本发明专利技术涉及具有立方晶体结构的活性电光陶瓷，其制备方法和用途。具体地，本发明专利技术涉及具有高透射率、高密度和高有效原子序数的电光陶瓷。该电光陶瓷经活化剂元素掺杂。所述材料适合于吸收高能辐照并将其转化为可见光的光子。因此，所述材料例如适合作为诸如医学成像（ＣＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ或组合的ＰＥＴ／ＣＴ体系）、安全（Ｘ射线检测装置）的闪烁介质或者可以用于目标跟踪和勘测（勘察，资源勘探）。由本发明专利技术材料形成的晶粒具有立方晶体结构（点和空间群以及原子层与烧绿石或萤石矿物的那些是同型的）或者就晶体结构而言可由上述二者明确导出，并可以由下面通式描述：Ａ２＋ｘＢｙＤｚＥ７，且其中－１．１５≤ｘ≤０且０≤ｙ≤３且０≤ｚ≤１．６，以及３ｘ＋４ｙ＋５ｚ＝８，且其中Ａ是至少一种选自稀土离子的三价阳离子，Ｂ是至少一种四价阳离子，Ｄ是至少一种五价阳离子和Ｅ是至少一种二价阴离子。
【技术实现步骤摘要】
,其制备方法和用途的制作方法
本专利技术的主题是具有高透射率(Transmission)、高密度和高有效原子序数的电光 陶瓷(Optokeramik)，其由活化剂元素掺杂。所述活化剂元素优选选自稀土离子；钛离子或 过渡金属离子也是可能的。所述材料适合于吸收高能辐照(优选X射线和Y射线，还有粒 子射线(Teilchenstrahung))并将其转化为可见光的光子。因此，所述材料例如适合作为诸如医学成像(CT、PET、SPECT或组合的PET/CT系 统)、安全(X射线检测装置)的闪烁介质(Szintillationsmedien)或者可以用于目标跟踪 和勘测(Erkundung)(勘察(Exploration)，资源勘探(Rohstofferschlie β ung))。由本 专利技术材料形成的晶粒具有立方晶体结构(点和空间群以及原子层与烧绿石或萤石矿物的 那些是同型的(isotyp))或者就晶体结构而言可由上述二者明确导出。根据本专利技术，电光陶瓷理解为基于氧化物或其它硫属元素化物的材料的基本上 单相的多晶材料，其具有立方对称性和高的透明度。因此，电光陶瓷理解为陶瓷的特殊子 类。其中，“单相的”应理解为至少多于95%，优选至少97%，更优选至少99%和最优选 99. 5-99. 9%的所述材料以目标组成的晶体形式存在。各个微晶(Kristallite)致密地设 置，并达到相对于理论密度的至少95%，优选至少98%，进一步优选至少99%。相应地，所 述电光陶瓷是近乎无孔的。电光陶瓷与常规玻璃陶瓷的区别在于后者除了晶体相之外还具有高份额的非晶 态玻璃相。而且，常规陶瓷不能达到电光陶瓷所具有的高密度。无论是玻璃陶瓷还是陶瓷 都不会具有电光陶瓷的下面有利性能，例如特定的折射率、阿贝数、相对粒子弥散值和尤其 有利的是相对于在可见和/或红外波长范围的光的高透明度(Transparenz)。闪烁材料是直接或通过多个中间步骤吸收高能辐射的活性介质，其中产生电 子-空穴对。电子-空穴对的重组导致位于附近的活化剂中心的激发。后者由此提升到 亚稳激发态。具体取决于激活剂和主体材料的选择，其的驰豫导致发射出电磁辐射(二次 辐射)，该电磁辐射的能量范围在近紫外至近红外，也即200纳米-1500纳米，优选300纳 米-1100纳米。这由合适的光电换能器(光电倍增管或光电二极管)转变为电信号。应用 领域为医学领域(成像和诊断)、工业探测、剂量测定、核医学和高能物理以及安全、目标跟 踪和勘察。对于检测高能辐射(X射线和Y射线)和将它们转变成可见光的检测器材料的要 求是多方面的-高光产率和高能量分辨率，-对于二次辐射的高透射率(对所产生的可见光去耦(Auskopplung))，-高X射线或γ射线吸收效率，-低辐射干扰(StrahlungszersUirung)，-高化学和光学折射同质性，-好的加工性和闪烁材料的形状精确的高精度的后加工性，-适配于检测器的灵敏度的发射波长，-短的衰减时间(DecayTime),以提高“飞行时间实验(Time of FlightExperiment) ”的分辨率和使得扫描速度更快，以保持病人的辐射剂量尽可能低，和_在激发辐射熄灭后低的余晖(Afterglow)特别是高透射率和高X射线和Y射线吸收横截面(Absorptioinsquerschnitt)方面是特别重要的。此外，所述材料必须能够经济地制备。
技术介绍
在现有技术中已知CT闪烁体，例如比如(Y，6(1)203工11(在此缩写为160”)以及 Gd202S:Pr，Ce，F(在此缩写为“G0S”)。这两者都以陶瓷形式使用。以大个体生长单晶由于 非常高的熔融温度和生长温度(大于2000°C )是不可能的或者是极端昂贵的。通过烧结合 适的粉末，该组合物可以在显著低于2000°C的低温相对价格有利地制备。GOS材料的问题在于其晶体相的对称性(微晶的六方排列)低。由于各晶粒 (Kristallkorn)的双折射性质，在致密烧结的结构中导致光学光子不合意的散射。高透明 性的GOS陶瓷本质上是不可制得的。EU:YG0,例如组成EuUda66O3,就其密度而言相对于GOS是稍许不利的(大 约5.92g/cm3)和就入射的辐照的吸收而言与GOS相比也是不利的。此外，烦人的是大约 Ims (毫秒)的长衰减时间。用于Y射线成像的烧结半透明陶瓷记载在US6967330中。其具有化学计量 Ce = Lu2SiO5,但是其晶体结构不是立方的，并且类似于G0S，即使在调节到非常小的晶粒的情 况下，也不能以高透明度烧结。组成为 Ce Gd2Si2O7 (GPS)的层状陶瓷记载在 Kawamura 等人(IEEEConference 2008Dresden 19.-25. 10. 2008，会议记录，第67页)中。其特别适用于检测中子。所述材 料以单晶形式制备，并随后被捣成粉末。粒度为50-100微米。所述材料不是立方的，并因 此不能烧结成透明陶瓷。作为单晶解决方案还是用了 CdW04。但是这种材料具有高的分解性和因此仅能困 难地和不可靠地制备。此外，在制备时使用了有毒的镉。J. Rabeau (Stanford University)于 其 在 4th Laser Ceramics Symposium (Nov. 10-14，2008，Shanghai, China)的报告(TCCA-33)中记载了针对闪烁体应 用的经热压法制得的透明Ce = La2Hf2O7(LHO)陶瓷。通过热压不能达到好的透明性，此外由 于高的镧含量，该透明陶瓷是不稳定的，并在一段时间后因为它们与空气中水反应而分解。CeiLu2Si2O7 (LPS)单晶记载在 Pidol 等人的 “Szintillation properties of Ce Lu2Si2O7, a fast and efficient Szintillator crystal", J. Cond. Mat. 15(2003)2091-2102中。其具有单斜对称性，不能制备出高透明性陶瓷。该材料显示出 短的衰减时间(38纳秒)和低的余晖。但是光产率和能量分辨率仅为中等。闪烁主体的X射线吸收性能的量度是有效原子序数Zrff。有效原子序数描述了不 同物质的混合物的平均原子序数。其例如借助下式计算Z9ff 呻、x(Z,r M X(Z2Γ 仏 Λ^Γ + …其中，fn是分配给各元素的电子数占总电子数的份额，和Zn是各元素的原子序数。作为另一指数引入密度和有效原子序数Zrff的四次方之乘积。该指数正比于“阻止本领”，也称为阻止能力。阻止能力是指入射粒子的每个波长单位(例如以MeV测定)的 能量损失。所选出的已知闪烁主体具有下列值<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>Malkin，Klimin 等人(Phys. Rev. B 70，075本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有至少一个光学活性中心的透明多晶电光陶瓷，其单个晶粒具有对称的立方结构，其中所述电光陶瓷可以由下面通式描述： Ａ↓［２＋ｘ］Ｂ↓［ｙ］Ｄ↓［ｚ］Ｅ↓［７］，且其中 －１．１５≤ｘ≤０且０≤ｙ≤３且０≤ｚ≤１．６，以及３ｘ＋４ｙ＋５ｚ＝８，且其中 Ａ是至少一种选自稀土离子的三价阳离子，Ｂ是至少一种四价阳离子，Ｄ是至少一种五价阳离子和Ｅ是至少一种二价阴离子。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：U普彻特，Y门克，Y奥卡诺，A恩格尔，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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