闪烁体及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种闪烁体及其制造方法，所述闪烁体是在以CsI(碘化铯)作为母体且含有铊(Tl)作为发光中心的结晶材料中掺混铋(Bi)而成的。本发明专利技术意在改善以CsI作为母体、其中掺混有铊的碘化铯：铊(CsI：Tl)的余辉特性。通过在这种以CsI(碘化铯)作为母体、含有铊(Tl)作为发光中心的结晶材料中掺混铋(Bi)，可以改善闪烁体的余辉特性。

【技术实现步骤摘要】
闪烁体及其制造方法本申请是分案申请，其原申请的申请号为201280039480.1，申请日为2012年8月17日，专利技术名称为“闪烁体”。
本专利技术涉及可以适合用于例如X射线检测器等中的闪烁体。
技术介绍
闪烁体是指吸收γ射线、X射线等放射线，然后发射可见光或波长接近可见光的电磁波的物质。作为其用途，可以举出医疗用PET(正电子发射断层成像装置)、TOF-PET(飞行时间法(Time-of-flight)正电子发射断层成像装置)、X射线CT(计算机断层成像装置)以及在机场等处使用的随身物品检查装置等各种放射线检测器。这样的放射线检测器通常由接收放射线然后转换成可见光的闪烁体部、和对在该闪烁体部转换而透过的可见光进行检测并将其转换成电信号的光电子倍增管(以下称作“光电倍增管”)、光电二极管等光检测部构成。并且，对于这种用途中使用的闪烁体来说，为了减少噪音并提高测定精度，期望其为发光输出高的闪烁体。以往，CsI、NaI等碱卤化物结晶作为闪烁体被广泛实用化。其中，以CsI作为母体的闪烁体的放射线吸收效率比较高、放射线损伤比较少、利用真空蒸镀法等可比较容易地制作薄膜，从这些方面考虑利用了以CsI作为母体的闪烁体。然而，以往的CsI闪烁体的发光效率并不是很高，并且快速的荧光成分的衰减时间不够短，因而在以CsI作为母体的结晶中掺混杂质来提高闪烁效率，如此得到的掺混有TlI(碘化铊)的CsI：Na、CsI：Tl等已实现了实用化。例如专利文献1中公开了在碘化铯(CsI)中掺混有铊(Tl)的碘化铯：铊(CsI：Tl)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-215951号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题利用以CsI作为母体且其中掺混有铊的碘化铯：铊(CsI：Tl)作为闪烁体时，通过与PD(光电二极管)组合作为检测器，可以得到高输出，然而存在导致图像趋于不清晰的余辉的问题。特别是在利用随身行李检查机等对移动物体进行成像时，余辉特性重要，因此需要解决这样的问题。因此，本专利技术意在提供一种的新的闪烁体，其是通过改善以CsI作为母体且在其中掺混有铊的碘化铯：铊(CsI：Tl)的余辉特性而成的。用于解决问题的手段本专利技术提供一种闪烁体，其是通过向以CsI(碘化铯)作为母体、含有铊(Tl)作为发光中心的结晶材料中掺混铋(Bi)而成的。这种闪烁体为具有与以往公开的材料不同的组成的新结晶材料，其可以大幅改善以CsI作为母体且其中掺混有铊的碘化铯：铊(CsI：Tl)的余辉特性。因而，如果使用本专利技术提出的闪烁体，可以得到例如高发光输出的X射线检测器。附图说明图1为表示在实施例中用于测定输出的装置的构成(概要)的图。图2为表示在实施例的制造中使用的结晶培育装置的构成(概要)的图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行详细说明。但是，本专利技术的范围不限于以下说明的实施方式。(闪烁体)本实施方式涉及的闪烁体(以下称作“本闪烁体”)为含有作为母体(ホスト，host)的CsI(碘化铯)和作为发光中心的铊(Tl)的结晶材料，并且该闪烁体具有在其中掺混有铋(Bi)而成的构成。通过在这种以CsI(碘化铯)作为母体、含有铊(Tl)作为发光中心的结晶材料中掺混铋(Bi)，可以降低作为这种闪烁体的问题的余辉。可以认为，这种作用或许是由于铋(Bi)的跃迁能量以非发光状态消耗掉了在CsI结晶中固有存在的晶格缺陷或铊(Tl)在CsI结晶中发生置换而导致的结晶缺陷等产生发光的能量，从而可以降低闪烁体余辉。对于铊(Tl)的掺混量没有特别限定。作为目标，优选按照铊(Tl)相对于CsI(碘化铯)中的Cs的浓度达到0.05原子％～1.00原子％的方式进行掺混。若铊(Tl)的掺混量为0.05原子％以上，则所培育出的结晶可以得到充分的闪烁发光效率。另一方面，若铊(Tl)的掺混量为1.00原子％以下，则可以避免因浓度消光导致发光量减小。从该观点出发，相对于CsI(碘化铯)中的Cs，铊(Tl)的掺混量优选为0.05原子％～1.00原子％，进一步特别优选为0.10原子％以上或0.75原子％以下，其中进一步特别优选为0.20原子％以上或0.50原子％以下。可知，若铋(Bi)的掺混量过少，则不能有效实现余辉特性的改善；若过多，则余辉特性得到改善，但输出特性受损。从该观点出发，铋(Bi)的掺混量优选按照铋(Bi)相对于CsI(碘化铯)中的Cs的浓度为0.001原子％～0.100原子％的方式进行掺混，其中优选按照0.001原子％以上或0.020原子％以下的方式进行掺混，其中优选按照0.001原子％以上或0.010原子％以下的方式进行掺混。需要说明的是，各元素的掺混量是指结晶培育时各种元素相对于CsI中的Cs元素的添加比例。如后述的实施例中确认的那样，将铊(Tl)的掺混量与实际掺入结晶中的铊(Tl)的含量相比较，确认到实际掺入结晶中的铊(Tl)的含量为掺混量的20％～70％。由此可知，铊(Tl)的掺混量为0.05原子％～1.00原子％时，铊(Tl)的含量为0.015原子％～0.700原子％。另一方面，对于铋(Bi)而言也是同样的，将铋(Bi)的掺混量与实际掺入结晶中的铋(Bi)的含量相比较，确认到实际掺入结晶中的铋(Bi)的含量为掺混量的0.7％～6％。由此可知，铋(Bi)的掺混量为0.001原子％～0.100原子％时，铋(Bi)的含量为7.0×10-6原子％～6.0×10-3原子％。本闪烁体的形态可以是块状、柱状和薄膜状中的任一种，而在任一种情况下均可以享有降低余辉的效果。另外，本闪烁体不论是单晶还是多晶均可以享有可降低余辉的效果，因此既可以是单晶也可以是多晶。此时，本专利技术中的单晶是指，如实施例中确认的那样利用XRD对结晶进行测定时确认为CsI单相的晶体的物质。(用途)可以将本闪烁体与光电倍增管、光电二极管等光检测部进行组合，从而构成X射线检测器、γ射线检测器等放射线检测器。其中，本闪烁体可以适合用作医疗用PET(正电子发射断层成像装置)、TOF-PET(Time-of-flight正电子发射断层成像装置)、CT(计算机断层成像装置)等各种X射线检测器的闪烁体，并且可以使用该闪烁体构成各种X射线检测器、γ射线检测器等放射线检测器。(制造方法)接着，对制造本闪烁体的方法进行说明。但是，本闪烁体的制造方法不限于后文中说明的方法。对于本闪烁体来说，将含有CsI原料、Tl原料和Bi原料的原料混合并使其加热熔融，然后进行结晶培育，从而可以得到本闪烁体。此时，作为Tl原料和Bi原料，可以举出Tl或Bi的碘化物等之类的Tl或Bi的卤化物、氧化物、金属或金属化合物等。但是，其不限于这些物质。对于这种情况下的结晶培育方法没有特别限定，可以适当地采用例如Bridgman-Stockbarger法(也称作“BS法”)、温度梯度固定化法(例如VGF法等)、Czochralski法(也称作“CZ法”)、泡生(Kyropoulos)法、微拉法、区域熔化法、它们的改良方法、其它的熔液生长法等公知的结晶培育方法。以下，对典型的BS法和CZ法进行说明。BS法为如下方法：在坩埚中加入原料并使其熔化，一边使坩埚下降一边从坩埚底开始培育结晶。该方法具有如下特征：结晶培育装置比较廉价，并且能够比较容易地培育大口径的结晶。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪烁体，其是在以碘化铯CsI作为母体且含有铊Tl作为发光中心的结晶材料中掺混铋Bi而成的。

【技术特征摘要】
2011.08.19 JP 2011-1797031.一种闪烁体，其是在以碘化铯CsI作为母体且含有铊Tl作为发光中心的结晶材料中掺混铋Bi而成的，所述闪烁体相对于碘化铯CsI中的Cs以0.015原子％～0.700原子％的比例含有铊Tl。2.一种闪烁体，其是在以碘化铯CsI作为母体且含有铊Tl作为发光中心的结晶材料中掺混铋Bi而成的，其是相对于碘化铯CsI中的Cs以0.05原子％～1.00原子％的比例掺混铊Tl而成的。3.一种闪烁体，其是将含有CsI原料、Tl原料和Bi原料的原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：户塚大辅，松本进，吉川彰，柳田健之，
申请(专利权)人：日本结晶光学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP