專利名稱：閃爍體組合物，相關(guān)工藝及制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及探測離子輻射中所用的材料與設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及閃爍體組合物(scintillator composition)，這種組合物特別適用于在多種條件下探測γ射線和X射線。
背景技術(shù)：
探測高能輻射的現(xiàn)有技術(shù)很多。從簡單性和精確性考慮，閃爍體具有特殊的興趣。因此閃爍體晶體廣泛應(yīng)用于探測以能量水平高于約1keV為特征的γ射線、X射線、宇宙射線和粒子的探測器中。由這類晶體，可制造探測器，在其中晶體與光探測手段，即光電探測器偶聯(lián)(coupled)。當(dāng)來自放射核源的光子撞擊晶體時，該晶體發(fā)光。光電探測器產(chǎn)生一個正比于接收光脈沖數(shù)及其強度的電信號。閃爍體晶體已廣泛用于許多應(yīng)用中。實例包括醫(yī)療成像設(shè)備，例如正電子發(fā)射層斷成像(PET)設(shè)備；油氣工業(yè)中的測井和多種數(shù)字成像應(yīng)用。
閃爍體要設(shè)計成對X-射線和γ射線激發(fā)作出響應(yīng)。而且，閃爍體最好具有提高輻射探測性的許多特性。例如閃爍體材料最好具有高的光輸出、短的衰減時間、高的“阻止能力”和合格的能量分辨率。
常用的閃爍體材料包括鉈-活化的碘化鈉(NaI(Tl))、鍺酸鉍(BGO)、摻鈰正硅酸釓(GSO)和摻鈰正硅酸銣(LSO)。雖然這類材料中的每一種都具有適用于鈰應(yīng)用的良好性能，但它們除了特性外還具有一項或多項缺點。缺點可包括低的光轉(zhuǎn)換、慢的衰減時間、發(fā)射光譜與光電探測器光譜不匹配、大的靈敏度溫度依賴性、低的X-射線或γ-射線阻止能力或?qū)е鲁志玫挠噍x的吸氧和濕氣，以及因組分元素的放射性同位素引起的高背景率。
因此最理想的是具有優(yōu)良光輸出以及較快衰減時間的新閃爍體材料。它們最好還應(yīng)具有良好的能量分辨特性，特別在γ-射線的情況下。而且，新閃爍體最好應(yīng)能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉Р牧匣蚱渌该鞴腆w。此外，它們最好應(yīng)能以合理的成本和可接受的晶體尺寸有效地生產(chǎn)。閃爍體最好還應(yīng)與許多高能輻射探測器相容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是要提供一種閃爍體組合物，它包含一種ABX3型鹵化物鈣鈦礦材料、至少一種鈣鈦礦材料的活化劑及它們的所有反應(yīng)產(chǎn)物，所述ABX3中的A是鈉、鉀、銣或銫，B是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅，以及X是溴或碘，當(dāng)B是鎘或鋅時，X是氟、氯、溴或碘。
本發(fā)明的另一個實施方案是要提供一種閃爍體組合物，該組合物包含一種ABX3型鹵化物鈣鈦礦基質(zhì)材料、至少一種鈣鈦礦材料的活化劑、至少一種有助于活化劑進入鈣鈦礦晶格的電荷補償劑(chargecompensator)以及它們的所有反應(yīng)產(chǎn)物，所述ABX3中的A是鈉、鉀、銣或銫，B是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅，以及X是氟、氯、溴或碘。
本發(fā)明的再一個實施方案是要提供一種閃爍體組合物，它包含一種由至少兩種ABX3型鹵化物鈣鈦礦材料的固溶體組成的鈣鈦礦材料、至少一種鈣鈦礦材料的活化劑和任選地一種有助于活化劑進入鈣鈦礦晶格的電荷補償劑以及它們的所有反應(yīng)產(chǎn)物，所述ABX3中的A獨立地是鈉、鉀、銣或銫；B獨立地是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅以及X獨立地是氟、氯、溴或碘。
本發(fā)明的另一個方面是含鹵化物鈣鈦礦基閃爍體組合物的高能輻射探測器。本發(fā)明的再一個方面是一種用含鹵化物鈣鈦礦基閃爍體組合物的閃爍探測器探測高能輻射的方法。又再一個方面是要提供一種生產(chǎn)鹵化物鈣鈦礦基閃爍體晶體的方法。該方法包括從閃爍體組合物的熔融混合物中生長單晶。


當(dāng)參考附圖閱讀本說明書時，本發(fā)明的上述和其它特點、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在所有附圖中，相同的字母代表相同的部分，其中圖1圖示閃爍體組合物樣品A在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
圖2圖示閃爍體組合物樣品B在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
圖3圖示閃爍體組合物樣品C在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
圖4圖示閃爍體組合物樣品D在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
圖5圖示閃爍體組合物樣品E在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
圖6圖示閃爍體組合物樣品G在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
圖7圖示閃爍體組合物樣品H在X-射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
具體實施例方式
如本文所用，術(shù)語“光輸出”是閃爍體受X-射線或γ-射線脈沖激發(fā)后發(fā)射的可見光的量。高光輸出是最理想的，因為它提高輻射探測器將光轉(zhuǎn)換為電脈沖的能力。
術(shù)語“衰減時間(decay time)”是指閃爍體發(fā)射光強衰減到相對于輻照激發(fā)停止時光強度的特定分數(shù)所需要的時間。對于許多應(yīng)用，如PET器件，理想的是較短的衰減時間，因為它們允許γ-射線的有效重合計數(shù)(coincidence counting)。其結(jié)果，掃描時間縮短，而且因消除了偶然重合引起的無規(guī)計數(shù)，圖像質(zhì)量也得以提高。
“阻止能力(stopping power)”是材料吸收輻射的能力，有時也叫作材料的“X-射線吸收”或“X-射線衰減”。阻止能力與閃爍體材料的密度直接有關(guān)。阻止能力高的閃爍體材料只允許很少或無輻射線通過，這在有效捕獲輻射中是一個突出的優(yōu)點。
輻射探測器的“能量分辨率”是指它區(qū)分能量水平很接近的能量射線(如γ-射線)的能力。能量分辨率通常在對給定能源的標(biāo)準(zhǔn)輻射發(fā)射能量測量后以百分數(shù)報告。較低的能量分辨值是非常理想的，因為它們常常導(dǎo)致較高質(zhì)量的輻射探測器。
在本發(fā)明閃爍體組合物的一個實施方案中，A是銫、銣、鉀或鈉，B是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅，X是溴或碘，以及當(dāng)B是鎘或鋅時，X是氟、氯、溴或碘。該實施方案中所用的活化劑至少是三價鈰離子或鐠離子之一。
在閃爍體組合物的另一個實施方案中，A是銫、銣、鉀或鈉，B是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅，X是氟、氯、溴或碘。該實施方案中所用的活化劑是三價鈰或鐠或兩者。在該實施方案中，電荷補償劑有助于活化劑進入鈣鈦礦晶格。例如，當(dāng)用三價鈰作為活化劑時，電荷補償可通過至少用單價鈉離子或鋰離子之一來實現(xiàn)。
在閃爍體組合物的另一個實施方案中，基體材料的形式是至少兩種鹵化物-鈣鈦礦的固溶體。如本文所用，術(shù)語“固溶體”是指固體結(jié)晶形式鹵化物鈣鈦礦的混合物，它可以包括單相或多相。(本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員理解在晶體形成后，例如在燒結(jié)或致密化之類的后續(xù)加工步驟后，晶體內(nèi)會發(fā)生相轉(zhuǎn)變)。在該實施方案中，A獨立地是銫、銣、鉀或鈉，B獨立地是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅，X獨立地是氟、溴或碘。在該實施方案中，任選的電荷補償劑有利于促進活化劑進入鈣鈦礦晶格。例如，當(dāng)至少用三價鈰或鐠中之一作為活化劑時，電荷補償一般至少用單價鈉或鋰離子之一來實現(xiàn)。
在有些實施方案中，固溶體基于第一鹵化物鈣鈦礦與第二鹵化物鈣鈦礦的混合物。在這種情況下，兩種化合物的比例可變化很大，即摩爾比為約1∶99～約99∶1。通常，第一鹵化物鈣鈦礦與第二鹵化物鈣鈦礦的摩爾比在約10∶90～約90∶10范圍內(nèi)。很多情況下，第一鹵化物鈣鈦礦與第二鹵化物鈣鈦礦的摩爾比在約30∶70～約70∶30范圍內(nèi)。兩種化合物的具體比例將取決于多個因素，如所期望的上述性能，如光輸出和能量分辨率。
本發(fā)明的閃爍體組合物包括一種鹵化物鈣鈦礦材料的活化劑。(活化劑有時也叫作“摻雜劑”)。這類活化劑為閃爍體提供理想的發(fā)光。該活化劑可以是鈰、鐠或鈰與鐠的混合物。鈰是本發(fā)明中特別好的活化劑，因為它使本發(fā)明的閃爍體組合物具有高發(fā)光效率和短衰減時間?；罨瘎┩ǔＲ匀齼r形式使用，例如Ce3+、Pr3+，而且以不同形式供應(yīng)，如鹵化物，如氯化鈰或溴化鈰。
活化劑的存在量將取決于多個因素，如所用的鹵化物鈣鈦礦；期望的發(fā)射性能和衰減時間；以及要加入閃爍體的探測器件的類型。通常，活化劑的用量，相對于鹵化物-鈣鈦礦材料、活化劑和，如果存在，電荷補償劑的總摩爾數(shù)在約0.1mol％～約20mol％范圍內(nèi)。在許多實施方案中，活化劑的用量在約1mol％～約10mol％范圍內(nèi)。
當(dāng)活化劑如三價鈰進入ABX3鈣鈦礦晶格時，它取代晶格內(nèi)的二價物質(zhì)B。電荷補償通過生成缺陷和空穴而發(fā)生。這會導(dǎo)致組合物發(fā)光效率的降低。電荷補償劑與活化劑一起進入晶格有利于通過避免產(chǎn)生缺陷與空穴而提高效率。對于至少以三價鈰或鐠離子之一為活化劑的鹵化物鈣鈦礦，所用的電荷補償劑至少是單價鈉或鋰離子之一。例如，用一個三價鈰離子與一個單價鈉離子代替兩個二價B離子。這樣，電荷補償劑Na+就有助于活化劑Ce3+進入鈣鈦礦晶格。
電荷補償劑的選擇取決于所用的鹵化物鈣鈦礦材料和活化劑。電荷補償劑在閃爍體組合物中的存在量與活化劑的用量相當(dāng)。為方便起見，可在晶格內(nèi)加入等摩爾量的活化劑與電荷補償劑。
本發(fā)明的組合物可以幾種不同方式制備。在某些特別好的實施方案中，組合物是單晶形式。單晶閃爍晶體更傾向于透明。它們特別適用于高能輻射探測器，如γ射線探測器。
但是，組合物也可以是其它形式，取決于它擬定的最終用途。例如，可以是粉末狀。也可以多晶陶瓷形式制備。還應(yīng)理解，閃爍體組合物可能含有少量雜質(zhì)。這些雜質(zhì)通常源于起始材料，其典型含量小于閃爍體組合物的約0.1重量％，常常低于閃爍體組合物的約0.01重量％。在很大程度上，前體材料越純，則雜質(zhì)越少。組合物也可包括寄生相(parasite phase)，其體積百分數(shù)經(jīng)常小于約1％。而且為達到理想的性能，還可在閃爍體組合物中故意加入少量其它物質(zhì)，如共同轉(zhuǎn)讓的U.S.專利6,585,913(Lyons等)所述。
制備閃爍體材料的方法是本領(lǐng)域內(nèi)周知的。反應(yīng)物的混合可以任何適當(dāng)?shù)氖侄芜M行，它保證充分、均勻的共混。材料可以用傳統(tǒng)的固態(tài)反應(yīng)法合成為粉末狀(多晶)。在該技術(shù)中，固態(tài)起始材料的混合物要加熱到預(yù)定的溫度與時間。由于起始材料吸濕，混合應(yīng)在惰性氣氛中(手套箱)進行，以免暴露在空氣中。由于堿性鹵化物在高溫下的揮發(fā)性，要求起始共混物中起始材料略過量些，以補償它們的揮發(fā)性?；旌衔镆部珊喾N添加劑，如融合化合物(fluxing compound)和粘結(jié)劑。取決于相容性和/或溶解度及研磨方法，可以用烷烴、鏈烯烴、酮和醇(如辛烷、丙酮或乙醇)之類的流體作為研磨助劑。應(yīng)該使用合適的研磨介質(zhì)，例如不會污染閃爍體的物質(zhì)，因為這類污染會降低其光-發(fā)射能力。
共混后，在足以使混合物轉(zhuǎn)化為固溶體的溫度和時間條件下燃燒該混合物。這些條件將部分取決于所用基體材料和活化劑的具體類型。通常燃燒將在溫度約500℃～約900℃的爐內(nèi)進行。理想的溫度范圍為約600℃～約800℃。燃燒時間一般為約15分鐘～約10小時。
燃燒可在惰性氣體如氮、氦、氖、氪和氙中進行。燃燒完成后，所得材料可進行粉化，使閃爍體變成粉末狀。然后可用傳統(tǒng)技術(shù)將粉末加工成輻射探測器元件。
制備單晶材料的方法也是本領(lǐng)域周知的。非限定例證性參考文獻是G.Blasse等著，“Luminescent Materials”，Springer-Verlag(1994)。通常要讓合適的反應(yīng)物在一個足以形成相合(congruent)熔融組合物的溫度下熔化。熔融溫度將取決于反應(yīng)物本身的一致性，但通常在約650℃～約1050℃范圍內(nèi)。
在大多數(shù)要求單晶的實施方案中，要以適當(dāng)?shù)募夹g(shù)從熔融組合物形成晶體。能用的方法很多。這類方法在許多參考文獻中已有所述，例如J.C.Brice著，“Crystal Growth Processes”，Blackie & SonLtd(1986)。晶體生長法的非限定性實例是Bridgman-Stockbarger法；Czochralski法，即區(qū)熔法(zone-melting method)(或“浮區(qū)(floatingzone)”法)以及溫度梯度法。關(guān)于這類方法中的每一種方法，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員都熟悉必要的細節(jié)。
可以提供一個部分基于上述Lyons等專利內(nèi)容生產(chǎn)單晶閃爍體的非限定性實例。在該方法中，要將所需組合物(以上所述)的晶種引進飽和溶液。該溶液要盛在適當(dāng)?shù)嫩徨亙?nèi)并含有閃爍體材料的適當(dāng)前體。用以上提到的生長技術(shù)之一允許新結(jié)晶材料生長并加入到單晶。晶體的尺寸將部分取決于對其要求的最終用途，例如，它將要加入其中的輻射探測器的類型。
本發(fā)明的還有一個實施方案的目標(biāo)是一種用閃爍探測器探測高能輻射的方法。閃爍探測器是本領(lǐng)域熟知的，無需在此詳述。扼要地說，該探測器包括一種或多種由本文所述的閃爍體組合物形成的晶體，。該探測器還包括一個或多個光電探測器。光電探測器的非限定性實例包括光電倍增管、光電二極管、CCD傳感器和圖像增強器。具體光探測器的選擇將部分地取決于所制輻射探測器的類型及其預(yù)期的用途。
包括閃爍體和光電探測器的輻射探測器本身可以連接到許多工具與設(shè)備上，如前所述。非限定性實例包括測井設(shè)備(well-logging tool)和核醫(yī)療設(shè)備(如PET)。輻射探測器也可連接到數(shù)字成像設(shè)備如像素化平板設(shè)備上。而且閃爍體可用作屏幕閃爍體的部件。例如，可以將粉末狀閃爍體材料成形為較平的板，將其附著到薄膜上如照相膜上。源自某些源的高能輻射如X-射線將接觸閃爍體并被轉(zhuǎn)化為光子，后者在膜上顯影。
測井設(shè)備在前面已提到，并代表輻射探測器的一項重要應(yīng)用。輻射探測器與測井管的聯(lián)用技術(shù)是本領(lǐng)域熟知的。一般概念在包括U.S.專利5,869,836(Linden等)在內(nèi)的許多參考文獻中已有所述。含閃爍體的晶體包(crystal package)通常包括一個位于封閉端的光學(xué)窗口。該窗口允許輻射-引發(fā)的閃爍光穿過晶體包以便被與晶體包偶聯(lián)的光敏器件(如光電倍增管)測量。光敏器件將晶體發(fā)射出來的光子轉(zhuǎn)化成電脈沖，后者被相關(guān)的電子設(shè)備成形并數(shù)字化。通過這樣的一般過程，可以探測γ射線，并轉(zhuǎn)而又提供鉆孔周圍的巖層分析。
醫(yī)療圖像設(shè)備，如前面提到的PET設(shè)備，代表這類輻射探測器的另一項重要應(yīng)用。輻射探測器(含閃爍體)與PET設(shè)備的聯(lián)用技術(shù)也是本領(lǐng)域內(nèi)周知的，如U.S.專利6,624,422所述。簡言之，通常是將一種放射性藥物注射進病人體內(nèi)并集中在關(guān)注的器官內(nèi)。來自化合物的放射核衰減并發(fā)射出正電子。當(dāng)正電子遇到電子時，它們就湮滅并轉(zhuǎn)化為光子或γ射線。PET掃描儀能在三維方向上定位這類湮滅，從而重建所關(guān)注器官的形狀供觀察。掃描儀中的探測器模塊通常包括許多“探測塊”和相關(guān)的電路系統(tǒng)。各探測塊可含有以特定方式排布的閃爍體晶體陣列和光電倍增管。
在測井和PET技術(shù)中，理想的是閃爍體的高光輸出。預(yù)期本發(fā)明要提供能為該技術(shù)所需應(yīng)用提供所需光輸出的閃爍體材料。而且，還預(yù)期這類閃爍體晶體同時還具有以上提到的其它重要性能，如短衰減時間、高“阻止能力”和合格的能量分辨率。更進一步，還預(yù)期這類閃爍體材料能經(jīng)濟地制造，還預(yù)期被應(yīng)用在需要輻射探測的許多其它設(shè)備上。
實施例以下的實施例僅是舉例性的，不應(yīng)把它們當(dāng)作對本發(fā)明權(quán)利要求范圍的任何限制。對許多閃爍體樣品檢查了它們的發(fā)光性能。樣品A是鈰活化的CsSrCl3(CsSr0.98Ce0.02Cl3)。該組合物是通過將氯化鈰與氯化銫和氯化鍶干混制成的。(這些材料可商購，或用傳統(tǒng)技術(shù)制備)。由于堿性鹵化物在高溫下的揮發(fā)性，要求起始共混物中的起始材料略過量以補償它們的揮發(fā)性?；旌峡捎矛旇а欣徍脱需七M行。由于起始材料吸濕，混合要在惰性氣氛內(nèi)(手套箱)進行，以免暴露在空氣中。將均勻的混合物轉(zhuǎn)移進銀管并密封之。然后將樣品在約700℃的溫度下燃燒約7小時。加熱氣氛是氮氣。或者，樣品也可以在加蓋氧化鋁坩鍋內(nèi)在略帶還原性的氣氛中燃燒。所獲的最終組合物是CsSr0.98Ce0.02Cl3。調(diào)節(jié)起始材料用量以保持最終摩爾比。圖1給出了樣品A在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
樣品B是本發(fā)明范圍內(nèi)的一種閃爍體組合物。樣品B是經(jīng)鈰活化和電荷補償?shù)腃sSrCl3(CsSr0.96Ce0.02Na0.02Cl3)。該組合物是通過將氯化鈰與氯化銫、氯化鈉和氯化鍶干混制成的。含鈰(活化劑)反應(yīng)物和含鈉(電荷補償劑)反應(yīng)物的用量要調(diào)節(jié)到使最終組合物中有等摩爾量的鈉和鈰。由于堿性鹵化物在高溫下的揮發(fā)性，要求起始共混物中的起始材料略過量以補償它們的揮發(fā)性?；旌嫌矛旇а欣徟c研杵進行。由于起始材料吸濕，混合要在惰性氣氛(手套箱)中進行，以免暴露在空氣中。將均勻的混合物轉(zhuǎn)移進銀管并密封之。然后將樣品在約700℃的溫度下燃燒。加熱氣氛是氮氣?；蛘?，樣品也可以在加蓋氧化鋁坩鍋內(nèi)在略帶還原性的氣氛中燃燒。所獲的最終組合物是CsSr0.96Ce0.02Na0.02Cl3。調(diào)節(jié)起始材料的用量以保持最終摩爾比。圖2給出了樣品B在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
樣品C是本發(fā)明范圍內(nèi)的另一個組合物。樣品C是經(jīng)鈰活化和電荷補償?shù)腃sCaCl3(CsCa0.96Ce0.02Na0.02Cl3)。該樣品的制備方法與樣品B的相同，用含鈣反應(yīng)物氯化鈣代替制備樣品B時所用的氯化鍶。所獲的最終組合物是CsCa0.96Ce0.02Na0.02Cl3。圖3給出了樣品C在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
樣品D是本發(fā)明范圍內(nèi)的另一個組合物。樣品D是經(jīng)鈰活化和電荷補償?shù)腞bCaCl3(RbCa0.96Ce0.02Na0.02Cl3)。該樣品的制備方法與樣品C的相同，用含銣反應(yīng)物氯化銣代替制備樣品C時所用的氯化鈣。所獲的最終組合物是RbCa0.96Ce0.02Na0.02Cl3。圖4給出了樣品D在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
樣品E是本發(fā)明范圍內(nèi)的另一個組合物。樣品E是經(jīng)鈰活化和電荷補償?shù)腞bSrCl3(RbSr0.96Ce0.02Na0.02Cl3)。該樣品的制備方法與樣品D的相同，用含鍶反應(yīng)物氯化鍶代替制備樣品D時所用的氯化銣。所獲的最終組合物是RbSr0.96Ce0.02Na0.02Cl3。圖5給出了樣品E在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
樣品F是經(jīng)鈰活化的CsSrCl3與KCaCl3的固熔體((CsK)(SrCa0.98Ce0.02)Cl6)，這是本發(fā)明范圍內(nèi)的一種閃爍體組合物。該組合物是通過將氯化鈰與氯化鈣、氯化銫、氯化鉀和氯化鍶干混而制成。由于堿性鹵化物在高溫下的揮發(fā)性，要求起始共混物中的起始材料略過量以補償它們的揮發(fā)性?；旌嫌矛旇а欣徟c研杵進行。由于起始材料吸濕，混合要在惰性氣氛(手套箱)中進行，以免暴露在空氣中。將均勻的混合物轉(zhuǎn)移進銀管并密封之。然后將樣品在約700℃溫度下燃燒約7小時。加熱氣氛是氮氣?；蛘邩悠芬部梢栽诩由w氧化鋁坩鍋內(nèi)在略還原性氣氛中燃燒。所獲的最終組合物是(CsK)(SrCa0.98Ce0.02)Cl6。調(diào)節(jié)起始材料用量以保持最終摩爾比。圖6給出了樣品F在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
樣品G是經(jīng)鈰活化和電荷補償?shù)?CsK)(SrCa0.96Ce0.02Na0.02)Cl6，這是本發(fā)明范圍內(nèi)的一種閃爍體組合物。該組合物是通過將氯化鈰與氯化鈣、氯化銫、氯化鉀、氯化鍶和氯化鈉干混而制成。由于堿性鹵化物在高溫下的揮發(fā)性，要求起始共混物中的起始材料略過量以補償它們的揮發(fā)性?；旌嫌矛旇а欣徟c研杵進行。由于起始材料吸濕，混合要在惰性氣氛(手套箱)中進行，以免暴露在空氣中。將均勻的混合物轉(zhuǎn)移進銀管并密封之。然后將樣品在約700℃的溫度下燃燒約7小時。加熱氣氛是氮氣?；蛘撸瑯悠芬部梢栽诩由w氧化鋁坩鍋內(nèi)在略帶還原性的氣氛中燃燒。所獲的最終組合物是(CsK)(SrCa0.96Ce0.02Na0.02)Cl6。調(diào)節(jié)起始材料用量以保持最終摩爾比。圖7給出了樣品G在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜，有一個60keV的能量峰。
雖然僅舉例并描述了本發(fā)明的某些特點，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可進行許多修改和變更。因此應(yīng)理解所附權(quán)利要求擬包括落在本發(fā)明實際精神內(nèi)的所有這類修改與變更。
權(quán)利要求
1.一種包含下列組分及其所有反應(yīng)產(chǎn)物的閃爍體組合物(a)至少一種選自下列一組的鈣鈦礦材料(i)單一ABX3型鹵化物鈣鈦礦和(ii)兩種或多種ABX3型鹵化物鈣鈦礦的固溶體；至少一種鈣鈦礦材料的活化劑，其至少包含三價鈰或三價鐠離子之一；以及任選地一種或多種至少包含單價鈉或鋰離子之一的電荷補償劑；其中，A是銫、銣、鉀或鈉；B是鈣、鍶、鋇、鎂、鎘或鋅；X是F、Cl、Br、I；條件是，當(dāng)只存在一種鹵化物鈣鈦礦，且無電荷補償劑以及B是Ca、Sr、Ba或Mg時，則X是溴或碘。
2.權(quán)利要求1的閃爍體組合物，其中該至少一種活化劑的存在量為活化劑、鹵化物鈣鈦礦材料與電荷補償劑，如果存在，的總摩爾數(shù)的約0.1mol％～約20mol％范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求2的閃爍體組合物，其中該至少一種活化劑的存在量在約1mol％～約10mol％范圍內(nèi)。
4.權(quán)利要求1的閃爍體組合物，其中該活化劑與電荷補償劑的存在量相當(dāng)。
5.權(quán)利要求1的閃爍體組合物，其基本為單晶形式。
6.權(quán)利要求1的閃爍體組合物，其為多晶形式。
7.一種用于高能輻射的輻射探測器，包含(A)一種包含下列組分及其所有反應(yīng)產(chǎn)物的晶體閃爍劑至少一種選自下列一組的鈣鈦礦材料(i)單一鹵化物鈣鈦礦和(ii)兩種或多種鹵化物鈣鈦礦的固溶體；一種鈣鈦礦材料的活化劑，其至少包含三價鈰和三價鐠離子之一；以及任選地一種或多種至少包含單價鈉和鋰離子之一的電荷補償劑；(B)一個與閃爍體光學(xué)偶聯(lián)因而能響應(yīng)閃爍體產(chǎn)生的光脈沖發(fā)射而產(chǎn)生電信號的光電探測器，其包含至少一個選自下列一組的器件光電倍增管、光電二極管、CCD傳感器和圖象增強器。
8.權(quán)利要求6的輻射探測器，其能與測井設(shè)備或核醫(yī)療設(shè)備聯(lián)用。
9.一種用閃爍探測器探測高能輻射的方法，其包括下列步驟(A)接收活化的鹵化物-鈣鈦礦基閃爍體晶體的輻射，從而產(chǎn)生體現(xiàn)輻射特性的光子；以及(B)用與閃爍體晶體偶聯(lián)的光子探測器探測光子；其中閃爍體晶體由包含下列組分及其所有反應(yīng)產(chǎn)物的組合物形成至少一種選自下列一組的鈣鈦礦材料(i)單一鹵化物鈣鈦礦和(ii)兩種或多種鹵化物鈣鈦礦的固溶體；一種鹵化物鈣鈦礦的活化劑，其至少包含三價鈰和三價鐠離子之一；以及任選地一種或多種至少包含單價鈉和鋰離子之一的電荷補償劑。
全文摘要
一種鹵化物鈣鈦礦材料的閃爍體組合物，包含至少一種ABX
文檔編號G01T1/00GK1715364SQ20051008114
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者A·M·斯里瓦斯塔瓦, S·J·杜克洛斯, H·A·科曼佐, V·S·文卡塔拉馬尼, V·馬尼文南 申請人:通用電氣公司