包括共掺杂卤化钠的闪烁晶体和包括所述闪烁晶体的辐射检测设备制造技术

一种闪烁晶体可包括共掺杂有铊和另一种元素的卤化钠。在实施例中，所述闪烁晶体可包括NaX：Tl，Me，其中X表示卤素，并且Me表示第1族元素、第2族元素、稀土元素或其任何组合。在具体实施例中，所述闪烁晶体具有包括以下的性质：对于在300nm到700nm范围内的辐射，在不大于430nm波长下的发射最大值；或在662keV、22℃和1微秒积分时间下测量时，小于6.4％的能量分辨率。在另一个实施例中，所述共掺杂剂可为Sr或Ca。相比于仅掺杂有铊的卤化钠，所述闪烁晶体可具有更低能量分辨率、更好的比例、更短脉冲衰减时间或其任何组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括共掺杂卤化钠的闪烁晶体和包括所述闪烁晶体的辐射检测设备
本公开涉及包括稀土卤化物的闪烁晶体以及包括这类闪烁晶体的辐射检测设备。
技术介绍
NaI：Tl为极常见并且熟知的闪烁晶体。期望对NaI：Tl闪烁晶体的进一步改进。附图说明在附图中以举例方式说明实施例，并且不作限制。图1包括可用于医学成像的根据实施例的辐射检测设备的图示。图2和图3包括可用于钻探或测井的根据实施例的辐射检测设备的图示。图4包括对于Sr共掺杂和标准样本在室温和1微秒脉冲积分下暴露于662keV能量的γ辐射时所获得的。图5包括对于La共掺杂和标准样本在室温和1微秒脉冲积分下暴露于662keV能量的γ辐射时所获得的。图6包括相对光输出作为对于Sr共掺杂、Ca共掺杂和标准品样本的能量函数的曲线。图7包括对于共掺杂有不同浓度的Ca的NaI：Tl晶体的闪烁光输出与脉冲衰减时间的曲线。熟练技术人员应了解，图中的元件仅为简单和清晰起见而示出，但不一定按比例绘制。举例来说，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大以帮助改进对本专利技术的实施例的理解。具体实施方式结合附图提供以下说明来帮助理解本文所公开的教示内容。以下论述将集中于教示内容的特定实施方案和实施例上。提供此焦点以帮助描述教示内容，并且其不应被解释为对所述教示内容的范围或适用性的限制。与元素周期表内的列相对应的族编号使用“新符号”公约，如在CRC化学和物理手册(CRCHandbookofChemistryandPhysics)，第81版(2000-2001)中所见。术语“稀土”或“稀土元素”旨在意指元素周期表中的Y、Sc以及镧系元素(La到Lu)。如本文所使用，术语“包含(comprises/comprising)”、“包括(includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其它变型是旨在涵盖非排它性的包括。举例来说，包含一列特征的工艺、方法、制品或设备不一定仅限于那些特征，但可包括没有明确列出或这类工艺、方法、制品或设备所固有的其它特征。另外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包括性的或，而非排它性的或。举例来说，条件A或B通过以下中的任一个来得到满足：A是真的(或存在的)并且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)并且B是真的(或存在的)以及A和B都是真的(或存在的)。使用“一个”或“一种”是用来描述本文所描述的元件和组件。这样做只是为了方便起见并且给出本专利技术范围的一般性意义。除非显而易见指的是其它情况，否则此说明应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括多个，或反之亦然。除非另外限定，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。材料、方法和实例仅是说明性的并非旨在为限制性的。至于本文未描述的方面，关于特定材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可在闪烁和辐射检测领域内的教科书和其它来源中找到。闪烁晶体可包括共掺杂有铊和另一种元素的卤化钠。共掺杂可改进能量分辨率、比例、光输出、衰减时间、另一种合适闪烁参数或其任何组合。在实施例中，闪烁晶体可包括NaX：Tl，Me，其中X表示卤素，并且Me表示第1族元素、第2族元素、稀土元素或其任何组合。具体共掺杂剂的选择可取决于待改进的具体闪烁参数。如在本说明书中所使用，共掺杂可包括两种或更多种不同元素(Tl和一种或多种其它元素)，并且共掺杂剂是指除Tl外的一种或多种掺杂剂。关于卤化钠的组成，X可为I，或I和Br的组合。在X为I和Br的组合时，X可包括至少50mol％、至少70mol％或至少91mol％的I。在实施例中，Tl可具有至少1×10-4mol％、至少1×10-3mol％或至少0.01mol％的浓度，并且在另一个实施例中，Tl具有不大于5mol％、不大于0.2mol％或不大于0.15mol％的浓度。在具体实施例中，Tl具有在1×10-4mol％到5mol％、1×10-3mol％到0.2mol％范围内的浓度。在更具体实施例中，Tl具有在范围内0.03mol％到0.15mol％的浓度，显现良好性能，如高光输出和良好能量分辨率。在实施例中，在共掺杂剂为第1族元素或第2族元素时，第1族元素或第2族元素的掺杂剂浓度为至少1×10-4mol％、至少1×10-3mol％或至少0.01mol％，并且在另一个实施例中，浓度不大于5mol％、不大于0.9mol％或不大于0.2mol％。在具体实施例中，第1族元素或第2族元素的浓度在1×10-4mol％到5mol％、1×10-3mol％到0.9mol％或0.01mol％到0.2mol％范围内。在实施例中，在共掺杂剂为稀土元素时，稀土元素的掺杂剂浓度为至少5×10-4mol％或至少8×10-4mol％，并且在另一个实施例中，掺杂剂浓度为不大于0.5mol％、0.05mol％或5×10-3mol％。所有前述掺杂剂浓度用于在晶体中的掺杂剂浓度。在具体实施例中，闪烁晶体为单晶。晶体中的掺杂剂浓度与形成闪烁晶体的熔融物中的掺杂剂浓度可不同或可相同。在形成晶体的熔融物中的Tl以及第1族和第2族共掺杂剂的浓度可包括如先前描述值中的任一个。相比于Na原子，稀土元素，并且尤其La和重元素相对较大，并且因此，可产生显著较低浓度的稀土元素。因此，在一个实施例中，对于稀土元素，熔融物中的掺杂剂浓度可较高，如至少1×10-3mol％、至少5×10-3mol％或至少0.01mol％。在阅读本说明书全文之后，在考虑这类掺杂剂的偏析系数之后，熟练技术人员将能够确定待在熔融物中的掺杂剂的量以在闪烁晶体中实现期望的掺杂剂浓度。在选择共掺杂剂时，不同考虑因素可确定相比于其它元素，哪些特定元素更好地适合于改进特定闪烁参数。以下描述用作一般指导并且不解释为限制特定共掺杂剂的特定闪烁参数。在实施例中，NaX：Tl，Me闪烁晶体的发射最大值的波长可相对地保持与NaX：Tl相同，使得耦接到或将耦接到闪烁晶体的光传感器的量子效率不会显著改变。对于在300nm到700nm范围内的辐射，在闪烁晶体暴露于具有60keV能量的γ辐射时，NaI：Tl具有在415nm和420nm之间的发射最大值。在实施例中，对于在300nm到700nm范围内的辐射，在闪烁晶体暴露于具有60keV能量的γ辐射时，共掺杂闪烁晶体具有在至少400nm、至少405nm或至少410nm波长下的发射最大值，并且在另一个实施例中，在闪烁晶体暴露于具有60keV能量的γ辐射时，共掺杂闪烁晶体具有在不大于430nm、不大于425nm或不大于420nm的波长下的发射最大值。在具体实施例中，在闪烁晶体暴露于具有60keV能量的γ辐射时，共掺杂闪烁晶体具有在400nm到430nm、405nm到425nm或410nm到420nm范围内的波长下的发射最大值。在相比于NaX：Tl不显著影响发射最大值的波长的情况下，许多第1族、第2族和稀土元素可为NaX：Tl，Me中的共掺杂剂。共掺杂有稀土元素可增加光输出。一些稀土元素可更好地适合于使用而不影响发射最大值。举例来说，共掺杂有Sc、Y、La、LU和Yb较不可能显著影响发射最大值的波长。Eu可使发射最大值偏移到约440nm，并且这类偏移可造成量子效率降低或选择在440nm下具有更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪烁晶体，其包含NaX：Tl，Me，其中：X表示卤素；Me表示第1族元素、第2元素族、稀土元素或其任何组合；Tl和Me中的每一种具有至少1×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.16 US 62/116,7341.一种闪烁晶体，其包含NaX：Tl，Me，其中：X表示卤素；Me表示第1族元素、第2元素族、稀土元素或其任何组合；Tl和Me中的每一种具有至少1×10-5mol％的掺杂剂浓度；并且所述闪烁晶体具有包括以下的性质：在662keV、22℃和1微秒积分时间下测量时，小于6.4％的能量分辨率；或小于具有NaX：Tl组成的另一种闪烁晶体的脉冲衰减时间。2.一种闪烁晶体，其包含NaX：Tl，Sr，其中：X表示卤素；并且Tl和Sr中的每一种具有至少1×10-5mol％的浓度。3.一种闪烁晶体，其包含NaX：Tl，Ca，其中：X表示卤素；Tl和Ca中的每一种具有至少1×10-5mol％的浓度；并且在所述闪烁晶体和所述NaI：Tl晶体在22℃下测量时，相比于NaI：Tl晶体，所述闪烁晶体具有更短脉冲衰减时间或这两者。4.一种闪烁晶体，其包含NaX：Tl，Me，其中：X表示卤素；Me表示第1族元素并且具有在1×10-5mol％到9mol％范围内的浓度。5.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体，其中在32keV到81keV范围内的能量下，所述闪烁晶体具有不大于1.15、不大于1.13或不大于1.11的如归一化到在2615keV下的光输出的平均相对光输出。6.根据权利要求1到4中任一项所述的闪烁晶体，其中在662keV、22℃和在1微秒到4微秒范围内的任何积分时间下测量时，所述闪烁晶体具有小于6.1％、小于6.0％或小于5.9％的能量分辨率。7.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体，其中在122keV到511keV范围内的能量下，所述闪烁晶体具有不大于1.07、不大于1.06或不大于1.05的如归一化到在2615keV下的光输出的平均相对光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨侃，P·R·蒙格，J·M·弗兰克，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US