混合氧化物材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及混合氧化物材料、用于所述混合氧化物材料的制備的方法、用于電離 輻射的探測器以及CT(計算機(jī)斷層攝影）掃描器。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于電離輻射的探測器并且尤其是用于電離輻射的固態(tài)探測器被例如廣泛地使 用在CT掃描器中。廣義地講，用于電離輻射的這樣的固態(tài)探測器包括兩個主要的子單元。 第一子單元包括熒光部件，所述熒光部件通常被稱為閃爍體或磷光體，所述熒光部件吸收 輻射并且作出響應(yīng)而發(fā)射在UV區(qū)域、可視區(qū)域或IR區(qū)域中的光子。第二子單元包括光探 測器，所述光探測器能夠探測由閃爍體或磷光體發(fā)射的光子，并且產(chǎn)生對應(yīng)的電信號。
[0003] 關(guān)于以上表述"閃爍體"和"磷光體"，需要注意，兩者是可互換的術(shù)語，并且應(yīng)當(dāng)理 解，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)指的是固態(tài)發(fā)光材料，所述固態(tài)發(fā)光材料響應(yīng)于由諸如X射線、e 輻射或Y輻射的電離輻射的激勵而發(fā)射具有相當(dāng)?shù)偷哪芰康墓庾拥妮椛洹?br>[0004] 表述"電離輻射"在本發(fā)明的范圍之內(nèi)指的是具有比紫外輻射的能量更高的能量 的電磁輻射。
[0005]用于電離輻射的探測器廣泛應(yīng)用于基于X射線的探測和成像的系統(tǒng)。針對這樣的 探測器和閃爍體的主要醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的一個是在CT掃描器中。
[0006] 具體對于其在CT掃描器中的應(yīng)用，優(yōu)選在那些閃爍體示出高光產(chǎn)出的情況下，使 得CT掃描器能夠以對于患者盡可能低的輻射劑量運行。此外，在現(xiàn)代CT掃描器中使用的 閃爍體應(yīng)當(dāng)具有盡可能低的殘光，這是因為否則掃描處理必須（例如，通過減少旋轉(zhuǎn)頻率） 被減慢，以減少在后續(xù)圖像中的殘光的影響，對檢查的速度產(chǎn)生影響。
[0007] 最后，也期望閃爍體對于可見光而言盡可能透明，這是因為否則發(fā)生由電離輻射 與閃爍體之間的相互作用產(chǎn)生的光子的散射，所述光子的散射歸因于在閃爍體中對閃爍光 的光學(xué)吸收而導(dǎo)致在成像處理期間的有效背景噪聲。
[0008] 此刻通常被用作用于CT掃描器的閃爍體的兩種材料是基于摻雜有Pr(GOS)的 Gd202S和摻雜有Eu的（Y，Gd)203的閃爍體材料。盡管這兩種材料已經(jīng)給出了合理的結(jié)果， 但是已經(jīng)示出，歸因于對于可見光不是透明的而是僅僅半透明的事實，G0S示出導(dǎo)致不期望 的有效噪聲的相當(dāng)高的散射，然而基于（Y，Gd)203:Eu的系統(tǒng)示出了顯著的殘光，對于通過 代替該閃爍體的下一代CT掃描器能夠改進(jìn)所述顯著的殘光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種混合氧化物材料、用于所述混合氧化物材料的制備的方 法、閃爍體、用于電離輻射的探測器以及CT掃描器，其中，所述閃爍體示出高的光產(chǎn)出、非 常低的殘光以及高的透明度。
[0010] 在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種具有分子式為（YwTbx)3Al5yGay012:Cez的混合 氧化物材料，其中，〇? 01彡w彡0? 99,0? 01彡x彡0? 99,0彡y彡3. 5并且0? 001彡z彡0? 10， 并且其中，w+x+3^ = 1，其中，所述混合氧化物材料摻雜有至少lOppm的V，優(yōu)選地?fù)诫s有至 少 25ppm的V。
[0011] 在本發(fā)明的另外的方面中，提出了一種用于制備如上所述的混合氧化物材料的 方法，所述方法包括以下步驟：a)以適合于獲得期望的混合氧化物的比例提供1〇3、Ce02、 Tb407、Al203以及Ga203,b)用以期望的量的V的源浸漬步驟a)的固體中的一個或若干，c) 在存在合適的分散劑的情況下組合并研磨步驟a)和步驟b)的所述固體，以獲得勻漿，d)使 步驟c)的所述勻漿干燥以獲得混合粉末，以及e)在至少1400°C的溫度下燒結(jié)步驟d)的所 述混合粉末至少lh。
[0012] 在本發(fā)明的另外的方面中，提出了一種閃爍體，所述閃爍體包括上述混合氧化物 材料。
[0013] 在本發(fā)明的另外的方面中，提出了一種用于電離輻射的探測器，所述探測器包括 與至少一個光探測器組合的上述混合氧化物材料或上述閃爍體。
[0014] 在本發(fā)明的另外的方面中，提出了一種CT掃描器，所述CT掃描器包括如上所述的 至少一個探測器。
[0015] 基于（YwTbx)3Al5yGay012:Cez的材料能夠與電離輻射相互作用并且作為結(jié)果而釋 放光子（即，具有閃爍體屬性）已經(jīng)被知道了一段時間。盡管目前已知的材料示出了如此 高的殘光以致它們已經(jīng)被認(rèn)為不適合于現(xiàn)代CT掃描器。但是現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將上述混 合氧化物材料與少量的釩摻雜，能夠顯著減少殘光而不過大地犧牲光產(chǎn)出，并且因此創(chuàng)建 適合于在現(xiàn)代CT掃描器中應(yīng)用的閃爍體材料。
[0016] 在實施例中，混合氧化物材料摻雜有10至250ppm的V，優(yōu)選地?fù)诫s有25至200ppm 的V。
[0017] 已經(jīng)示出，在上述量的范圍中將釩添加到混合氧化物材料得到在殘光的改進(jìn)與沒 有光產(chǎn)出的顯著丟失之間的良好平衡。
[0018] 在混合氧化物材料的另一實施例中，0.Kw< 0. 9,優(yōu)選地0. 2 <w< 0. 8,更優(yōu) 選地0? 3 <w< 0? 6并且甚至更優(yōu)選地0? 35 <w< 0? 5。
[0019] 在混合氧化物材料的另一實施例中，0.Kx< 0. 9,優(yōu)選地0. 2 <x< 0. 8,更優(yōu) 選地0? 4彡x彡0? 7并且甚至更優(yōu)選地0? 5彡x彡0? 65。
[0020] 在混合氧化物材料的另一實施例中，Ky< 3. 5,優(yōu)選地2 <y< 3. 5并且更優(yōu) 選地2. 5彡y彡3. 5。
[0021] 在混合氧化物材料的又另一實施例中，0. 005彡z彡0. 05,優(yōu)選地 0? 005 <z< 0? 02 并且更優(yōu)選地z= 0? 01。
[0022] 在另外的實施例中，混合氧化物材料具有分子式為（Ya395TbQ.595) 3Al5012:CeaQ1，并 且摻雜有至少lOppm的V，優(yōu)選地?fù)诫s有10至250ppm的V，并且尤其地?fù)诫s有25至200ppm 的V。
[0023] 已經(jīng)示出，在上述組成范圍中的混合氧化物材料得到具有高的光產(chǎn)出和低的殘光 的尤其有效的閃爍體材料。
[0024] 在另外的實施例中，混合氧化物材料是單晶體材料或多晶體材料。
[0025] 在上述方法的實施例中，當(dāng)組合步驟a)和步驟b)的固體時，在步驟c)中添加熔 劑。
[0026] 通過在步驟c)中添加熔劑，能夠提高在步驟d)的燒結(jié)期間的不同離子的擴(kuò)散，得 到在更低燒結(jié)溫度的更高質(zhì)量的材料。
[0027] 在另外的實施例中，所述探測器還包括第二混合氧化物材料或第二閃爍體，其中， 所述第二混合氧化物材料或所述第二閃爍體具有比上述混合氧化物材料或閃爍體更高的 密度。
[0028] 通過對具有不同密度的兩種不同的閃爍體材料進(jìn)行組合，能夠探測不同能量水平 的X射線，其中，更低密度的材料一般探測更低能量的X射線，并且更高密度的材料一般探 測更高能量的X射線。通過創(chuàng)建包括兩種不同閃爍體或閃爍體材料的探測器，能夠創(chuàng)建探 測兩種不同類型的X射線的探測器，例如在CT掃描器中的所述探測器給出關(guān)于正被檢查的 身體或身體的部分的更多信息。
【附圖說明】
[0029] 參考下文描述的實施例和范例，本發(fā)明的這些方面和其他方面將是明顯的并且得 到闡明。在下圖中：
[0030] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的CT掃描器的示意圖，
[0031] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電離輻射的探測器的第一實施例的示意圖，
[0032] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電離輻射的探測器的第二實施例的示意圖，并且
[0033] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電離輻射的探測器的第三實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 范例
[0035] 范例1至4
[0036] Y203 (羅地亞）、Ce02(Neo材料）、Tb407 (廣東和Neo材料）、A1203 (Baikowski)的化 學(xué)計量量按比例稱重以創(chuàng)建具有分子式為（Ya395Tba595) 3Al5012:Ce。^的混合氧化物材料。為 了將這些材料分別與25ppm、50ppm、100ppm以及200ppm的V摻雜，對應(yīng)量的NH4V03被溶解 在乙醇中，與A1203混合，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上沉淀并干燥。以這種方式獲得的修飾的A1 203然后 被采用在期望的混合氧化物的固態(tài)合成中。固體起始材料與瑪瑙盆中的庚烷混合并研磨。 在混合處理之后，使樣本在管烘箱中干燥以去除混合液體，并且在H2/N2流中使樣本在鋁坩 堝中以1550°C在水平管爐（Entech01820系列）中燒結(jié)4個小時，以便使Ce4+降低至Ce3+并 且使Tb4+降低至Tb3+。
[0037] 針對光致發(fā)光對所獲得的樣本進(jìn)行測試，其中，利用愛丁堡儀器FLSP920光譜儀 使用氙燈在室溫下記錄光致發(fā)光發(fā)射光譜，所述愛丁堡儀器FLSP920光譜儀的特征在于雙 單色器以提高分辨率并且減少雜散光。使用X射線激勵和光電二極管來執(zhí)行殘光測量。通 過確定在發(fā)射曲線下的面積來測量光產(chǎn)出，并且將其表達(dá)為在表中的每個中的與比較性范 例1相比較的百分比產(chǎn)出。
[0038] 下面在表1和表2中示出了與沒有釩的（YQ.395TbQ.595) 3Al5012:CeaQ1相比較的測量 的結(jié)果。
[0039] 表1 :與沒有添加釩的相比較的范例1至4的光產(chǎn)出。 百分倌相對于比較件范例1。
[0040]
[0041] 表2 :針對與沒有添加釩的^相比較的范例1至4的殘光。 百分倌相對于比較件范例1。Pom倌相對于對應(yīng)材料的初始強(qiáng)度。
[0042]
[0043] 比較性范例1至4
[0044] 作為比較性范例，制備摻雜有Ti、Cr和Mn的（YQ.395TbQ.595) 3Al5012:CeQ.Q1，以及沒有 添加任何慘雜物的（YfusTb^duAlsOwCe。.。1<3
[0045] 比較性范例的合成發(fā)生類似于省略NH4V03S分別用Ti-n- 丁醇、Cr(NO3) 3 *9H20以 及Mn(N03)2 ? 4H20代替NH4V03的范例1至4的合成。50ppm的摻雜物水平用于包括摻雜物 的所有比較性范例。
[0046] 對根據(jù)比較性范例1至4獲得的材料的分析是根據(jù)針對范例1至4的上述條件而 發(fā)生的，并且下面在表3和表4中示出了結(jié)果。
[0047]表3 :比較件范例1至4的光產(chǎn)出。百分倌相對于比較件范例1。
[0048]
[0049]表4 :針對比較件范例1至4的殘光。百分倌相對于比較件范例1。Pom倌相對于 對應(yīng)材料的初始強(qiáng)度。