三元金屬鹵化物閃爍體的制作方法
【專利說明】Ξ元金屬面化物閃爍體
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本發(fā)明公開的主題基于2013年7月19日提交的美國臨時專利申請序列號61/856， 393并要求其權(quán)益，其公開內(nèi)容W其整體通過引證結(jié)合于本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明公開的主題設(shè)及Ξ元金屬面化物閃爍體材料（scintillator material)， 如含館Ξ元金屬面化物閃爍體材料。本發(fā)明公開的主題進(jìn)一步設(shè)及包括閃爍體材料的福射 探測器，設(shè)及利用閃爍體材料來探測福射的方法，W及設(shè)及制備閃爍體材料的方法。
[0004] 縮寫詞
[000引 ％ =百分比
[0006] °C =攝氏度
[0007] 帖 =微秒
[0008] Ba =領(lǐng)
[0009] Be =被
[0010] Br =漠
[0011] Ca =巧
[0012] Ce =姉
[0013] C1 =氯
[0014] Cs =飽
[001引 cm =厘米
[0016] CT =計算機(jī)斷層顯像（computed tomogra地y)
[0017] Eu =館
[0018] F =氣
[0019] 呂 =克
[0020] I =艦
[0021] In =銅
[0022] K =鐘
[0023] Li =裡
[0024] L0 =光輸出
[002引 MeV =兆電子伏
[0026] Mg =儀
[0027] Na =鋼
[002引 nm =納米
[0029] ns =納秒
[0030] PET =正電子發(fā)射斷層顯像(positron emission tomogra地y)
[0031 ] ph =光子
[0032] PL =光致發(fā)光
[0033] PMT =光電倍增管
[0034] Pr =錯
[003引肺 =鋼
[0036] RL =福射發(fā)光
[0037] RT =室溫
[0038] S陽CT =單光子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像
[0039] Sr =鎖
[0040] Tb =鋪
[0041 ] T1 =巧
[004引TL =熱致發(fā)光
[0043] 孔 =鏡
【背景技術(shù)】
[0044] 響應(yīng)于碰撞福射如X射線、丫射線和熱中子福射而發(fā)射光脈沖的閃爍體材料用于 探測器，所述探測器在醫(yī)療成像、粒子物理學(xué)、地質(zhì)勘探、安全和其它相關(guān)領(lǐng)域中具有廣泛 的應(yīng)用。在選擇閃爍體材料時考慮的問題通常包括但不限于發(fā)光度、衰減時間、和發(fā)射波 長。
[0045] 雖然已制成各種閃爍體材料，但存在持續(xù)需要另外的閃爍體材料，例如，W滿足不 同應(yīng)用的一種或多種特定需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0046] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明公開的主題提供了包含式α)、αι)、（πι)、（ιν)、(ν)、 或(VI)之一的閃爍體材料:A2B(l-y)LyX4(I);AB2(l-y)L2yX5(II);A'2(l-y)L'2yBX^III);A'(l-y)L' yB2Xs( IV) ; A" 2(l-y)。' 2yBX4(V);或心' (l-y)l；'yB2X5(VI );其中：0.0001<y<0.5;A是一種或多種 堿金屬;A'是由Li、K、Rb、和Cs組成的組的一種或多種;A"是化或化和一種或多種另外的堿 金屬的組合;B是一種或多種堿±金屬;L選自由Eu、Ce、化、Yb、和Pr組成的組;L'選自包含 Τ1、Ιη、和Na的組;!；'選自包含T1和In的組；W及X是一種或多種面素化alide)。
[0047] 在一些實(shí)施方式中，A或A'選自K、Rb、和Cs。在一些實(shí)施方式中，B選自Sr和Ba。在一 些實(shí)施方式中，X選自C1、Br、和I。在一些實(shí)施方式中，L是Eu W及閃爍體材料是A2B(i-y)EuyX4 或AB2(i-y)化2yXs。在一些實(shí)施方式中，0.01 < y < 0.1。在一些實(shí)施方式中，0.025 < y < 0.05。 [004引在一些實(shí)施方式中，閃爍體材料包括AsBo.9日Euo.日日X4或AB2(0.97日)EU2(0.02日)X日。在一些 實(shí)施方式中，閃爍體材料選自包含K2Bal4:Eu5%;K2BaBr4:Eu 5%;Rb2BaCl4:Eu 5%; Κ2紅Br4:Eu 5%;Rb2BaCl4:Eu 2.5%;RbSr2Cl5:Eu 2.5%;KSr2Brs:Eu 2.5%;KBa2l5:Eu 2.5%;CsSr2l5:Eu 2.5%;RbBa2Brs:Eu 2.5%;肺Sr2Brs:Eu 2.5%;KSr2l5:Eu 4%;W及 防^15:6112.5%的組。
[0049]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明公開的主題提供了福射探測器，其包括光子探測器和 閃爍材料(scintillation material),其中閃爍材料包含式(I)、（II)、（III)、（IV)、(V)、或 (VI)之一。在一些實(shí)施方式中，探測器是醫(yī)療診斷裝置、用于石油勘探（油勘探，oil e邱lorat ion)的裝置、或用于容器(集裝箱，container)或行李掃描的裝置。在一些實(shí)施方 式中，本發(fā)明公開的主題提供了探測丫射線、X射線、宇宙射線、和/或具有IkeV或更大的能 量的粒子的方法，上述方法包括利用福射探測器，其包括光子探測器和式（I)、（II)、（III)、 (IV) 、(V)、或(VI)之一的閃爍材料。
[0050]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明公開的主題提供了福射探測器，其包括光子探測器和 閃爍材料，其中閃爍材料包含式（1'）、（11'）、（111'）、（1￥'）、（￥'）或(￥1'）之一:428(1-3江,乂4 0- ) ;AB2(l-z)L2zX5(ir ) ;A'2(l-z)L'2zBX^Iir ) ;A'（1-z)L'zB2X5(IV，）；A"2(1-z)1；'2zBX4(V'）；或 A" (ι-ζ)1ΛΒ2Χ5 (VI'）；其中：0.0001 < z。. 0; A是一種或多種堿金屬;A'是包含Li、Κ、肺、和Cs 的組的一種或多種;A"是化或化和一種或多種另外的堿金屬的組合;B是一種或多種堿±金 屬;L選自化、Ce、化、Yb、和Pr;L'選自Τ1、Ιη、和Na;。'選自η和In; W及X是一種或多種面素。 在一些實(shí)施方式中，A或A'選自K、肺、和Cs。在一些實(shí)施方式中，B選自Sr和Ba。在一些實(shí)施方 式中，X選自Cl、Br、和I。在一些實(shí)施方式中，L是EuW及閃爍體材料包含A2B(i-z)EuzX4或 AB2(1-z)EU2zX 已。
[0051 ] 在一些實(shí)施方式中，0.01含Z含0.1。在一些實(shí)施方式中，0.025含Z含0.05。在一些 實(shí)施方式中，閃爍材料包含A2Bo.95IiUO.O5X4或AB2(0.975)EU2(0.025瓜。在一些實(shí)施方式中，閃爍材 料選自包含K2Bal4:Eu 5%;K2BaBr4:Eu 5%;Rb2BaCl4:Eu 5%;K2S巧r4:Eu 5%;肺2BaCl4: Eu 2.5%;RbSr2Cls:Eu 2.5%;KSr2Brs:Eu 2.5%;KBa2l5:Eu 2.5%;CsSr2l5:Eu 2.5%; 肺8曰28巧：6112.5%;肺5。8^:6112.5%;1(5〇15:6114%;^及1(5^15:6112.5%的組。
[0052] 在一些實(shí)施方式中，z是1。在一些實(shí)施方式中，閃爍材料是K2化CU或R祀U2C15。
[0053] 在一些實(shí)施方式中，探測器是醫(yī)療診斷裝置、用于石油勘探的裝置、或用于容器或 行李掃描的裝置。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明公開的主題提供了探測丫射線、X射線、宇宙射 線、和/或具有IkeV或更大的能量的粒子的方法，上述方法包括利用福射探測器。
[0054] 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明公開的主題提供了制備包含式α)、αι)、（πι)、（ιν)、 (V) 或(VI)之一的閃爍材料的方法，其中上述方法包括將原材料的混合物加熱到高于它們 各自的烙融溫度。在一些實(shí)施方式中，上述方法包括：（a)提供原材料的混合物，其中W根據(jù) 式（1)、（11)、（111)、（1￥)、（￥)、或(￥1)之一的化學(xué)計量比提供原材料；化)在密封容器中密 封所述混合物；（C)加熱混合物至高出具有最高烙點(diǎn)的原材料的烙點(diǎn)約20°C，持續(xù)一段時 間；（d)冷卻混合物至約室溫；W及(e)可選地重復(fù)步驟(C)和(d)。在一些實(shí)施方式中，W多 晶形式制備閃爍材料。
[0055] 因此，本發(fā)明公開的主題的一個目的是提供Ξ元金屬面化物閃爍體材料和包括Ξ 元金屬面化物閃爍體材料的福射探測器;用福射探測器來探測丫射線、X射線、宇宙射線和/ 或具有IkeV或更大的能量的粒子的方法；W及制備閃爍體材料的方法。
[0056] 上文已說明本發(fā)明公開的主題的目的，并且其全部或部分地通過本發(fā)明公開的主 題實(shí)現(xiàn)，依據(jù)下文的描述，其它目的將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0057 ]圖1是示出本發(fā)明公開的主題的閃爍材料的水分吸入曲線(在25°C和40 %相對濕 度下）的圖。材料包括 CsSnIs: Eu 2.5 % W …）;K2SrBr4: Eu 5 % (~ ; KSnBn: Eu 2.5%C? ____);K2Bal4:Eu 5%(~ 腸:》·?);邸a2l5:Eu 2.5%(，. . -);K2BaBr4:Eu 5% ();W及RbSnCls:Eu 2.5%(----------)。為了比較，還示出5原子％姉激活的Ξ漠 化銅(La化3:Ce 5% ; ( --))和巧激活的艦化鋼(化I: T1; ( ,_^))的水分吸入曲線。
[0058]圖2A是示出5原子％館激活的艦化鐘領(lǐng)化2Bal4:化5%)的光致發(fā)光發(fā)射(實(shí)線)和 激發(fā)(折線)光譜的圖。存在從約280納米(nm)至約420nm的寬激發(fā)范圍W及在440nm處的發(fā) 射峰。
[0059]圖2B是示出5原子％館激活的漠化鐘領(lǐng)化2BaBr4:Eu 5% )的光致發(fā)光發(fā)射(折線） 和激發(fā)(實(shí)線)光譜的圖。存在從約280納米(nm)至約410nm的寬激發(fā)范圍W及在434nm處的 發(fā)射峰。
[0060] 圖2C是示出氯化鐘館啦EuCl4)的光致發(fā)光發(fā)射(實(shí)線)和激發(fā)(折線)光譜的圖。存 在從約300納米(nm)至約427nm的寬激發(fā)范圍W及在474nm處的發(fā)射峰。
[0061] 圖2D是示出2.5原子％館激活的氯化鋼領(lǐng)(肺2BaCl4: Eu 2.5 % )的光致發(fā)光發(fā)射 (折線）和激發(fā)（實(shí)線）光譜的圖。存在從約260納米(nm)至約406nm的寬激發(fā)范圍W及在 437nm處的發(fā)射峰。
[0062]圖沈是示出5原子％館激活的漠化鐘鎖化2S巧r4:Eu 5% )的光致發(fā)光發(fā)射(折線） 和激發(fā)(實(shí)線)光譜的圖。存在從約286納米(nm)至約410nm的寬激發(fā)范圍W及在434nm處的 發(fā)射峰。
[0063] 圖2F是示出2.5原子％館激活的氯化鋼鎖(RbSnCls: Eu 2.5 % )的光致發(fā)光發(fā)射 (折線）和激發(fā)（實(shí)線）光譜的圖。存在從約280納米(nm)至約415nm的寬激發(fā)范圍W及在 426nm處的發(fā)射峰。
[0064] 圖2G是示出2.5原子％館激活的漠化鐘鎖化SnBn: Eu 2.5 % )的光致發(fā)光發(fā)射(折 線)和激發(fā)(實(shí)線)光譜的圖。存在從約280納米(nm)至約420nm的寬激發(fā)范圍W及在432nm處 的發(fā)射峰。
[006引圖2H是示出2.5原子％館激活的艦化鐘領(lǐng)化Basis: Eu 2.5 % )的光致發(fā)光發(fā)射(折 線)和