[發(fā)明專利]閃爍體用石榴石型晶體和使用該石榴石型晶體的放射線檢測器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280007244.1
• 申請日: 2012-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN103380194A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉川彰;柳田健之;鐮田圭;佐藤浩樹;堤浩輔;遠(yuǎn)藤貴范;伊藤繁記
• 申請（專利權(quán)）人: 古河機(jī)械金屬株式會(huì)社;東北泰克諾亞奇股份有限公司
• 主分類號(hào): C09K11/80
• 分類號(hào): C09K11/80;C09K11/00;G01T1/20;G01T1/202;G01T1/161
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 張永康;向勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及閃爍體用石榴石型晶體、以及使用該石榴石型晶體的放射線檢測器。

背景技術(shù)

閃爍體單晶在檢測γ射線、X射線、α射線、β射線、中子線等的放射線檢測器中使用，這種放射線檢測器在正電子放射斷層攝影（PET）裝置或X射線計(jì)算機(jī)斷層裝置（CT裝置）等醫(yī)療影像裝置、高能量物理領(lǐng)域中的各種放射線計(jì)測裝置、資源勘探裝置等中廣泛應(yīng)用。通常，放射線檢測器由閃爍體和受光元件構(gòu)成，所述閃爍體吸收γ射線、X射線、α射線、β射線、中子線等，并將其轉(zhuǎn)換成低能量的多個(gè)光子（閃爍光），所述受光元件接收閃爍體光，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)等。在采用正電子放射斷層攝影法（PET）的癌癥診斷中，將微量的放射性同位素混合在具有聚集在癌細(xì)胞周圍的性質(zhì)的葡萄糖中并事先對患者進(jìn)行給藥，從中發(fā)出的伽瑪射線通過閃爍體轉(zhuǎn)換成多個(gè)低能量光子，使用光電二極管（photodiode，PD）、硅光電倍增管（Si-PM）、或光電倍增管（PMT）、或其他的光檢測器將該光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再使用PC等對電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由此得到圖像等信息，找到癌癥的位置。伽瑪射線是沿180度正相反的方向射出1對2條，在PET裝置中，放射線檢測器（由閃爍體和光檢測器構(gòu)成）排列在圓周形上，伽瑪射線所照射的兩個(gè)位置的閃爍體發(fā)出光，光檢測器將該光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。通過后段的電路收集所有的該電信號(hào)，再使用軟件重新構(gòu)建圖像。在高能量物理學(xué)中的放射線檢測器中，操作過程也是一樣的：閃爍體將放射線轉(zhuǎn)換成多個(gè)低能量光子，使用光電二極管（PD）、硅光電倍增管（Si-PM）、或光電倍增管（PMT）、或其他的受光元件將該光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再使用PC等對電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

PD或Si-PM特別是在放射線檢測器或成像設(shè)備中具有廣泛的用途。已知有各種PD，由硅半導(dǎo)體構(gòu)成的PD或Si-PM，其靈敏度高的波長為450～700nm，在600nm附近靈敏度最高。因此，其與在600nm附近具有發(fā)光峰波長的閃爍體組合使用。在放射線成像中，使用閃爍體陣列與光檢測器陣列的組合。作為光檢測器，除位置敏感型PMT以外，還可以列舉：半導(dǎo)體光檢測器的陣列即PD陣列、雪崩·光電二極管·陣列（APD陣列）、蓋格模式APD陣列等。通過使用光檢測器確定閃爍體陣列的哪個(gè)像素發(fā)光，可以查明放射線進(jìn)入了閃爍體陣列的哪個(gè)位置。

因此，在上述的適用于放射線檢測器的閃爍體中，從檢測效率的角度考慮，希望其密度高且原子序數(shù)大（光電吸收比高）；從高速響應(yīng)的必要性或高能量分解能的角度考慮，希望其發(fā)光量多、熒光壽命（熒光衰減時(shí)間）短。另外，閃爍體的發(fā)光波長與光檢測器的檢測靈敏度高的波長范圍一致也很重要。

目前，作為在各種放射線檢測器中應(yīng)用的優(yōu)選的閃爍體，有具有石榴石結(jié)構(gòu)的閃爍體。具有石榴石結(jié)構(gòu)的閃爍體，其具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無裂開性或潮解性、加工性優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。例如，在專利文獻(xiàn)1中記載的利用來自Pr³⁺的4f5d能級(jí)的發(fā)光的具有石榴石結(jié)構(gòu)的閃爍體，其熒光壽命短至40ns左右以下。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2006/049284號(hào)小冊子

發(fā)明內(nèi)容

但是，在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，發(fā)光峰波長為350nm以下的短波長，與由硅半導(dǎo)體構(gòu)成的PD或Si-PM的靈敏度高的波長不一致。

本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，提供一種可以適宜地適用于放射線檢測器、且熒光壽命短、具有高密度、高發(fā)光量及高能量分解能的閃爍體用晶體。

根據(jù)本發(fā)明的第1個(gè)方面，提供一種以通式（1）表示的閃爍體用石榴石型晶體：

Gd_3-x-yCe_xRE_yAl_5-zGa_zO₁₂???????（1）

〔式（1）中，0.0001≤x≤0.15，0≤y≤0.1，2＜z≤4.5，RE是選自Y、Yb以及Lu中的至少一種〕。