Brevet FR2865282A1 — publié le 20050722

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un scintillateur inorganique. Etat de la technique Dans la tomographie informatisée par émission de positrons (dans la suite "PET"), les caractéristiques optiques (caractéristiques de conversion des longueurs d'onde, etc.) des scintillateurs employés influencent largement les performances d'imagerie de l'ensemble du système, de sorte qu'une amélioration des caractéristiques optiques des scintillateurs est l'un des points les plus importants dans l'amélioration des performances d'imagerie du système dans son ensemble. De ce fait, des recherches actives sont en cours concernant des matériaux pour scintillateur permettant de construire des scintillateurs ayant d'excellentes caractéristiques optiques, et concernant des développements de techniques de fabrication comme les techniques de croissance des cristaux permettant d'utiliser ces scintillateurs dans la pratique. Par ailleurs, dans le domaine de la physique des hautes énergies, il y a eu des demandes pour l'utilisation pratique de scintillateurs permettant de détecter efficacement une très petite quantité de particules à haute énergie pour détecter celles qui proviennent de l'espace et qui se dirigent vers la terre et pour les utiliser dans des expériences d'analyse ou analogues. Comme scintillateurs utilisés en PET, ceux ayant une fluorescence émise importante, ceux ayant une courte durée de décroissance de fluorescence, ceux ayant une haute résolution en énergie, etc., sont demandés. En particulier, pour atténuer la charge imposée à un échantillon destiné à être inspecté par PET, il est nécessaire de raccourcir la durée d'inspection par échantillon, ce qui nécessite des scintillateurs à courte durée de décroissance de fluorescence. Comme exemples de scintillateurs destinés à raccourcir la durée de décroissance de fluorescence on connaît des scintillateurs inorganiques configurés de telle manière que du cérium est inclus comme centre luminogène dans un matériau de matrice constitué par un oxyde métallique mixte contenant un lanthanoïde (voir, par exemple la publication de brevet japonais n SHO 62-8472). Des exemples de tels scintillateurs inorganiques incluent ceux ayant une composition chimique 2865282 2 représentée par la formule générale CeaLn2_aSiO5 ou la formule générale CeRLn2_5AlO3. Ici, 0 RESUME DE L'INVENTION Cependant, les scintillateurs conventionnels utilisant le cérium comme centre luminogène, tels que le scintillateur décrit dans le document de brevet 1 mentionné ci-dessus, ont été problématiques du fait que leur rendement lumineux diminue quand la teneur en cérium destiné à constituer le centre luminogène (quantité remplaçant les éléments métalliques constituant le matériau de matrice) est augmentée pour raccourcir la durée de décroissance de fluorescence. Par exemple, parmi les scintillateurs ayant une composition chimique représentée par la formule générale CeaLn2_aSiO5, ceux constitués par du silicate de gadolinium dopé par le cérium (CeaGd2_aSiO5) ont été problématiques en ce que le rendement lumineux diminue quand la quantité de cérium remplaçant le gadolinium augmente pour raccourcir la durée de décroissance de fluorescence. Compte tenu du problème mentionné ci-dessus, un objectif de la présente invention consiste à fournir un scintillateur inorganique permettant de raccourcir la durée de décroissance de fluorescence aisément et de manière fiable tout en étant capable d'atteindre un rendement lumineux suffisant. La demanderesse a réalisé des études intensives et a constaté que la survenue d'un changement de valence de l'état trivalent à l'état tétravalent du cérium destiné à constituer le centre luminogène contenu dans le matériau de matrice affecte dans une large mesure le problème de la diminution du rendement lumineux dans le cas où la teneur en cérium est augmentée pour raccourcir la durée de décroissance de fluorescence. Le cérium destiné à constituer le centre luminogène est un élément qui a tendance à modifier sa valence de l'état trivalent (contribuant à la luminescence comme centre luminogène) à l'état tétravalent (ne contribuant pas à la luminescence). En particulier, le cérium à l'état tétravalent ne contribue pas à la luminescence, mais a pour propriété d'absorber la lumière émise par le cérium à l'état trivalent. Quand la teneur en cérium du matériau de matrice est augmentée, la teneur en cérium à l'état tétravalent augmente aussi. La demanderesse a 2865282 3 constaté que ce qui précède est l'une des raisons principales pour lesquelles le rendement lumineux diminue. Quand la quantité de cérium remplaçant le gadolinium est augmentée dans un scintillateur constitué par du silicate de gadolinium dopé par le cérium, en particulier, le scintillateur est de teinte jaune citron, de sorte que le rendement lumineux diminue. La demanderesse a constaté qu'une augmentation du cérium à l'état tétravalent dans le matériau de matrice en est l'une des raisons principales. La demanderesse a réalisé en outre des études et a constaté que le changement de valence du cérium de l'état trivalent à l'état tétravalent peut être empêché totalement dans un scintillateur contenant du cérium comme centre luminogène en ajoutant un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente spécifique de sorte que l'objectif mentionné cidessus peut être atteint selon la présente invention. Ainsi, la présente invention fournit un scintillateur inorganique incluant un matériau de matrice comprenant un oxyde métallique et un centre luminogène constitué par Ce contenu dans le matériau de matrice, le scintillateur inorganique étant conçu pour scintiller en réponse à un rayonnement; où le matériau de matrice comprend en outre un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente I [k]Émol"1] satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) suivante: 3000 s I Dans un mode de réalisation préféré du scintillateur inorganique de l'invention, le scintillateur est un monocristal. De préférence, dans le scintillateur inorganique de l'invention, le dopant est Hf. Toujours de préférence, dans le scintillateur inorganique de l'invention, le matériau de matrice a une composition chimique représentée par la formule générale (3) suivante et satisfait simultanément les conditions représentées par les expressions (4) à (6) suivantes: Ln2xSiyO(3X+2y) (3) 0,9 x 1,1 (4) 2865282 4 0,9 y5 2,1 (5) 4,5 (3x+ 7,5 (6) où Ln est au moins une espèce d'élément choisie dans le groupe consistant en les éléments appartenant aux éléments des terres rares, et x et y sont des valeurs satisfaisant chacune simultanément les conditions représentées par les expressions (3) à (6). Dans ce cas, de préférence le matériau de matrice a une composition chimique représentée par la formule (7) suivante: Gd2SiO5 (7) Comme le matériau de matrice contient un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) en plus du centre luminogène constitué par Ce, le scintillateur selon la présente invention peut réduire totalement le changement du cérium dans le matériau de matrice de l'état trivalent à l'état tétravalent et peut maintenir suffisamment l'état trivalent. Ceci peut raccourcir aisément et de manière fiable la durée de décroissance de fluorescence et donner un rendement lumineux suffisant. Dans la présente invention, "l'énergie d'ionisation tétravalente I [IUÉmol_1.]" désigne l'énergie (énergie d'ionisation quaternaire) par mole de 20 M3+ pour conduire la réaction représentée par M3+ -* M4+ + e, où M est le symbole de l'élément destiné à constituer le dopant. Bien qu'aucun mécanisme détaillé permettant de produire les effets de la présente invention mentionnés ci-dessus par le matériau de matrice contenant le dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) en plus du centre luminogène (cérium) n'ait été élucidé jusqu'à maintenant, la demanderesse suppose ce qui suit. Comme le cérium a une énergie d'ionisation tétravalente I de 35471UÉrnol1, le dopant ayant l'énergie d'ionisation tétravalente satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) semble être plus susceptible d'atteindre l'état tétravalent que le cérium. La demanderesse suppose que ceci empêche totalement le cérium de passer de l'état trivalent à l'état tétravalent dans le matériau de matrice. La demanderesse considère que le cérium ainsi maintenu dans l'état trivalent dans le matériau de matrice permet d'obtenir un rendement lumineux suffisant. 2865282 5 La présente invention peut fournir un scintillateur inorganique permettant de raccourcir aisément et de manière fiable la durée de décroissance de fluorescence tout en étant capable d'atteindre un rendement lumineux suffisant. BREVE DESCRIPTION DU DESSIN La figure 1 est une vue en coupe schématique montrant un exemple de configuration de base d'un appareil de fabrication pour fabriquer le scintillateur inorganique de la présente invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Dans la suite, le scintillateur inorganique de la présente invention va être expliqué en détail. Comme mentionné ci-dessus, le scintillateur inorganique de la présente invention est un scintillateur inorganique incluant un matériau de matrice comprenant un oxyde métallique et un centre luminogène constitué par Ce contenu dans le matériau de matrice, tout en étant adapté à scintiller en réponse à un rayonnement. Le matériau de matrice comprend en outre un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente I [K]Émol"1 satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) suivante 3000 15_ 3500 (1) Comme le matériau de matrice contient un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) en plus du centre luminogène constitué par Ce, le scintillateur selon la présente invention peut réduire totalement le passage du cérium dans le matériau de matrice de l'état trivalent à l'état tétravalent et maintenir suffisamment l'état trivalent. Ceci peut raccourcir aisément et de manière fiable la durée de décroissance de fluorescence et produire un rendement lumineux suffisant. Quand un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente I inférieure à 3000 Kl.mor1 [par exemple le thorium (énergie d'ionisation tétravalente I = 2780 KJ.mol-1)] est contenu, le scintillateur inorganique résultant émet de la lumière non seulement en réponse à un rayonnement provenant de l'extérieur mais aussi en réponse à un rayonnement provenant de lui-même, car le dopant de ce type contient une grande 2865282 6 quantité d'isotopes, de sorte qu'il apparaît un bruit si bien que le scintillateur ne remplit pas ses fonctions. Quand un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente I dépassant 3500 KJ'mol"1 [par exemple Nb (énergie d'ionisation tétravalente I = 3700 KJÉmol-1)] est contenu, le scintillateur inorganique résultant ne permet pas d'atteindre les effets de la présente invention mentionnés ci-dessus, car le dopant de ce type est moins susceptible d'atteindre l'état tétravalent que Ce et ne peut donc pas supprimer totalement le passage de Ce de l'état trivalent à l'état tétravalent. Compte tenu de ce qui précède, Hf est préféré comme dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente satisfaisant la condition représentée par l'expression (1). Le scintillateur inorganique de la présente invention n'est pas limité en particulier en termes de sa structure interne solide à condition que ce soit un solide conçu pour scintiller en réponse à un rayonnement. Par exemple, il peut revêtir un état quelconque parmi 1) un état monocristallin, 2) un état polycristallin, 3) un état amorphe et 4) un état quasicristallin ou un état dans lequel deux ou plusieurs états parmi 1) à 4) sont combinés. Du point de vue de l'obtention plus fiable d'excellentes caractéristiques de scintillation, on préférera que le scintillateur inorganique de la présente invention soit monocristallin. Dans la présente invention, "rayonnement" désigne un rayon corpusculaire (rayon a, rayon 13, rayon y, rayon X ou analogues) ayant une quantité d'énergie suffisante pour ioniser un atome ou une molécule. Dans la présente invention, les "éléments appartenant aux éléments des terres rares" désignent Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Lu, Sm, Eu, Dy, Pm, et Yb dans les éléments du groupe III. Du point de vue de l'obtention plus fiable des effets de la présente invention, on préférera que la teneur en dopant ni [mole] et la teneur n2 [mole] en centre luminogène (Ce) satisfassent la condition représentée par l'expression (2) suivante: 0,0001 s (ni/n2) 2865282 7 Quand la valeur de (ni/n2) dépasse 0,1, des défauts comme des vides sont susceptibles d'apparaître dans un lingot cristallin produit, ce qui détériore les performances du scintillateur. Du point de vue de l'obtention des effets de la présente invention plus aisément et de manière plus fiable, on préférera, dans le scintillateur inorganique de la présente invention, que le matériau de matrice ait une composition chimique représentée par la formule générale (3) suivante et satisfasse simultanément les conditions représentées par les expressions (4) à (6) suivantes: d'élément choisi dans le groupe consistant en les éléments appartenant aux éléments des terres rares, et x et y sont des valeurs satisfaisant chacune simultanément les conditions représentées par les expressions (3) à (6). Quand les conditions des expressions (3) à (6) sont satisfaites, on préférera dans le scintillateur inorganique de la présente invention que le matériau de matrice ait une composition chimique représentée par la formule (7) suivante. Le scintillateur inorganique utilisant un matériau de matrice ayant une telle composition chimique permet d'obtenir les effets de la présente invention plus aisément. Gd2SiO5 (7) Un exemple de procédé de fabrication du scintillateur inorganique de la présente invention (un exemple de fabrication pour produire un monocristal de silicate des terres rares) va maintenant être expliqué. Pour produire un monocristal de silicate des terres rares comme scintillateur inorganique, son procédé de fabrication inclut une étape de fusion pour obtenir un liquide fondu dans lequel un matériau est à l'état fondu selon un procédé de fusion; une étape de refroidissement/solidification pour produire un lingot monocristallin du scintillateur inorganique par refroidissement et solidification du liquide fondu; et une étape de découpe pour découper à la forme et à la taille Ln2xSiyO(3x+2y) (3) 0,9 x 1,1 (4) 0,9 y 2,1 (5) 4,5 (3x+ 2y) 7,5 (6) un type Dans moins les expressions (3) à (6), Ln est au 2865282 8 voulues le lingot monocristallin obtenu par l'étape de refroidissement/solidification. Du point de vue de l'obtention plus fiable du scintillateur inorganique de la présente invention, on préférera que le procédé de fusion dans l'étape de fusion soit le procédé de Czochralski. De préférence, dans ce cas, les opérations dans l'étape de fusion et dans l'étape de refroidissement/solidification sont accomplies au moyen d'un appareil de tirage 10 configuré de la manière représentée sur la figure 1. La figure 1 est une vue en coupe schématique montrant un exemple de configuration de base d'un appareil de fabrication pour fabriquer le scintillateur inorganique de la présente invention. L'appareil de tirage 10 montré sur la figure 1 inclut un four de chauffage à induction haute fréquence (four de chauffage et de croissance à deux zones) 14. Le four de chauffage à induction haute fréquence 14 est utilisé pour réaliser en continu des opérations dans l'étape de fusion et l'étape de refroidissement/solidification mentionnées ci-dessus. Le four de chauffage à induction haute fréquence 14 est un récipient réfractaire muni d'un fond avec une paroi latérale cylindrique, et qui a la même forme que les récipients munis d'un fond connus qui sont employés pour fabriquer un monocristal selon le procédé de Czochralski. Une bobine d'induction haute fréquence 15 est enroulée autour de la paroi latérale de la partie inférieure du four de chauffage à induction haute fréquence 14. Un creuset 17 (par exemple un creuset en Ir) est disposé sur la face inférieure dans le four de chauffage à induction haute fréquence 14. Le creuset 17 joue aussi le rôle de dispositif chauffant à induction haute fréquence. Les matériaux pour le scintillateur inorganique sont placés dans le creuset 17 et une haute fréquence est induite dans la bobine d'induction haute fréquence 15 de manière à chauffer le creuset 17, de sorte qu'un liquide fondu 18 (masse fondue) constitué par les matériaux constitutifs du scintillateur inorganique est obtenu. Un dispositif chauffant 13 (dispositif chauffant à résistance) est disposé sur la face de la paroi interne de la partie supérieure du four de chauffage à induction haute fréquence 14 qui n'est pas en contact avec le liquide fondu 18. La chaleur produite par le dispositif chauffant peut être régulée indépendamment de la bobine d'induction haute fréquence 15. 2865282 9 Au centre du fond du four de chauffage à induction haute fréquence 14, une ouverture (non représentée) est formée de manière à pénétrer dans le four de chauffage à induction haute fréquence 14 de l'intérieur à l'extérieur. Un arbre de support de creuset 16 est inséré par cette ouverture depuis l'extérieur du four de chauffage à induction haute fréquence 14, tandis que l'extrémité antérieure du support de creuset 16 est reliée au fond du creuset 17. La rotation de l'arbre de support de creuset 16 peut entraîner en rotation le creuset 17 dans le four de chauffage à induction haute fréquence 14. L'intervalle entre l'ouverture et le support de creuset 16 est obturé hermétiquement avec une garniture d'étanchéité ou analogue. Un procédé de fabrication plus spécifique utilisant l'appareil de tirage 10 va maintenant être expliqué. Tout d'abord, dans l'étape de fusion, les matériaux pour le monocristal du scintillateur inorganique sont placés dans le creuset 17, et une haute fréquence est induite dans la bobine d'induction haute fréquence 15 de manière à former un liquide fondu 18 (masse fondue) constitué par les matériaux constitutifs du scintillateur inorganique. Ensuite, le liquide fondu est refroidi et solidifié dans l'étape de refroidissement/solidification, de manière à produire un lingot monocristallin cylindrique 1 du scintillateur inorganique. Plus spécifiquement, les opérations se déroulent en deux étapes, à savoir une étape de croissance et une étape de refroidissement, ainsi que cela va être expliqué dans la suite. Tout d'abord, dans l'étape de croissance, une barre de tirage 12 à l'extrémité inférieure de laquelle est fixé un germe cristallin 2 est introduite dans le liquide fondu 18 depuis le sommet du four de chauffage à induction haute fréquence 14, après quoi le lingot monocristallin 1 du scintillateur inorganique est formé tandis que la barre de tirage 12 est relevée. Dans l'étape de croissance, la chaleur dégagée par le dispositif chauffant 13 est régulée de manière à faire croître le lingot monocristallin 1 du scintillateur inorganique tiré depuis le liquide fondu 18 jusqu'à ce que le lingot atteigne un diamètre prédéterminé. Ensuite, dans l'étape de refroidissement, la chaleur dégagée par 35 le dispositif chauffant est régulée de manière à refroidir le lingot 2865282 10 monocristallin qui s'est développé (non représenté) obtenu après l'étape de croissance. Ici, pour empêcher suffisamment le monocristal de se fissurer, et pour fabriquer de manière plus fiable le monocristal du scintillateur inorganique satisfaisant la condition représentée par l'expression (1), on préférera que la phase gazeuse dans le four de chauffage à induction haute fréquence 14 pendant les opérations de l'étape de fusion et de l'étape de refroidissement/solidification soit remplie d'un mélange gazeux composé principalement d'un gaz inerte satisfaisant la condition représentée par l'expression (8) suivante: 0%100x[G/(E+G)]2,0% (8) Dans l'expression (8), E est la pression partielle du gaz inerte dans le mélange gazeux, et G est la pression partielle du gaz d'oxygène dans le mélange gazeux. Dans la présente invention, le "gaz inerte" désigne les gaz nobles et le gaz azote. Quand la valeur de [G/(E+G)] est 0 %, des microfissures sont plus susceptibles d'apparaître dans le monocristal 1 par attaque thermique. Quand la valeur de [G/(E+G)] dépasse 2,0 %, d'autre part, le cristal est plus susceptible d'être teinté, ce qui fait décroître les performances du scintillateur. Quand la valeur de [G/(E+G)] dépasse 4,0 % dans le cas où Ir est utilisé comme matériau constitutif du creuset, le matériau constitutif s'évapore vigoureusement ce qui rend plus délicate la croissance du cristal. Ensuite, dans l'étape de découpe, le lingot monocristallin 1 du 25 scintillateur inorganique est découpé à une forme et une taille voulues, de manière à produire le monocristal du scintillateur inorganique. Bien qu'un mode de réalisation préféré de la présente invention soit expliqué dans ce qui précède, la présente invention n'est pas limitée à celui-ci. Exemple Dans la suite, un exemple préféré de la présente invention va être expliqué de manière plus détaillée, qui ne limite pas la présente invention. 2865282 11 Exemple 1 Comme matériaux, 20 489,1 g d'oxyde du gadolinium (Gd203 d'une pureté de 99,99 % en masse), 3413,1 g de dioxyde de silicium (SiO2 d'une pureté de 99,99 % en masse), 97,8 g d'oxyde de cérium (CeO2 d'une pureté de 99,99 % en masse) et 2,4 g d'oxyde de hafnium (HfO2 d'une pureté de 99,99 % en masse) ont été placés dans un creuset en Ir d'un diamètre de 180 mm, d'une hauteur de 180 mm, et d'une épaisseur de 3 mm, de sorte que 24 002, 4 g de mélange de ceux-ci ont été obtenus. Le mélange a ensuite été chauffé dans un four de chauffage à induction haute fréquence à une température de 1950 C ou plus de manière à être fondu, de sorte qu'un liquide fondu a été obtenu. Puis, l'extrémité d'une barre de tirage à l'extrémité inférieure de laquelle était fixé un germe cristallin a été introduite dans le liquide fondu de manière à réaliser un ensemencement. Puis, un lingot monocristallin ayant un diamètre de col de 8 mm a été tiré à une vitesse de tirage de 1 à 3 mm/h, de manière à former une partie col. Ensuite, une partie cône (partie cylindrique) a été tirée. Ici, le tirage de la partie cylindrique a commencé à partir du point où son diamètre devenait égal à 105 mm. Après que la partie cylindrique a été formée, le lingot monocristallin a été séparé du liquide fondu et le refroidissement a commencé. Après la fin du refroidissement, le monocristal résultant a été retiré. Dans le lingot monocristallin ainsi obtenu, le cristal avait une masse d'environ 19,1 kg, la partie cône avait une longueur d'environ 80 mm et la partie cyllindrique avait une longueur d'environ 202 mm et un diamètre d'environ 120 mm. Puis, avec un spectromètre de masse à plasma à couplage inductif (appelé dans la suite ICP) (nom de produit: SPQ9000 produit par Seiko Instruments Inc.), la teneur en cérium et la teneur en hafnium du cristal ainsi obtenu ont été déterminées. A titre de résultat de l'analyse, le rapport (nl/n2) entre la teneur nl [mole] du dopant (Hf) et la teneur n2 [mole] du centre luminogène (Ce) était d'environ 0,0016 dans la partie supérieure du cristal et d'environ 0,0018 dans la partie inférieure du cristal. Le rapport (n2/n3) entre la teneur n2 [mole] du centre 35 luminogène (Ce) et la teneur n3 [mole] du gadolinium était d'environ 0,35 dans la partie supérieure du cristal et d'environ 0,6 dans la partie 2865282 12 inférieure du cristal. Le rapport (nl/n3) entre la teneur ni [mole] du dopant (Hf) et la teneur n3 [mole] du gadolinium était d'environ 5,6 ppm dans la partie supérieure du cristal et d'environ 11 ppm dans la partie inférieure du cristal. Avec un dispositif de découpe à lame circulaire interne, le lingot monocristallin a été découpé en tranches rondes à des intervalles de 20 mm. La lame utilisée dans le dispositif de découpe à lame circulaire interne était une lame sur laquelle du diamant naturel n 325 à n 400 avait été électrodéposé. Après avoir été découpé en tranches rondes, le monocristal résultant a été découpé avec une scie à bandes multiples à des écartements de 6 mm dans une direction perpendiculaire à la section transversale ronde, puis à des écartements de 4 mm dans une direction perpendiculaire aux sections transversales ainsi obtenues, de sorte que 10 échantillons (du monocristal de scintillateur inorganique) ayant chacun sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle de dimensions 4 mm x 6 mm x 20 mm ont été découpés depuis chacune des extrémités supérieure et inférieure du cristal. La fluorescence émise et la résolution en énergie ont été déterminées dans les 20 échantillons de scintillateurs inorganiques ainsi 20 obtenus, par le procédé suivant. Cinq surfaces parmi les six de chaque échantillon (ayant sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle) à l'exclusion d'une surface de dimensions 4 mm x 6 mm (appelée dans la suite "surface d'entrée de rayonnement") ont été recouvertes d'un ruban de polytétrafluoroéthylène (PTFE) comme matériau réfléchissant. Ensuite, la surface d'entrée de rayonnement non recouverte de ruban de PTFE dans chaque échantillon a été fixée à la surface photomultiplicatrice (surface de conversion photoélectrique) d'un photomultiplicateur R878 produit par Hamamatsu Photonics K.K., avec de la graisse optique. Puis, chaque échantillon a été irradié avec un rayon gamma à 611 keV avec 137Cs, le spectre d'énergie de chaque échantillon a été déterminé, et la fluorescence émise et la résolution en énergie de chaque échantillon ont été évaluées. Le tableau 1 montre les résultats. Quand la fluorescence émise augmente, les performances de scintillateur de l'échantillon peuvent être considérées comme étant meilleures. Quand la valeur de la résolution 2865282 13 en énergie diminue, les performances de scintillateur de l'échantillon peuvent être considérées comme étant meilleures. 2865282 14 TABLEAU 1 Partie du lingot Echantillon Fluorescence Résolution monocristallin de laquelle n émise (valeur en énergie est extrait l'échantillon relative) (%) 1 390,28 9,47 2 412,80 7,16 3 390,00 9,57 4 427,87 7,55 406,52 8,88 Exemple 1 Extrémité supérieure du 6 417,88 8,58 cristal 7 400, 83 8,83 8 409,36 8,47 9 429,96 8,92 411,82 8,81 Moyenne 409,73 8,62 1 414,32 8,07 2 390,02 8,21 3 412,64 9,04 4 396,75 8,63 385,62 8,84 Exemple 2 Extrémité inférieure du 6 392,82 8,40 cristal 7 395, 41 8,79 8 396,44 8,96 9 383,92 8,78 406,10 10,08 Moyenne 397,40 8,78 Exemple comparatif 1 Tout d'abord, un liquide fondu a été obtenu dans le même processus et dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, à ceci près que de l'oxyde de hafnium n'a pas été placé dans le creuset. Ensuite, un ensemencement a été réalisé dans le même processus et dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. Puis, un lingot monocristallin ayant un diamètre de col de 8 mm a été tiré à une vitesse de tirage de 1 à 3 mm/h, 2865282 15 de manière à former une partie col. Ensuite, une partie cône (partie cylindrique) a été tirée. Ici, le tirage de la partie cylindrique a commencé depuis le point où son diamètre est devenu égal à 105 mm. Après la croissance de la partie cylindrique, le lingot monocristallin a été séparé du liquide fondu et le refroidissement a commencé. Après la fin du refroidissement, le monocristal résultant a été retiré. Dans le lingot monocristallin ainsi obtenu, le cristal avait une masse d'environ 19,0 kg, la partie cône avait une longueur d'environ 80 mm et la partie cylindrique avait une longueur d'environ 198 mm et un diamètre d'environ 120 mm. Puis, au moyen d'un spectromètre de masse ICP (nom de produit: SPQ9000 produit par Seiko Instruments Inc.), la teneur en cérium et la teneur en hafnium du cristal ainsi obtenu ont été déterminées. A titre de résultat de l'analyse, le rapport (n2/n3) entre la teneur n2 [mole] du centre luminogène (Ce) et la teneur n3 [mole] du gadolinium était d'environ 0,35 dans la partie supérieure du cristal et d'environ 0, 6 dans la partie inférieure du cristal. Le rapport (ni/n3) entre la teneur ni [mole] du Hf et la teneur n3 [mole] du gadolinium était inférieur à la limite de détection (inférieur à 1 ppm). Au moyen d'un dispositif de découpe à lame circulaire interne, le lingot monocristallin a été découpé en tranches rondes à des intervalles de 20 mrn. La lame utilisée dans le dispositif de découpe à lame circulaire interne était une lame sur laquelle du diamant naturel n 325 à n 400 avait été électrodéposé. Après avoir été découpé en tranches rondes, le monocristal résultant a été découpé avec une scie à bandes multiples à des écartements de 6 mm dans une direction perpendiculaire à la section transversale ronde, puis à des écartements de 4 mm dans une direction perpendiculaire aux sections transversales ainsi obtenues, de sorte que 10échantillons (du monocristal de scintillateur inorganique) ayant chacun sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle de dimensions 4 mm x 6 mm x 20 mm ont été découpés depuis chacune des extrémités supérieure et inférieure du cristal. La fluorescence émise et la résolution en énergie ont été 35 déterminées dans les 20 échantillons de scintillateurs inorganiques ainsi obtenus, par le procédé suivant. 2865282 16 Cinq surfaces parmi les six de chaque échantillon (ayant sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle) à l'exclusion d'une surface de dimensions 4 mm x 6 mm (appelée dans la suite "surface d'entrée de rayonnement") ont été recouvertes d'un ruban de polytétrafluoroéthylène (PTFE) comme matériau réfléchissant. Puis, la surface d'entrée de rayonnement non recouverte de ruban de PTFE dans chaque échantillon a été fixée à la surface photomultiplicatrice (surface de conversion photoélectrique) d'un photomultiplicateur R878 produit par Hamamaitsu Photonics K.K., avec de la graisse optique. Puis, chaque échantillon a été irradié avec un rayon gamma à 611 keV avec 137Cs, le spectre d'énergie de chaque échantillon a été déterminé, et la fluorescence émise et la résolution en énergie de chaque échantillon ont été évaluées. Le tableau 2 montre les résultats. 2865282 17 TABLEAU 2 Partie du lingot Echantillon Fluorescence Résolution monocristallin de laquelle n émise (valeur en énergie est extrait l'échantillon relative) (%) 1 340,68 8,74 2 356,23 8,86 3 343,97 10,69 4 346,63 9,36 346,31 8,63 Exemple 1 Extrémité supérieure du 6 343,99 8,55 cristal 7 377, 05 8,85 8 390,59 9,63 9 351,63 9,76 342,00 10,05 Moyenne 353,91 9,31 1 381,35 9,17 2 357,87 9,64 3 352,51 9,69 4 345,06 9,62 338,81 9,87 Exemple 2 Extrémité inférieure du 6 397,20 9,75 cristal 7 409, 14 10,13 8 342,63 8,71 9 347,98 8,85 359,79 9,88 Moyenne 363,23 9, 53 Les résultats montrés dans les tableaux 1 et 2 permettent de vérifier que le scintillateur inorganique de l'exemple 1 dans lequel le matériau de matrice comprend en outre du hafnium comme dopant en plus du cérium jouant le rôle de centre luminogène donne une valeur de fluorescence émise plus élevée et une valeur de résolution en énergie plus faible que le scintillateur inorganique de l'exemple comparatif 1. C'est-à- dire qu'il apparaît que, par rapport au scintillateur inorganique de 2865282 18 l'exemple comparatif 1, le scintillateur inorganique de l'exemple 1 donne d'excellentes performances de scintillateur et permet de raccourcir aisément et de manière fiable la durée de décroissance de fluorescence, tout en étant capable d'atteindre un rendement lumineux suffisant. Le scintillateur inorganique de la présente invention peut être utilisé comme scintillateur employé en PET et comme scintillateur pour étudier la physique des hautes énergies. 2865282 19 REVENDICATIONS 1. Scintillateur inorganique incluant un matériau de matrice comprenant un oxyde métallique et un centre luminogène constitué par Ce contenu dans le matériau de matrice, le scintillateur inorganique étant conçu pour scintiller en réponse à un rayonnement, caractérisé en ce que le matériau de matrice comprend en outre un dopant ayant une énergie d'ionisation tétravalente I [k]Émol-1] satisfaisant la condition représentée par l'expression (1) suivante: 3000I 4. Scintillateur inorganique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dopant est Hf. 5. Scintillateur inorganique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau de matrice a une composition chimique représentée par la formule générale (3) suivante et satisfait simultanément les conditions représentées par les expressions (4) à (6) suivantes: Ln2xSiyO(3x+2y) 0,9 x 1,1 0,9 6. Scintillateur inorganique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau de matrice a une composition chimique représentée 35 par la formule (7) suivante: (3) (4) (5) (6) Gd2SiO5 (7)