Foundation Lutetium based oxyorthosilicate scintillators codoped with transition metals
EP3754382B1 (en) * 2019-06-17 2023-10-25 Detection Technology Oyj Radiation detector and method for manufacturing thereof
US11827826B2 (en) 2019-08-21 2023-11-28 Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. Methods and devices for growing scintillation crystals
US20210189587A1 (en) * 2019-08-21 2021-06-24 Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. Crystals for detecting neutrons, gamma rays, and x rays and preparation methods thereof
WO2021031141A1 (zh) * 2019-08-21 2021-02-25 眉山博雅新材料有限公司 无需退火的氧化物晶体生长方法及设备
WO2021031145A1 (zh) 2019-08-21 2021-02-25 眉山博雅新材料有限公司 缩短衰减时间的闪烁晶体生长方法及设备
US20210189588A1 (en) * 2019-08-21 2021-06-24 Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. Crystals for detecting neutrons, gamma rays, and x rays and preparation methods thereof
US11326099B2 (en) * 2019-10-30 2022-05-10 GE Precision Healthcare LLC Ceramic scintillator based on cubic garnet compositions for positron emission tomography (PET)
CN111610151B (zh) * 2020-05-19 2021-10-19 南昌大学 一种移动车载电磁波多谱仪系统及成像方法
CN112062472B (zh) * 2020-08-31 2021-12-17 华南理工大学 一种高硬度Lu2Si2O7透明微晶玻璃及其制备方法
CN112630818A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料及其制备方法和应用
CN112522787A (zh) * 2020-11-16 2021-03-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种硅格位掺杂竞争发光中心的稀土正硅酸盐闪烁材料及其制备方法和应用
CN112744854A (zh) * 2020-12-25 2021-05-04 中国科学院江西稀土研究院 一种稀土氟化物及其制备方法和用途
CN114149259A (zh) * 2021-11-24 2022-03-08 海南钇坤智能科技有限公司 一种抑制离子转变的激光陶瓷材料
CN114772922B (zh) * 2022-04-14 2024-01-26 中国建筑材料科学研究总院有限公司 电磁量能器用闪烁体玻璃及其制备方法、熔制装置和应用
CN114853805B (zh) * 2022-04-19 2024-02-23 中国科学院福建物质结构研究所 一种晶体及其制备方法和作为蓝色荧光闪烁材料的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4413184A (en) * 1981-05-11 1983-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical fiber radiation detector and real-time dosimeter
US4733940A (en) * 1985-09-20 1988-03-29 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Long wavelength optical fiber communication and sensing systems
EP0350391A1 (fr) * 1988-07-06 1990-01-10 Commissariat A L'energie Atomique Monocristaux de silicates de lanthanides utilisables comme scintillateurs pour la détection des rayonnements X et gamma
FR2637088A1 (fr) * 1988-09-29 1990-03-30 Commissariat Energie Atomique Fibres optiques scintillantes de faible diametre et detecteur comportant de telles fibres
US4958080A (en) * 1988-10-06 1990-09-18 Schlumberger Technology Corporation Lutetium orthosilicate single crystal scintillator detector
SU1122113A1 (ru) * 1983-07-11 1992-04-30 Предприятие П/Я М-5631 Волокно дл сцинтилл ционных годоскопов

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0456002B1 (en) 1990-04-20 1996-11-06 Hitachi Chemical Co., Ltd. Single crystal scintillator and apparatus for prospecting underground strata using same
US5264154A (en) 1990-04-20 1993-11-23 Hitachi Chemical Co., Ltd. Single crystal scintillator
US5313504A (en) * 1992-10-22 1994-05-17 David B. Merrill Neutron and photon monitor for subsurface surveying
US5690731A (en) * 1994-03-30 1997-11-25 Hitachi Chemical Company Ltd. Method of growing single crystal

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4413184A (en) * 1981-05-11 1983-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical fiber radiation detector and real-time dosimeter
SU1122113A1 (ru) * 1983-07-11 1992-04-30 Предприятие П/Я М-5631 Волокно дл сцинтилл ционных годоскопов
US4733940A (en) * 1985-09-20 1988-03-29 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Long wavelength optical fiber communication and sensing systems
EP0350391A1 (fr) * 1988-07-06 1990-01-10 Commissariat A L'energie Atomique Monocristaux de silicates de lanthanides utilisables comme scintillateurs pour la détection des rayonnements X et gamma
FR2637088A1 (fr) * 1988-09-29 1990-03-30 Commissariat Energie Atomique Fibres optiques scintillantes de faible diametre et detecteur comportant de telles fibres
US4958080A (en) * 1988-10-06 1990-09-18 Schlumberger Technology Corporation Lutetium orthosilicate single crystal scintillator detector

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7618491B2 (en) 2005-06-10 2009-11-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Scintillator single crystal and production method of same
US9442199B2 (en) 2010-09-14 2016-09-13 Zecotek Imaging Systems Pte. Ltd. Depth-of-interaction scintillation detectors
CN103249805A (zh) * 2010-11-16 2013-08-14 圣戈班晶体及检测公司 包含掺杂稀土硅酸盐的发光材料
CN103249805B (zh) * 2010-11-16 2017-02-08 圣戈班晶体及检测公司 包含掺杂稀土硅酸盐的发光材料
US9868900B2 (en) 2010-11-16 2018-01-16 Samuel Blahuta Scintillation compound including a rare earth element and a process of forming the same
US10647916B2 (en) 2010-11-16 2020-05-12 Saint-Gobain Cristaux Et Detecteurs Scintillation compound including a rare earth element in a tetravalent state
US10907096B2 (en) 2010-11-16 2021-02-02 Saint-Gobain Cristaux & Detecteurs Scintillation compound including a rare earth element and a process of forming the same
US11926777B2 (en) 2010-11-16 2024-03-12 Luxium Solutions, Llc Scintillation compound including a rare earth element and a process of forming the same
JP2015518070A (ja) * 2012-04-13 2015-06-25 ゼコテック フォトニクス インコーポレイテッドＺｅｃｏｔｅｋ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ． 向上した耐放射線性を有する多重ドープルテチウム系オキシオルトシリケートシンチレータ

Also Published As

Publication number Publication date
US6278832B1 (en) 2001-08-21
ES2270525T3 (es) 2007-04-01
RU2157552C2 (ru) 2000-10-10
EP1004899A1 (en) 2000-05-31
DE69836085T2 (de) 2007-02-15
JP2001524163A (ja) 2001-11-27
CN1167956C (zh) 2004-09-22
CA2283320A1 (en) 1999-07-15
EP1004899B1 (en) 2006-10-04
JP2003253255A (ja) 2003-09-10
DE69836085D1 (de) 2006-11-16
UA61101C2 (ru) 2003-11-17
EP1004899A4 (en) 2001-04-11
ATE341768T1 (de) 2006-10-15
CA2283320C (en) 2004-10-26
JP3668755B2 (ja) 2005-07-06
CN1250526A (zh) 2000-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1999035512A1 (fr) Substance scintillante et element guide d&#39;ondes scintillant
CN100436660C (zh) 闪烁体(变体)
JP5038127B2 (ja) 核バックグラウンドノイズの低減を伴う希土類系シンチレーター材料
US7692153B2 (en) Scintillator crystal and radiation detector
JP2018197340A (ja) 向上した耐放射線性を有する多重ドープルテチウム系オキシオルトシリケートシンチレータ
US20130087712A1 (en) Metal Halide Scintillators With Reduced Hygroscopicity and Method of Making the Same
Takagi et al. Improvement in the scintillation conversion efficiency of Bi4Ge3O12 single crystals
Nagorny Novel Cs2HfCl6 crystal scintillator: recent progress and perspectives
Thomson et al. Sample preparation techniques for liquid scintillation analysis
US4988882A (en) Monocrystals of silicates of lanthanides usable as scintillators for the detection of X and gamma radiation
JP2006199727A (ja) シンチレータおよびそれを用いた放射線検出器
Bailey et al. Mineralogy and petrology of Apollo 11 lunar samples
Ovechkina et al. Multiple doping of CsI: Tl crystals and its effect on afterglow
JP2010285559A (ja) シンチレータ用結晶及び放射線検出器
Derdzyan et al. Growth and properties of LuAP co-doped with divalent or tetravalent impurities
JPS59218975A (ja) 放射線の強度測定法およびその方法に用いられる放射線測定容器
Johnson et al. Opportunities for fluorochlorozirconate and other glass-ceramic detectors in medical imaging devices
Rao Nuclear studies with Gd159
Metzger et al. Lifetime of the 362-keV E1 Transition in Tb159
Otsuka et al. Alkali Metal Doping to C60 CT Complexes
EP1088314A1 (en) High level nuclear waste disposal
Ross Photon scattering effects in heterogeneous scintillator systems
Morsi et al. Track characteristics and detection in borate glasses doped with fissionable material
Garnier et al. Spectroscopy of CsI (Tl) layers
Parker Geochronology and pressure-temperature conditions of mid-to-lower crustal processes in a cretaceous magmatic arc, fiordland, New Zealand

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 98803293.7

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA CN JP UA US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2283320

Country of ref document: CA

Ref document number: 2283320

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09380839

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998932662

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998932662

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1998932662

Country of ref document: EP