(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２で表され、ガンマ線により励起されて発する蛍光波長が２００〜３５０ｎｍであることを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．００２≦ｘ≦０．０２である。
【請求項２】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）ＡｌＯ３で表されることを特徴とするペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥはＬａ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３】
請求項２に記載のシンチレータ用単結晶において、
（ＰｒｘＬａ１−ｘ）ＡｌＯ３、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）ＡｌＯ３で表されることを特徴とするペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項４】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）２ＳｉＯ５で表されることを特徴とするケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥはＹ，Ｌａ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項５】
請求項４に記載のシンチレータ用単結晶において、
（ＰｒｘＹ１−ｘ）２ＳｉＯ５、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）２ＳｉＯ５で表されることを特徴とするケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項６】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）２Ｏ３で表されることを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥはＳｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項７】
請求項６に記載のシンチレータ用単結晶において、
（ＰｒｘＳｃ１−ｘ）２Ｏ３、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）２Ｏ３で表されることを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項８】
（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａ，Ｃｅから選ばれた１種または２種以上であり、
ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂのいずれか１種以上であり、
かつ
０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０である。
【請求項９】
請求項８に記載のシンチレータ用単結晶において、
ｐ＝０であり、
ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上であり、
ＭはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ｚｒ，Ｈｆのいずれか１種以上であることを特徴とするシンチレータ用単結晶。
【請求項１０】
請求項９に記載のシンチレータ用単結晶において、
ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶：
（但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌのいずれか１種以上であり、０．０００１≦ｗ＜０．３、０＜ｘ＜１０、０＜ｙ＜１０、０＜ｚ＜５０である）。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシンチレータ用単結晶において、
前記Ｍは、Ｋ（カリウム原子）であることを特徴とするシンチレータ用単結晶。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシンチレータ用単結晶において、
Ｋ（ＲＥ１−ｗＰｒｗ）３Ｆ１０で表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶：
（但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上の固溶体であり、０．０００１≦ｗ＜０．３である。）
【請求項１３】
請求項１０に記載のシンチレータ用単結晶において、
Ｂａｘ（ＲＥ１−ｗＰｒｗ）Ｆｚで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶：
（但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上の固溶体であり、０．０００１≦ｗ＜０．３である。）
【請求項１４】
ＰｒｗＭｘＦｚで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶：
（但し、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌのいずれか１種以上であり、０．０００１≦ｗ＜０．３、０＜ｘ＜１０、０＜ｚ＜５０である。）
【請求項１５】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のシンチレータ用単結晶において、
ＲＥはＹであることを特徴とするシンチレータ用単結晶。
【請求項１６】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のシンチレータ用単結晶において、
ＲＥはＹとＬｕの固溶体であることを特徴とするシンチレータ用単結晶。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか１項に記載のシンチレータ用単結晶において、
前記結晶は、マイクロ引き下げ法、チョコラルスキー法、ブリッジマン法、帯溶融法（ゾーンメルト法）、縁部限定薄膜供給結晶成長（ＥＦＧ法）のいずれかにより育成されたものであることを特徴とするシンチレータ用単結晶。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか１項に記載のシンチレータ用単結晶において、
Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）に対する絶対光収率比が１以上２５未満であることを特徴とするシンチレータ用単結晶。
【請求項１９】
ＰｒｘＲＥ１−ｘＶＯ４で表されることを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項２０】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）ＲＥ'Ｏ３で表されることを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥおよびＲＥ'は互いに異なるＬａ，Ｇｄ，Ｙ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項２１】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）２Ｓｉ２Ｏ７で表されることを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項２２】
（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表される組成の融液に、取り込み目標とするＰｒ量の５〜１５倍のＰｒ量となるようにＰｒを仕込み、モリブデン（Ｍｏ）坩堝もしくは、イリジウム（Ｉｒ）坩堝、もしくはＩｒとレニウム（Ｒｅ）との合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とするシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａ，Ｃｅから選ばれた１種または２種以上であり、
ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂのいずれか１種以上であり、
かつ
０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０または１である。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、ｐ＝１であることを特徴とするシンチレータ用単結晶の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．０２であり、Ｇａの濃度ｙの範囲は０≦ｙ≦１である。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＹ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．０２である。
【請求項２６】
請求項２４に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）３Ｇａ５Ｏ１２で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．０２である。
【請求項２７】
請求項２３に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）ＡｌＯ３で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：  
但し、ＲＥはＹ，Ｌａ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項２８】
請求項２７に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＹ１−ｘ）ＡｌＯ３、（ＰｒｘＬａ１−ｘ）ＡｌＯ３、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）ＡｌＯ３で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項２９】
請求項２３に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）２ＳｉＯ５で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｌａ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、
前記融液は、（ＰｒｘＹ１−ｘ）２ＳｉＯ５、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）２ＳｉＯ５で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とするケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３１】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）２Ｏ３で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有する融液から、Ｒｅ坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、前記融液は、（ＰｒｘＹ１−ｘ）２Ｏ３、（ＰｒｘＳｃ１−ｘ）２Ｏ３、（ＰｒｘＬａ１−ｘ）２Ｏ３、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）２Ｏ３で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３３】
請求項２２に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、ｐ＝０であることを特徴とするシンチレータ用単結晶の製造方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載のシンチレータ用単結晶の製造方法において、ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚで表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｗ〜１５ｗのＰｒ濃度を有する融液から、マイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とするシンチレータ用単結晶の製造方法：
（但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌのいずれか１種以上であり、０．０００１≦ｗ＜０．３、０＜ｘ＜１０、０＜ｙ＜１０、０＜ｚ＜５０である）。
【請求項３５】
（ＰｒｘＹ１−ｘ）３（Ａｌ１−ｙＳｃｙ）５Ｏ１２、（ＰｒｘＬｕ１−ｘ）３（Ａｌ１−ｙＳｃｙ）５Ｏ１２で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有する融液から、Ｍｏ坩堝もしくは、Ｉｒ坩堝、もしくはＩｒとＲｅとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３であり、Ｓｃの濃度ｙの範囲は０≦ｙ≦０．４である。
【請求項３６】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）３（Ｍ１ｙＭ２１−２ｙＭ３ｙ）５Ｏ１２で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有する融液から、Ｍｏ坩堝もしくは、Ｉｒ坩堝、もしくはＩｒとＲｅとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｍ１はＭｇ，Ｃａ，Ｓｒから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｍ２はＡｌ，Ｇａ，Ｓｃから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｍ３はＺｒ，Ｈｆから選ばれた１種又は２種以上の金属であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３であり、濃度ｙの範囲は０≦ｙ≦０．５である。
【請求項３７】
ＰｒｘＲＥ１−ｘＶＯ４で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有する融液から、Ｍｏ坩堝もしくは、Ｉｒ坩堝、もしくはＩｒとＲｅとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３８】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）ＲＥ'Ｏ３で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有する融液から、Ｍｏ坩堝もしくは、Ｉｒ坩堝、もしくはＩｒとＲｅとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥおよびＲＥ'は互いに異なるＬａ，Ｇｄ，Ｙ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項３９】
（ＰｒｘＲＥ１−ｘ）２Ｓｉ２Ｏ７で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのＰｒ濃度を有する融液から、Ｍｏ坩堝もしくは、Ｉｒ坩堝、もしくはＩｒとＲｅとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法：
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３である。
【請求項４０】
請求項８〜１７のいずれか１項に記載のシンチレータ用単結晶よりなるシンチレータを有し、放射線を検出する放射線検出部と、前記放射線検出部にて放射線が検出された結果出力される蛍光を受光する受光部とを組み合わせてなることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４１】
請求項４０に記載の放射線検出器を備えたことを特徴とする放射線検査装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の放射線検査装置において、
前記シンチレータ用単結晶の蛍光成分のうちの少なくとも一つの減衰時間が室温にて１ｎｓｅｃ〜３００ｎｓｅｃであることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項４３】
請求項４１に記載の放射線検査装置において、
前記放射線検査装置は、陽電子放出核種断層撮影装置（ＰＥＴ）であることを特徴とする医用画像処理装置用の放射線検査装置。
【請求項４４】
請求項４３に記載の医用画像処理装置用の放射線検査装置において、
前記ＰＥＴは、二次元型ＰＥＴ、三次元型ＰＥＴ、タイム・オブ・フライト（ＴＯＦ）型ＰＥＴ、深さ検出（ＤＯＩ）型ＰＥＴ、もしくはそれらの組み合わせ型であることを特徴とする医用画像処理装置用の放射線検査装置。
【請求項４５】
請求項４１に記載の放射線検査装置において、
前記放射線検査装置は単体、又は磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）、コンピューター断層撮影装置（ＣＴ）、シングルフォトン断層法（ＳＰＥＣＴ）のいずれか、もしくは組み合わせ型であることを特徴とする医用画像処理装置用の放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラセオジム（Ｐｒ）を含むシンチレータ用単結晶及びその製造方法、並びに当該シンチレータ用単結晶を用いた放射線検出器及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出核種断層撮影装置（ＰＥＴ）装置においては、比較的エネルギーの高いガンマ線（消滅ガンマ線：５１１ＫｅＶ）が同時計数により検出されるため、感度が高くかつ高速応答が得られるシンチレーション検出器が採用されてきた。検出器特性には、高計数率特性や偶発同時計数ノイズ除去のための高い時間分解能が要求され、さらに体内からの散乱線除去のためエネルギー分解能が良いことも望まれる。 【０００３】
そこで、これらの要求を満たす検出器に適するシンチレータとして、検出効率の点から密度が高く原子番号が大きいこと（光電吸収比が高いこと）、高速応答の必要性や高エネルギー分解能の点から発光量が多く、蛍光寿命（蛍光減衰時間）の短いことが望まれる。また、近年のシステムでは多層化・高分解能化のため、多量のシンチレータを微細で細長い形状で稠密に並べる必要から、取り扱い易さ、加工性、さらには価格も重要な選定要因となっている。【０００４】
Ｔｌ：ＮａＩは、発光量が多く比較的安価なため、シンチレーション検出器に最も一般的に使用されていたが、低密度ゆえ、検出器の感度向上が期待できないことに加え、潮解性による取り扱いにくさから、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）に取って代わられた。【０００５】
ＢＧＯは、波長４９０ｎｍ，屈折率は２．１５、密度は７．１３ｇ／ｃｍ３でＴｌ：ＮａＩの２倍の密度を持つため、ガンマ線に対してより高い線エネルギー吸収係数をもっている。また、Ｔｌ：ＮａＩには吸湿性があるのに対して、ＢＧＯは吸湿性がなく、加工し易い利点もある。欠点としては、ＢＧＯの蛍光変換効率がＴｌ：ＮａＩのそれの８％と小さいので、ガンマ線に対する光出力はＴｌ：ＮａＩより小さく、またエネルギー分解能は１ＭｅＶのガンマ線に対してＴｌ：ＮａＩは７％に対して、ＢＧＯでは１５％である。また蛍光減衰時間が３００ｎｓｅｃ程度と非常に長いなどの欠点もある。【０００６】
Ｃｅ：Ｇｄ２ＳｉＯ５（Ｃｅ：ＧＳＯ）は、我が国で開発されたもので、ＢＧＯと比べ検出感度ではやや劣るが、密度（６．７１ｇ／ｃｍ３）、光量（ＢＧＯの２倍）、応答速度（３０〜６０ｎｓｅｃ
）、放射線耐性（＞１０５ｇｒａｙ）ともにバランスのとれた高性能シンチレータである。しかしながら、やや遅い立ち上がり、放射線に対するｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ（照射によって光量が増加する性質）、強い劈開性といった問題も有する。【０００７】
現在、最先端とされるシンチレータ結晶はＣｅ添加Ｌｕ２ＳｉＯ５（Ｃｅ：ＬＳＯ）であり、高密度（〜７．３９ｇ／ｃｍ３）・短寿命（約５０ｎｓｅｃ）・高発光量（ＢＧＯの３倍以上）という優れたシンチレータ特性を有する。このＬＳＯ結晶はチョコラルスキー法で作製可能であるため、ＣＴＩ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｉｎｃ．（ＣＴＩ）、Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．（ＣＰＩ）など、米国企業を中心に数百億円の市場を有する。しかしながら、一方で、２１５０℃という極めて高い融点と線膨張係数の異方性が高いなどの特徴から、製造・加工のコストが高く、歩留まりも悪いという問題を抱えている。一般に高融点酸化物単結晶の融液成長にはイリジウム（Ｉｒ）という金属が坩堝材として用いられるが、２０００℃を超える温度は、Ｉｒの軟化温度に近いため、ＬＳＯの結晶製造には極めてシビアな温度制御が要求される。加えて、Ｉｒ坩堝の使用可能寿命も短いため、膨大な坩堝改鋳費用も製造メーカーにとって大きな負担となっている。更に、この超高温を実現するために高周波発振機も高出力が必要となるため、総じてランニングコストが高くなってしまっている。【０００８】
一方、シンチレータ用発光材料として使用されているＣｅ：ＧＳＯ、Ｃｅ：ＬＳＯは、発光元素であるＣｅが多量に含まれる方が発光量は増えるが、数％を超えるとコンセントレーションクエンチング（濃度消光）が顕著となり、シンチレータ効果を示さなくなってしまう。【０００９】
更に、Ｃｅは希土類イオンの中でもＬａに次いで大きく、母結晶における代表的な希土類イオン（Ｙ, Ｇｄ, Ｌu）と比して有意に大きいため、Ｃｅの実効偏析係数が１から大きくずれてしまう。すなわち、育成方向に沿ったＣｅの組成変動が避けられない。この現象は、蛍光減衰時間、発光量等の物性値を変化させてしまう原因となり、高精度仕様のＰＥＴ等に用いる際に大きな問題となっている。【００１０】
このような中で、現在、コストも含め、一層高いエネルギー吸収係数を有し、エネルギー分解能や時間分解能、すなわち単位時間でのサンプリング数の増加の実現の高い次世代シンチレータの開発が望まれている（特許文献１）。【００１１】
一方、医療用画像装置においても、PETのみならず、X線CTの重要性も高い。また、非破壊検査全般も考慮に入れると、X線CT、放射線透過検査用のシンチレータ結晶も重要度が高い。これらの目的のシンチレータ結晶はＣｅ：ＧＳＯ、Ｃｅ：ＬＳＯなどのように短蛍光寿命であることよりもＴｌ：ＮａＩやCsIのように高発光量であることが望まれる。【００１２】
この観点からは、現在、コストが低く、高いエネルギー吸収係数を有し、高発光量の次世代シンチレータの開発が望まれている。
【特許文献１】特開２００１−７２９６８号公報
【発明の開示】
【００１３】
本発明は前記のような問題点を解決するために提案されたもので、その目的とするところは、ＢＧＯ以上の特性を有し、更にはＧＳＯ（高密度（６．７１Ｋｇ／ｃｍ３以上））でNaI以上の高発光量（ＢＧＯの５倍以上））・短寿命（６０ｎｓｅｃ以下）・高発光量（ＢＧＯの２倍以上））と同等以上の物性を有しつつ、製造コストの低減を実現することである。さらには、このように優れたシンチレータ材料を、GSO、LSOに比して結晶成長の容易な酸化物材料、または酸化物材料よりも融点の低いフッ化物材料で達成することが目的とするところである。
【００１４】
上述の課題を解決するために、本発明者等が鋭意研究を行ったところ、いくつかのPrを含む単結晶においてPr(III)の5d-4f間の遷移に伴うと推察される発光が確認された。
これらの単結晶は、高絶対光収率且つ、高発光量で短蛍光寿命（減衰時間）を達成し、本発明を為すに至った。
【００１５】
すなわち、本発明に係るシンチレータ用単結晶は、（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶である：
（但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａから選ばれた１種または２種以上であり、
ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆのいずれか１種以上であり、
かつ
０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０または１である。）
また、本発明に係るシンチレータ用単結晶は、（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶である：
（但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａ，Ｃｅから選ばれた１種または２種以上であり、
ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆのいずれか１種以上であり、
かつ
０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０である。）
【００１６】
また、このシンチレータ用単結晶は、ガンマ線により励起されて発する蛍光波長が２００〜３５０ｎｍであってもよい。
【００１７】
本発明のシンチレータ用単結晶は、蛍光減衰時間は３００ｎｓｅｃ以下（発光のピークは３００ｎｍ付近）であることから、蛍光測定のためのサンプリング時間が短くて済み、高時間分解能、すなわちサンプリング間隔の低減が期待出来る。高時間分解能が実現されると、単位時間でのサンプリング数を増加させることが可能になる。
このような短寿命の発光を有するシンチレータ用単結晶はPET、SPECT用の高速応答の放射線検出のためのシンチレータとしての利用が期待される。
【００１８】
本発明によれば、ＢＧＯ以上の特性を有し、更にはGSOと同等以上の物性を有する酸化物シンチレータ結晶を見出した。また、これらの結晶は、ＮａＩ以上の特性を有することを見出した。また、これらの結晶は線膨張係数の異方性がGSO、LSOに比して小さく、単結晶成長が容易である。
【００１９】
また、本発明によれば、ＢＧＯ以上の特性を有し、更にはＧＳＯと同等以上の物性を有するフッ化物シンチレータ結晶も見出した。また、低融点（〜１３５０℃）であるため、結晶の製造にかかる電力量、冷却水量等の減少が期待される。また、坩堝材として、ＰｔやＩｒも使用可能であるが、それらに比して安価なカーボン坩堝も使用可能であり、この点も製造コストの低減に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００２１】
【図１】本発明の実施例に係る（Pr0.001Y0.999）3Al5O12単結晶  (Pr0.1％：YAG)の結晶を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る（Pr0.002Y0.998）3Al5O12単結晶  (Pr0.2％：YAG)の結晶を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る（Pr0.001Lu0.999）3Al5O12単結晶  (Pr0.1％：LuAG)の結晶を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る（Pr0.002Lu0.998）3Al5O12単結晶  (Pr0.2％：LuAG)の結晶を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る（Pr0.002Y0.998）3Al5O12単結晶  (Pr0.2％：YAG)の結晶を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係る（Pr0.002Lu0.998）3Al5O12単結晶  (Pr0.2％：LuAG)の結晶を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る（Pr0.002Y0.998）２SiO５単結晶  (Pr0.2％：YSO)の結晶を示す図である。ＢＧＯの発光ピークを10倍に拡大して比較している。
【図８】Pr0.1％：YAG、Pr0.2％：YAGおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅで測定した結果のプロファイルを示すグラフである。ＢＧＯの発光ピークを10倍に拡大して比較している。
【図９】Pr0.1％：LuAG、Pr0.2％：LuAGおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅで測定した結果のプロファイルを示すグラフである。ＢＧＯの発光ピークを10倍に拡大して比較している。
【図１０】Pr0.2％：YSOおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅで測定した結果のプロファイルを示すグラフである。ＢＧＯの発光ピークを10倍に拡大して比較している。
【図１１】Pr0.2％：YAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）のプロファイルを示すグラフである。11.5nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図１２】Pr0.2％：LuAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）のプロファイルである。17nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図１３】Pr0.2％：YSOにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）のプロファイルである。11.5nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【００２２】
【図１４】本発明の実施例に係るマイクロ引下げ法にて作製した（Pr0.002Y0.998）3(Sc0.01Al0.99)5O12単結晶  (Pr0.2％, Sc1%：YAG)を示す図である。
【図１５】本発明の実施例に係る（Pr0.002Lu0.998）3(Sc0.01Al0.99)5O12単結晶  (Pr0.2％, Sc1%：LuAG)を示す図である。
【図１６】本発明の実施例に係る（Pr0.002Lu0.998）3(Mg0.05Al0.90Hf0.05)5O12単結晶  (Pr0.2％, Mg5%, Hf5%：LuAG)を示す図である。
【図１７】本発明の実施例に係る（PrY）2O3単結晶  (Pr1％仕込み：Y2O3)を示す図である。
【図１８】本発明の実施例に係る（PrY）AlO3単結晶  (Pr1％仕込み：YAP)を示す図である。
【図１９】本発明の実施例に係る（PrLu）VO4単結晶  (Pr1％仕込み：LuVO4)を示す図である。
【図２０】本発明の実施例に係る（Pr0.002La0.998）LuO3単結晶  (Pr0.2％：LaLuO3)を示す図である。
【図２１】本発明の実施例に係る（Pr0.002Lu0.998）２Si2O7単結晶  (Pr0.2％：Lu2Si2O7)を示す図である。
【図２２】Pr0.2％, Sc1%：YAG：Pr0.2％, Sc1%：LuAG：Pr0.2％, Mg5%, Hf5%；LuAGおよびＢＧＯにおけるＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（X線励起：CuKα）のプロファイルを示すグラフである。
【図２３】Pr1%（仕込み）：Y2O3におけるＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（X線励起：CuKα）のプロファイルを示すグラフである。
【図２４】Pr1%（仕込み） :YAPにおけるＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（X線励起：CuKα）のプロファイルを示すグラフである。
【図２５】Pr1%（仕込み）:YVO4におけるＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（X線励起：CuKα）のプロファイルを示すグラフである。
【図２６】Pr0.2% :LaLuO3におけるＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（X線励起：CuKα）のプロファイルを示すグラフである。
【図２７】Pr0.2% :Lu2Si2O7におけるＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（X線励起：CuKα）のプロファイルを示すグラフである。
【図２８】Pr0.2％：YAG、Pr0.2％：LuAGおよびＢＧＯのγ線励起による発光量を測定した結果である。Pr0.2％：YAGでBGOの二倍、Pr0.2％：LuAGでBGOの三倍という高発光量が観測された。
【図２９】Pr0.2％, Sc1%：YAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescencedecay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。12.6nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３０】Pr0.2％, Sc1%：LuAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。21.3nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３１】Pr0.2％, Mg5%, Hf5%：LuAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。21.7nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３２】Pr1％（仕込み）：Y2O3における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。21.5nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３３】Pr1％（仕込み）：YAPにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。11.2nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３４】Pr1％（仕込み）：YVO4における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。22.0nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３５】Pr0.2％：LaLuO3における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。6.7nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図３６】Pr0.2％：Lu2Si2O7における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。26.1nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【００２３】
【図３７】本発明による、マイクロ引下げ法にて作成して、ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ（Ｍ＝Ｋ、ＲＥ＝Ｙ）の結晶写真の一例である。
【図３８】本発明による、マイクロ引下げ法にて作成して、ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ（Ｍ＝Ｋ、ＲＥ＝ＹおよびＬｕ）の結晶写真の一例である。
【図３９】Ｋ（ＰｒＹ）3Ｆ10（Ｐｒ１％仕込み：ＫＹＦ）の発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果のプロファイルを示すグラフである。図４０と比較すると、ピークトップはＢＧＯの３．５倍の高発光量であった。
【図４０】ＢＧＯの発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果のプロファイルを示すグラフである。
【図４１】Ｋ（ＰｒＹ）3Ｆ10（Ｐｒ１％仕込み：ＫＹＦ）結晶の２４０ｎｍにおける蛍光減衰時間を、Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果のプロファイルを示すグラフである。２０ｎｓｅｃという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。
【図４２】従来のガドリニウム・ガリウム・ガーネット型酸化物の単結晶にて、発光特性のプロファイルを示すグラフである。
【図４３】本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るシンチレータ用単結晶は、一般式（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶である：（但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａから選ばれた１種または２種以上であり、ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂのいずれか１種以上であり、かつ、０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０または１である。）
本発明の別の実施形態に係るシンチレータ用単結晶は、一般式（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表されることを特徴とするシンチレータ用単結晶である：（但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａ，Ｃｅから選ばれた１種または２種以上であり、ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂのいずれか１種以上であり、かつ０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０である。）【００２５】
本実施形態においては、Prを含むシンチレータ用単結晶により、Prの5d-4f間の遷移に伴う発光を用いていると推察されており、それにより、絶対光収率をＢＧＯの８２００光子／ＭｅＶより大幅に向上させることを可能としている。【００２６】
また、このシンチレータ用単結晶は、ガンマ線により励起されて発する蛍光波長が２００〜３５０ｎｍ、好ましくは２００〜３１０ｎｍであると、高速応答の放射線検出の用途に好適に用いることができる。【００２７】
このようなシンチレータ用単結晶としては、酸化物単結晶およびフッ化物単結晶が挙げられる。【００２８】
本実施形態の酸化物のシンチレータ用単結晶は、上述の一般式で表されるシンチレータ用単結晶において、ｐ＝１であり、ＲＥはY, La, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、ＭはAl, Gaから選ばれた少なくとも１種であり、（ａ，ｂ，ｃ）は、それぞれ（３，５，１２）、（１，１，３），（２，１，５）のいずれかであることを特徴としている。【００２９】
このような酸化物のシンチレータ用単結晶の第１の実施形態は、(PrxRE1-x)3(Al1-yGay)5O12で表されることを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶である。
但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上である。また、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．０２であり、好ましくは０．００１≦ｘ≦０．０２、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２、さらに好ましくは０．００２≦ｘ≦０．００３である。また、Gaの濃度ｙの範囲は０≦ｙ≦１、好ましくは０≦ｙ≦０．２５または０．７５≦ｙ≦１、より好ましくはｙ＝０または１である。【００３０】
このようなガーネット型酸化物のシンチレータ単結晶としては、具体的には、(PrxY1-x)3Al5O12、(PrxLu1-x)3Al5O12で表されるガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶（但し、Prの濃度ｘの範囲は上述したとおりである）、(PrxRE1-x)3Ga5O12で表されるガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶（但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度ｘの範囲は上述したとおりである）などが挙げられる。【００３１】
また、酸化物のシンチレータ用単結晶の第２の実施形態は、(PrxRE1-x)AlO3で表されることを特徴とするペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶である。
但し、ＲＥはY, La, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上である。また、Prの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００３２】
このようなペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶としては、例えば(PrxY1-x)AlO3、(PrxLa1-x)AlO3、(PrxLu1-x)AlO3で表されるペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶（但し、Prの濃度ｘの範囲は上述したとおりである）が挙げられる。【００３３】
また、上述したペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶の一般式には包含されないが、AlのサイトがLuに置き換わったものも使用でき、このようなものとしては例えば(PrxLa1-x)LuO3が挙げられる。【００３４】
また、酸化物のシンチレータ用単結晶の第３の実施形態は、(PrxRE1-x)2SiO5で表されることを特徴とするケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶である。
但し、ＲＥはY, La, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上である。また、Prの濃度ｘの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００３５】
このようなケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶としては、例えば(PrxY1-x)2SiO5、(PrxLu1-x)2SiO5で表されるケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶（但し、Prの濃度ｘの範囲は上述したとおりである）が挙げられる。【００３６】
また、本実施形態の他の酸化物のシンチレータ用単結晶は、上述の一般式で表されるシンチレータ用単結晶において、ｐ＝１であり、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、ＭはAl, Ga, Mg, Ca, Sr, Sc, Zr, Hfから選ばれた少なくとも１種であり、（ａ，ｂ，ｃ）は、それぞれ（３，５，１２）であることを特徴としている。【００３７】
このような酸化物のシンチレータ用単結晶としては、(PrxY1-x)3(Al1-yScy)5O12、(PrxLu1-x)3(Al1-yScy)5O12で表されるガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶が挙げられる。但し、Prの濃度ｘの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２であり、Scの濃度yの範囲は０≦y≦０．４、好ましくは０≦ｙ０．０１である。  【００３８】
また、さらには、(PrxRE1-x)3(M1yM21-2yM3y)5O12で表されるガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶を好適に用いることもできる。但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、M1はMg, Ca, Srから選ばれた１種又は２種以上であり、M2はAl, Ga, Scから選ばれた１種又は２種以上であり、M3はZr, Hfから選ばれた１種又は２種以上の金属であり、Prの濃度ｘの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２であり、濃度yの範囲は０≦y≦０．５、好ましくは０≦ｙ≦０．１である。【００３９】
また、酸化物のシンチレータ用単結晶としては、下記に示す希土類酸化物のシンチレータ用単結晶も使用することができる。【００４０】
このような希土類酸化物のシンチレータ用単結晶としては、(PrxRE1-x)2O3で表される希土類酸化物のシンチレータ用単結晶を用いることができる。但し、ＲＥはY, Sc, La, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００４１】
このような希土類酸化物のシンチレータ用単結晶としては、具体的には、(PrxY1-x)2O3、(PrxSc1-x)2O3、(PrxLa1-x)2O3、(PrxLu1-x)2O3で表される希土類酸化物のシンチレータ用単結晶（但し、Prの濃度ｘの範囲は上述したとおりである）が挙げられる。【００４２】
さらに、他の希土類酸化物のシンチレータ用単結晶としては、PrxRE1-xVO4で表される希土類酸化物のシンチレータ用単結晶を用いることができる。但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度ｘの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００４３】
さらに、他の希土類酸化物のシンチレータ用単結晶としては、(PrxRE1-x)RE’O3で表される希土類酸化物のシンチレータ用単結晶を用いることができる。但し、ＲＥおよびＲＥ’は互いに異なるLa, Gd, Y, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００４４】
また、さらに他の希土類酸化物のシンチレータ用単結晶としては、(PrxRE1-x)2Si2O7で表される希土類酸化物のシンチレータ用単結晶を用いることができる。但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度ｘの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００４５】
本実施形態のフッ化物のシンチレータ用単結晶は、上述の一般式で表されるシンチレータ用単結晶において、ｐ＝０である。また、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上であり、中でも特にＹ，Ｙｂ，またはＬｕが好ましい。ＭはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ｚｒ，Ｈｆのいずれか１種以上であることを特徴としている。【００４６】
このようなフッ化物のシンチレータ用単結晶の第１の実施形態は、ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚで表されるシンチレータ用単結晶である。  但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上である。また、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌのいずれか１種以上である。また、ｗ、ｘ、ｚは、それぞれ０．０００１≦ｗ＜０．３、０＜ｘ＜１０、０＜ｙ＜１０、０＜ｚ＜５０である。  【００４７】
このようなフッ化物のシンチレータ用単結晶としては、前記のフッ化物のシンチレータ用単結晶の一般式において、Ｍが、Ｋ（カリウム原子）であるものが挙げられ、具体的には、Ｋ(ＲＥ1-wＰｒｗ)３Ｆ１０で表されるシンチレータ用単結晶（但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上の固溶体であり、０．０００１≦ｗ＜０．３である。）  【００４８】
また、フッ化物のシンチレータ用単結晶としては、具体的には、Ｂａx(ＲＥ1-wＰｒw)Ｆzで表されるシンチレータ用単結晶が挙げられる（但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上の固溶体であり、０．０００１≦ｗ＜０．３である。）  【００４９】
これらのフッ化物のシンチレータ用単結晶において、ＲＥがＹ、またはＹとＬｕとの固溶体である単結晶が好ましい。  【００５０】
また、他のフッ化物のシンチレータ用単結晶としては、具体的には、ＰｒｗＭｘＦｚで表されるシンチレータ用単結晶が挙げられる（但し、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌのいずれか１種以上であり、０．０００１≦ｗ＜０．３、０＜ｘ＜１０、０＜ｚ＜５０である。）  【００５１】
上述した本実施形態のＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ或いは、ＰｒｗＭｘＦｚで表されるフッ化物のシンチレータ用単結晶の中でも、（Ｐｒｗ（Ｌｕ，Ｙ）１−ｗ）ＫＦ１０、（Ｐｒｗ（Ｇｄ，Ｙ）１−ｗ）ＫＦ１０、（ＰｒｗＲＥ１−ｗ）ＢａｘＦｚ、（ＰｒｗＹｂ２−ｗ）ＢａＦ８、あるいはＢａ２（ＰｒｗＹｂ１−ｗ）Ｆ７であることが特に好ましく、具体的には、以下のものが挙げられる。  【００５２】
Ｋ（Ｙ０．９９Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、Ｋ（Ｙ０．５９Ｙｂ０．４Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、Ｋ（Ｙ０．５９Ｇｄ０．４Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、Ｋ（Ｙ０．５９Ｌｕ０．４Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、Ｂａ（Ｙ０．９７Ｐｒ０．０３）２Ｆ８、Ｃｓ３（Ｙ０．９９Ｐｒ０．０１）Ｆ６、Ｃｓ３（Ｙ０．９９Ｐｒ０．０１）Ｆ６、Ｂａ（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）Ｆ８、Ｌｉ（Ｌｕ０．９５Ｐｒ０．０５）Ｆ４、Ｋ（Ｙ０．８９Ｃｅ０．１０Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、Ｋ（Ｙ０．８９Ｌａ０．１０Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、（Ｙ０．８９Ｇｄ０．１０Ｐｒ０．０１）３Ｆ１０、Ｐｒ０．０１Ｍｇ０．９９Ｆ２．０１、Ｐｒ０．０３Ｃａ０．９７Ｆ２．０３、Ｐｒ０．０５Ｓｒ０．９５Ｆ２．０５、Ｐｒ０．００１Ｂａ０．９９９Ｆ２．００１、Ｐｒ０．０１Ｍｎ０．９９Ｆ２．０１、Ｐｒ０．００１ＬｉＣａＡｌＦ６、Ｐｒ０．００１ＬｉＳｒＡｌＦ６、Ｐｒ０．００１ＮａＣａＡｌＦ６、Ｐｒ０．００１ＢａＭｇＦ４、Ｂａ２(Ｐｒ０．０１Ｌａ０．９９)Ｆ７、Ｂａ２(Ｐｒ０．０１Ｃｅ０．９９)Ｆ７、Ｂａ２(Ｐｒ０．０１Ｇｄ０．９９)Ｆ７、Ｂａ２(Ｐｒ０．０１Ｙｂ０．９９)Ｆ７、Ｂａ２(Ｐｒ０．０１Ｌｕ０．９９)Ｆ７、Ｂａ２(Ｐｒ０．０１Ｙ０．９９)Ｆ７、Ｂａ(Ｐｒ０．０１Ｙｂ１．９９)Ｆ８、ＫＬｕ３Ｆ１０など。  【００５３】
また、本実施形態のＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ或いは、ＰｒｗＭｘＦｚで表されるフッ化物のシンチレータ用単結晶の組成において、絶対光収率（光子／ＭｅＶ）は、１０００〜２０００００（光子／ＭｅＶ）程度が可能であるが、好ましくは、８０００〜２０００００（光子／ＭｅＶ）、さらに特に好ましくは、８００００〜２０００００（光子／ＭｅＶ）、その中でも８０００〜１２００００（光子／ＭｅＶ）が好ましく、さらに好ましくは、１６０００〜８００００（光子／ＭｅＶ）であり、非常に高発光量を持ったフッ化物シンチレータ結晶である。つまり、ＢＧＯに対する絶対光収率比が、０．１２５〜２５倍、好ましくは１〜２５倍、さらに特に好ましくは１０〜２５倍である。また、エネルギー遷移による蛍光寿命の長時間化との関連性を考慮に入れた技術効果の観点からは、１〜１５倍が好ましく、２〜１０倍がさらに好ましい。  【００５４】
さらに、ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ或いは、ＰｒｗＭｘＦｚで表されるフッ化物のシンチレータ用単結晶の組成において、Ｐｒの濃度ｗの範囲は０．０００１≦w＜０．３０００、好ましくは０．００１０≦w＜０．０５００、より好ましくは０．００２０≦w≦０．０２００である。なお、ｘ，ｙ，ｚは結晶組成により任意に決まるため、特に制限は無いが、０＜ｘ＜１０．００００好ましくは０＜ｘ＜４．００００，０＜ｙ＜１０．００００好ましくは０＜ｙ＜４．００００，０＜ｚ＜５０．００００好ましくは０＜ｚ＜２０．００００である。具体的には、ＭがＫの場合、好ましくは、ｘ＝１，ｙ＝３， ｚ＝１０、すなわち、Ｋ(ＰｒｗＲＥ１‐ｗ)３Ｆ１０が好ましい。この場合もＰｒの濃度ｗの範囲は０．０００１≦w＜０．３０００、好ましくは０．００１０≦w＜０．０５００、より好ましくは０．００２０≦w≦０．０２００であり、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｙ，Ｙｂから選ばれた１種又は２種以上の希土類元素であるが、その中でも特にＹ、Ｇｄ、Ｙｂ、又はＬｕが好ましい。  【００５５】
ＭがＢａの場合、好ましくは、ｘ＝２， ｙ＝１， ｚ＝７もしくは、ｘ＝１， ｙ＝２， ｚ＝８すなわち、Ｂａ２(ＰｒｗＲＥ１‐ｗ)Ｆ７もしくはＢａ(ＰｒｗＲＥ１‐ｗ) ２Ｆ８が好ましい。この場合もＰｒの濃度ｗの範囲は０．０００１≦w＜０．３０００、好ましくは０．００１０≦w＜０．０５００、より好ましくは０．００２０≦w≦０．０２００であり、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｙ，Ｙｂから選ばれた１種又は２種以上の希土類元素であるが、その中でも特にＹ、Ｇｄ、Ｙｂ、又はＬｕが好ましい。【００５６】
次に、本発明に係る酸化物またはフッ化物のシンチレータ用単結晶の製造方法について説明する。
本実施形態の製造方法は、（ＰｒＲＥ）ａＭｂ（ＯｐＦ１−ｐ）ｃで表される組成の融液に、取り込み目標とするＰｒ量の５〜１５倍のＰｒ量となるようにＰｒを仕込み、モリブデン（Ｍｏ）坩堝もしくは、イリジウム（Ｉｒ）坩堝、もしくはＩｒとレニウム（Ｒｅ）との合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴としている。
但し、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａから選ばれた１種または２種以上であり、ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂのいずれか１種以上であり、かつ、０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０または１である。あるいは、ＲＥはＹ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｌａ，Ｃｅから選ばれた１種または２種以上であり、ＭはＡｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｐｂのいずれか１種以上であり、かつ、０＜ａ＜１０、０＜ｂ＜１０、０＜ｃ＜５０であり、ｐは０である。【００５７】
ここで、このシンチレータ用単結晶の製造方法において、上述の一般式で表される融液の組成で、ｐ＝１としたとき、酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法となる。【００５８】
この製造方法としては、具体的には、前記融液を、(PrxRE1-x)3(Al1-yGay)5O12で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有するようにするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法が挙げられる。
但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．０２であり、好ましくは０．００１≦ｘ≦０．０２、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２、さらに好ましくは０．００２≦ｘ≦０．００３である。また、Gaの濃度ｙの範囲は０≦ｙ≦１、好ましくは０≦ｙ≦０．２５または０．７５≦ｙ≦１、より好ましくはｙ＝０または１である。【００５９】
このようなガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法においては、融液が (PrxY1-x)3Al5O12、(PrxLu1-x)3Al5O12で表される組成、(PrxRE1-x)3Ga5O12で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有することが好ましい。但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上である。Prの濃度xの範囲は上述したとおりである。【００６０】
また、前記の製造方法としては、具体的には、前記融液を、(PrxRE1-x)AlO3で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有するようにするペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法が挙げられる。
但し、ＲＥはY, La, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上である。また、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００６１】
このようなペロブスカイト型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法においては、融液が(PrxY1-x)AｌO3、(PrxLa1-x)AｌO3、(PrxLu1-x)AｌO3で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有することが好ましい。但し、Prの濃度xの範囲は上述したとおりである。【００６２】
また、前記の製造方法としては、具体的には、前記融液を、(PrxRE1-x)2SiO5で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有するようにするケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法が挙げられる。
但し、ＲＥはY, La, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上である。また、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００６３】
このようなケイ酸塩酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法において、融液が(PrxY1-x)2SiO5、(PrxLu1-x)2SiO5で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有することが好ましい。但し、Prの濃度xの範囲は上述したとおりである。【００６４】
また、本実施形態は、(PrxRE1-x)2O3で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有する融液から、Re坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法である。
但し、ＲＥはY, Sc, La, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３、好ましくは０．００１≦ｘ＜０．０５、より好ましくは０．００２≦ｘ≦０．０２である。【００６５】
このような希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法においては、前記融液を、(PrxY1-x)2O3、(PrxSc1-x)2O3、(PrxLa1-x)2O3、(PrxLu1-x)2O3で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有するようにしてもよい（但し、Prの濃度xの範囲は上述したとおりである）。【００６６】
さらに、本実施形態の酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法には、以下に挙げるものも含まれる。【００６７】
（１）(PrxY1-x)3（Al1-yScy）5O12、(PrxLu1-x)3（Al1-yScy）5O12で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有する融液から、Mo坩堝もしくは、Ir坩堝、もしくはIrとReとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法（但し、Ｐｒの濃度ｘの範囲は０．０００１≦ｘ＜０．３であり、Ｓｃの濃度ｙの範囲は０≦ｙ≦０．４である）：
（２）(PrxRE1-x)3(M1yM21-2yM3y)5O12で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有する融液から、Mo坩堝もしくは、Ir坩堝、もしくはIrとReとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とするガーネット型酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法（但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、M1はMg, Ca, Srから選ばれた１種又は２種以上であり、M2はAl, Ga, Scから選ばれた１種又は２種以上であり、M3はZr, Hfから選ばれた１種又は２種以上の金属であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３であり、濃度yの範囲は０≦y≦０．５である）：
（３）PrxRE1-xVO4で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有する融液から、Mo坩堝もしくは、Ir坩堝、もしくはIrとReとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法（但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３である）：
（４）(PrxRE1-x)RE’O3で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有する融液から、Mo坩堝もしくは、Ir坩堝、もしくはIrとReとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法（但し、ＲＥおよびＲＥ’は互いに異なるLa, Gd, Y, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３である）：
（５）(PrxRE1-x)2Si2O7で表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｘ〜１５ｘのPr濃度を有する融液から、Mo坩堝もしくは、Ir坩堝、もしくはIrとReとの合金からなる坩堝を用いてマイクロ引き下げ法により単結晶を育成することを特徴とする希土類酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法（但し、ＲＥはY, Sc, Yb, Luから選ばれた１種又は２種以上であり、Prの濃度xの範囲は０．０００１≦x＜０．３である。【００６８】
いずれの酸化物の単結晶の製造方法においても、出発原料としては、一般的な酸化物原料が使用可能であるが、シンチレータ用単結晶として使用する場合、９９．９９％以上（４Ｎ以上）の高純度原料を用いることが特に好ましく、これらの出発原料を、融液形成時に目的組成となるように秤量、混合したものを用いる。さらにこれらの原料中には、特に目的とする組成以外の不純物が極力少ない（例えば１ｐｐｍ以下）ものが特に好ましい。特に発光波長付近に発光を持つ元素（たとえばTbなど）を極力含まない原料を用いることが好ましい。【００６９】
結晶の育成を、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ等）雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ等）と酸素ガスとの混合ガスを使用してもよい。ただし、この混合ガスを用いて結晶の育成を行う場合、坩堝の酸化を防ぐ目的で、酸素の分圧は２％以下であることが好ましい。なお、結晶育成後のアニールなどの後工程においては、酸素ガス、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ等）、および不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ等）と酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。混合ガスを用いる場合、酸素分圧は２％という制限は受けず、０％から１００％までいずれの混合比のものを使用してもよい。【００７０】
本実施形態の酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法として、マイクロ引き下げ法の他に、チョコラルスキー法（引き上げ法）、ブリッジマン法、帯溶融法（ゾーンメルト法）、又は縁部限定薄膜供給結晶成長（ＥＦＧ法）等、特に制限なく、採用可能であるが、歩留まりを向上させ、相対的には加工ロスを軽減させる目的で、大型単結晶を得るためには、チョコラルスキー法又はブリッジマン法が好ましい。一方、シンチレータ用単結晶として小型の単結晶のみを使用するのであれば、後加工の必要が無いかあるいは少ないことから、ゾーンメルト法、ＥＦＧ法、マイクロ引き下げ法、チョコラルスキー法が好ましく、坩堝との濡れ性などの理由から、マイクロ引き下げ法、ゾーンメルト法が特に好ましい。なお、仕込み時の融液に含まれるＰｒ濃度は、採用する製造方法により異なるが、目標取り込み量の５〜１５倍程である。【００７１】
また、使用する坩堝・アフターヒータとして、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金を使用することも可能である。【００７２】
さらに高周波発振機のみならず抵抗加熱機の使用も可能である。【００７３】
以下に本実施形態の酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法について、マイクロ引き下げ法を用いた単結晶製造法を以下に一例として示すが、これに限定されたものではない。【００７４】
マイクロ引き下げ法については、高周波誘導加熱による雰囲気制御型マイクロ引き下げ装置を用いて行う。マイクロ引き下げ装置は、坩堝と、坩堝底部に設けた細孔から流出する融液に接触させる種を保持する種保持具と、種保持具を下方に移動させる移動機構と、該移動機構の移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段とを具備した単結晶製造装置である。このような単結晶製造装置によれば、坩堝直下に固液界面を形成し、下方向に種結晶を移動させることで、単結晶を作製するようになっている。【００７５】
該坩堝はカーボン、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金であり、坩堝底部外周にカーボン、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金からなる発熱体であるアフターヒータを配置する。坩堝及びアフターヒータは、誘導加熱手段の出力調整により、発熱量の調整を可能とすることによって、坩堝底部に設けた細孔から引き出される融液の固液境界領域の温度およびその分布の制御を可能としている。【００７６】
チャンバーの材質にはＳＵＳ、窓材にはSiO2を採用し、雰囲気制御を可能にするため、ローターリポンプを具備し、ガス置換前において、真空度が１×１０−３Torr以下にすることを可能にした装置である。また、チャンバーへは付随するガスフローメータにより精密に調整された流量でＡｒ、Ｎ２、Ｈ２、O2ガス等を導入できるものである。【００７７】
この装置を用いて、上述の方法にて準備した原料を坩堝に入れ、炉内を高真空排気した後、ArガスもしくはArガスとO2ガスとの混合ガスを炉内に導入することにより、炉内を不活性ガス雰囲気もしくは低酸素分圧雰囲気とし、高周波誘導加熱コイルに高周波電力を徐々に印加することにより坩堝を加熱して、坩堝内の原料を完全に融解する。【００７８】
続いて、次のような手順で結晶を成長させる。種結晶を所定の速度で徐々に上昇させて、その先端を坩堝下端の細孔に接触させて充分になじませたら、融液温度を調整しつつ、引き下げ軸を下降させることで結晶を成長させる。種結晶としては、結晶成長対象物と同等ないしは、構造・組成ともに近いものを使用することが好ましいがこれに限定されたものではない。また種結晶として方位の明確なものを使用することが好ましい。準備した材料が全て結晶化し、融液が無くなった時点で結晶成長終了となる。一方、組成を均一に保つ目的および長尺化の目的で、原料の連続チャージ用機器を取り入れても構わない。【００７９】
以下に本実施形態の酸化物のシンチレータ用単結晶の製造方法について、引き上げ法を用いた態様も以下に一例として示すが、これに限定されたものではない。【００８０】
チョコラルスキー（引き上げ）法については、高周波誘導加熱による装置を用いて行う。
チョコラルスキー法は、坩堝内に原材料を入れ、坩堝を加熱して坩堝内の原材料を溶融し、この原材料の融液に種結晶を漬けて引き上げることにより単結晶を成長育成する単結晶製造方法である。
すなわち、融液面から該融液の上側に引き上げ育成される単結晶への輻射熱を遮蔽し、かつ、単結晶の上部側固形部の熱放射を促進して単結晶の下部の融点側から上部に至る引き上げ長さ区間の単結晶軸方向の温度勾配を適度にし、かつ、前記単結晶下部の融点側から上部に至る引き上げ長さ区間の単結晶外周面部位を当該部位からの放熱を抑制することで保温して引き上げ長さ区間における単結晶平断面の中心に対する外端の温度勾配の比を１．２５以下の１に近い値に制御して引上げ法による単結晶の成長育成を行うことを特徴とする単結晶製造方法である。【００８１】
ここで、このシンチレータ用単結晶の製造方法において、上述の一般式で表される融液の組成で、ｐ＝０としたとき、フッ化物のシンチレータ用単結晶の製造方法となる。【００８２】
この製造方法としては、具体的には、前記融液を、ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚで表される単結晶が得られるような組成であり、かつ、５ｗ〜１５ｗのPr濃度を有するようにして、マイクロ引き下げ法により単結晶を育成する方法が挙げられる。
但し、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙから選ばれた１種又は２種以上であり、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ａｌのいずれか１種以上であり、０．０００１≦ｗ＜０．３、０＜ｘ＜１０、０＜ｙ＜１０、０＜ｚ＜５０である。
なお、前述したように、Ｐｒの濃度ｗの範囲は０．０００１≦w＜０．３０００、好ましくは０．００１０≦w＜０．０５００、より好ましくは０．００２０≦w≦０．０２００である。また、ｘ，ｙ，ｚは結晶組成により任意に決まるため、特に制限は無いが、０＜ｘ＜１０．００００好ましくは０＜ｘ＜４．００００，０＜ｙ＜１０．００００好ましくは０＜ｙ＜４．００００，０＜ｚ＜５０．００００好ましくは０＜ｚ＜２０．００００である。【００８３】
フッ化物のシンチレータ用単結晶の製造方法において、出発原料としては、一般的なフッ化物原料が使用可能であるが、シンチレータ材料用単結晶として使用する場合、９９．９％以上（３Ｎ以上）の高純度フッ化物原料を用いることが特に好ましく、これらの出発原料を目的組成となるように秤量、混合したものを用いる。さらにこれらの原料中には、特に目的とする組成以外の不純物が極力少ない（例えば１ｐｐｍ以下）ものが特に好ましい。また使用する原料の酸素濃度は、１０００ｐｐｍ以下のものが好ましいが、その中でも特に１００ｐｐｍ以下の酸素濃度であることが特に好ましい。しかし、酸素濃度が高い原料を使用する場合は、フッ素化合物ガス雰囲気下で前処理を行う、もしくはフッ素化合物をスカベンジャーとして１０％以下添加することにより、結晶育成時に低酸素状態（例えば１００ｐｐｍ以下）のメルトとすることで、良質な結晶を得ることが可能となる。  【００８４】
ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ或いは、ＰｒｗＭｘＦｚで表されるフッ化物シンチレータ材料は、希土類フッ化物を含むため、微量の酸素が残存していると、容易に希土類オキシフロライドになる。  【００８５】
結晶の育成を、真空雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、極低酸素雰囲気下に加え、フッ素化合物を含むガス雰囲気下で行うことが好ましい。また結晶を育成させる工程（単結晶製造工程）に加えて、原料の溶融操作などの前工程・アニールなどの後工程においても同様である。ここで、フッ素化合物を含むガスとしては、一般的に使用されているＣＦ４が特に好ましいが、Ｆ２ガス、ＨＦガス、ＢＦ３ガス等も使用することが出来る。さらにこれらのガスは、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ等）で希釈されたものを使用しても構わない。  【００８６】
ＰｒｗＭｘＲＥｙＦｚ或いは、ＰｒｗＭｘＦｚで表される本実施形態のフッ化物のシンチレータ用単結晶の製造方法として、マイクロ引き下げ法、チョコラルスキー法（引き上げ法）、ブリッジマン法、ゾーンメルト法、又はＥＦＧ法等、特に制限なく、採用可能であるが、歩留まりを向上させ、相対的には加工ロスを軽減させる目的で、大型単結晶を得るためには、チョコラルスキー法又はブリッジマン法が好ましい。一方、シンチレータ用単結晶として小型の単結晶のみを使用するのであれば、後加工の必要が無いかあるいは少ないことから、ゾーンメルト法、ＥＦＧ法、マイクロ引き下げ法、チョコラルスキー法が好ましく、坩堝との濡れ性などの理由から、マイクロ引き下げ法、ゾーンメルト法が特に好ましい。なお、仕込み時の融液に含まれるＰｒ濃度は、採用する製造方法により異なるが、目標取り込み量の５〜１５倍程である。  【００８７】
また使用するフッ化物原料の融点はいずれも１３００℃未満であるため、マイクロ引き下げ法、チョコラルスキー法、ブリッジマン法、ゾーンメルト法、又はＥＦＧ法等のいずれの結晶育成技術においても、使用する温度は１３００℃未満で十分である。従って、高周波発振機の出力もＧＳＯに比して優位に低減されるため、製造コストの低減に繋がる。さらに高周波発振機のみならず抵抗加熱法の使用も可能である。また、使用する坩堝・アフターヒータは、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金を使用することも可能であるが、ＧＳＯ等の酸化物の結晶作成工程には適していない、カーボンを使用することが可能となるため、さらに製造コストの低減に繋がる。  【００８８】
例えば、Ｋ（Ｙ0.99Ｐｒ0.01）3Ｆ10の融点は１０５０℃であり、Ｃｅ：ＬＳＯの２１５０℃と比べても非常に低いことがわかる。  【００８９】
以下に本実施形態のフッ化物のシンチレータ用単結晶の製造方法について、マイクロ引き下げ法を用いた単結晶製造法を以下に一例として示すが、これに限定されたものではない。  【００９０】
マイクロ引き下げ法については、高周波誘導加熱による雰囲気制御型マイクロ引き下げ装置を用いて行う。マイクロ引き下げ装置は、坩堝と、坩堝底部に設けた細孔から流出する融液に接触させる種を保持する種保持具と、種保持具を下方に移動させる移動機構と、該移動機構の移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段とを具備した単結晶製造装置である。このような単結晶製造装置によれば、坩堝直下に固液界面を形成し、下方向に種結晶を移動させることで、単結晶を作製するようになっている。  【００９１】
該坩堝はカーボン、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金であり、坩堝底部外周にカーボン、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金からなる発熱体であるアフターヒータを配置する。坩堝及びアフターヒータは、誘導加熱手段の出力調整により、発熱量の調整を可能とすることによって、坩堝底部に設けた細孔から引き出される融液の固液境界領域の温度およびその分布の制御を可能としている。  【００９２】
またこの精密雰囲気制御型マイクロ引き下げ装置は、フッ化物の結晶成長を可能にするため、チャンバー内の雰囲気を精密に制御できる。チャンバーの材質にはＳＵＳ、窓材にはＣａＦ2を採用し、フッ化物結晶育成で最も重要である高真空排気を可能にするため、既設のローターリポンプにディフュージョンポンプあるいはターボ分子ポンプを付随し、真空度が１×１０-3Ｐａ以下にすることを可能にした装置である。また、チャンバーへは付随するガスフローメータにより精密に調整された流量でＣＦ4、Ａｒ、Ｎ2、Ｈ2ガス等を導入できるものである。  【００９３】
この装置を用いて、上述の方法にて準備した原料を坩堝に入れ、炉内を高真空排気した後、表面に吸着している水分を除去するために、ベーキングを行い、その後、高純度Ａｒガス（６Ｎ品）や高純度ＣＦ4ガス（６Ｎ品）を炉内に導入することにより、炉内を不活性ガスあるいはフッ素化合物ガス雰囲気とし、高周波誘導加熱コイルに高周波電力を徐々に印加することにより坩堝を加熱して、坩堝内の原料を完全に融解する。  【００９４】
続いて、次のような手順で結晶を成長させる。種結晶を所定の速度で徐々に上昇させて、その先端を坩堝下端の細孔に接触させて充分になじませたら、融液温度を調整しつつ、引き下げ軸を下降させることで結晶を成長させる。種結晶としては、結晶成長対象物と同等ないしは、構造・組成ともに近いものを使用することが好ましいがこれに限定されたものではない。また種結晶として方位の明確なものを使用することが好ましい。準備した材料が全て結晶化し、融液が無くなった時点で結晶成長終了となる。一方、組成を均一に保つ目的および長尺化の目的で、原料の連続チャージ用機器を取り入れても構わない。  【００９５】
また、本実施形態のフッ化物のシンチレータ用単結晶の製造方法においても、前述したような引き上げ法を採用することができる。【００９６】
本実施形態の酸化物またはフッ化物のシンチレータ用単結晶からシンチレータを構成し、放射線を検出する放射線検出部と、この放射線検出部にて放射線が検出された結果出力される蛍光を受光する受光部と組み合わせることで、放射線検出器としての使用が可能となる。さらに、放射線検出器を備えたことを特徴とする放射線検査装置としてもよい。【００９７】
放射線検査装置としては、医用画像処理装置、例えば、陽電子放出核種断層撮影装置（ＰＥＴ）、Ｘ線ＣＴ、ＳＰＥＣＴなどの用途に好適である。また、ＰＥＴの態様としては、二次元型ＰＥＴ、三次元型ＰＥＴ、タイム・オブ・フライト（ＴＯＦ）型ＰＥＴ、深さ検出（ＤＯＩ）型ＰＥＴが好ましい。さらに、これらを組み合わせて使用しても構わない。【００９８】
さらに本実施形態の放射線検出器における受光部としては、位置検出型光電子増倍管（ＰＳ−ＰＭＴ）、フォトダイオード（ＰＤ）またはアバランシェ―フォトダイオード（ＡＰＤ）が挙げられる。【００９９】
図４３に、本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成の一例を示す。
図４３に示すＰＥＴ装置１００は、複数の放射線検出器１１０と、各放射線検出器１１０から取り込まれたデータを処理する演算回路部（同時計数回路１２０、エネルギー弁別回路１３０および位置演算回路１４０）と、演算回路部による演算結果を処理し画像を出力する画像処理部（画像形成部１５０および画像出力部１６０）により構成される。【０１００】
放射線検出器１１０は、シンチレータアレイ１１１、光電子増倍管１１２およびアンプ１１３により構成され、特定部位の内部から発せられたγ線を検出し、これを最終的に電気信号に変換する。
シンチレータアレイ１１１は、γ線検出部として機能する複数のシンチレータがアレイ状に配置された構成を有する。各シンチレータは、γ線により励起された後、紫外光領域の波長の蛍光を発しながら、エネルギー的に安定な状態へ遷移する。この蛍光は、前述したように、５ｄ−４ｆ遷移に相当すると推察されるものであり、後述するように、波長２００〜３５０ｎｍ、蛍光寿命１〜３００ｎｓ程度となる。
光電子増倍管１１２は、この蛍光を受光する受光部として機能する。光電子増倍管１１２は、対応するシンチレータアレイ１１１から発せられた蛍光を増幅した後、電気信号に変換する。
変換された電気信号は、アンプ１１３により増幅される。こうして各放射線検出器１１０においてγ線の検出が行われる。
各放射線検出器１１０のγ線検出データは、同時計数回路１２０に取り込まれる。同時計数回路１２０は、これらのγ線検出データを、そのγ線を検出した放射線検出器１１０の識別情報およびデータ取得時刻と関連付け、エネルギー弁別回路１３０へ送出する。【０１０１】
エネルギー弁別回路１３０は、このγ線検出データの中から、予め指定された特定のエネルギーデータを抽出するとともに、その強度データを取得する。Ｌｕを含有するシンチレータを使用する場合は、抽出するエネルギーデータは、陽電子から発生するγ線（５１１ＫｅＶ）とＬｕ中に約２．６％含まれる同位体１７６（上付）Ｌｕがβ崩壊時に発生する４２０ＫｅＶ、またβ崩壊の後のγ崩壊（３０７ＫｅＶ）と区別する必要があるので、例えばエネルギーウインドウを４１５ＫｅＶに設定しておき、γ線検出データの中からこのエネルギー以上のエネルギーを抽出するようにする。Ｌｕを含有しないシンチレータを使用する場合も、同様に陽電子からのγ線と宇宙線等の自然界に存在する高エネルギー粒子と区別する必要があるので、エネルギーウインドウを設定する必要がある。【０１０２】
位置演算回路１４０は、各γ線検出データを検出した放射線検出器１１０の識別情報に基づいてγ線の位置情報を算出し、これを強度データと関連づけ、画像形成部１５０へ送出する。【０１０３】
画像形成部１５０は、位置情報と関連付けられた強度データに基づいて、特定部位の断層画像におけるγ線強度分布データを作成する。γ線強度分布データは、画像出力部１６０により画像として出力される。【０１０４】
また、このような放射線検出器を備えた放射線検査装置とする場合、この放射線検査装置は単体（そのもの）として用いてもよいし、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）、コンピューター断層撮影装置（ＣＴ）、シングルフォトン断層法（ＳＰＥＣＴ）のいずれかに用いてもよいし、もしくはそれぞれ組み合わせたものに使用しても構わない。【０１０５】
また、本実施形態の放射線検出器は、X線CT、放射線透過検査を行うＸ線撮影装置のいずれか、もしくは組み合わせにおいて使用することもできる。【０１０６】
また、前述したように、本実施形態の放射線検出器に用いるシンチレータ用単結晶は、ガンマ線により励起されて発する蛍光波長が２００〜３５０ｎｍ、好ましくは２００〜３１０ｎｍであると、高速応答の放射線検出の用途に好適に用いることができる。【０１０７】
本実施形態におけるシンチレータ用単結晶から発せられる蛍光は短寿命であり、例えば室温における減衰時間が１〜３００ｎｓｅｃ、好ましくは１〜５０ｎｓｅｃである。【０１０８】
このようなシンチレータ用単結晶では、従来において実現が困難であった紫外領域における高エネルギー発光および短蛍光寿命（短減衰定数）を実現することができ、例えば、タイム・オブ・フライト（ＴＯＦ）型ＰＥＴへの適用が期待される。【０１０９】
すなわち、ＰＥＴでは、測定（サンプリング）を行う際に、特定部位からのガンマ線にて、この特定部位に対応する各放射線検出器内のシンチレータ結晶が励起され、蛍光を生じて、この蛍光を検出することで放射線検出を行うようにしている。したがって、次の測定を行う際には、各シンチレータの単結晶から発せられる蛍光が充分に減衰するまで待つ必要がある。そこで、本実施形態のような単結晶を用いたシンチレータにより放射線検出器を構成することで、蛍光を短時間で減衰させるとともに、短時間でも測定可能な程度の高エネルギーの発光を得ることが可能になる。したがって、高時間分解能を実現でき、単位時間あたりのサンプリング数を増加させることが可能になる。
（実施例）【０１１０】
以下、本発明の具体例について、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるわけではない。なお、以下の実施例では、Ｐｒ濃度の特定に結晶中における濃度と、融液（仕込み）における濃度とのいずれかの記載となっているが、各実施例において、結晶中の濃度１に対して仕込み時の濃度５程度となるような関係があった。【０１１１】
（実施例Ａ１）
マイクロ引下げ法により、(Pr0.001Y0.999)3Al5O12の組成（Pr0.1％：YAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１２】
（実施例Ａ２）
マイクロ引下げ法により、(Pr0.002Y0.998)3Al5O12の組成（Pr0.2％：YAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図２に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１３】
（実施例Ａ３）
マイクロ引下げ法により、(Pr0.001Lu0.999)3Al5O12の組成（Pr0.1％：LuAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図３に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１４】
（実施例Ａ４）
マイクロ引下げ法により、(Pr0.002Lu0.998)3Al5O12の組成（Pr0.2％：LuAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図４に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１５】
（実施例Ａ５）
引上げ法により、(Pr0.002Y0.998)3Al5O12の組成（Pr0.2％：YAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図５に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１６】
（実施例Ａ６）
引上げ法により、(Pr0.002Lu0.998)3Al5O12の組成（Pr0.2％：LuAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図６に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１７】
（実施例Ａ７）
引上げ法により、(Pr0.002Y0.998)2SiO5の組成（Pr0.2％：Y2SiO5）で表されるケイ酸塩酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図７に示す。この単結晶は、透明であった。【０１１８】
図８は、Pr0.1％：YAG、Pr0.2％：YAGおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフであり、図９は、Pr0.1％：LuAG、Pr0.2％：LuAGおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。さらに図１０はPr0.2％：YSOおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。いずれもＢＧＯの発光ピークを10倍に拡大して比較している。図１１はPr0.2％：YAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）を、図１２はPr0.2％：LuAGにおける蛍光減衰時間を、図１３はPr0.2％：YSOにおける蛍光減衰時間を、それぞれＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。【０１１９】
これらの結果からもわかる通り、本発明におけるPrを含む酸化物のシンチレータ用単結晶の発光は、非常に高絶対光収率である。さらに蛍光減衰時間は、２０ｎｓｅｃ未満であり、シンチレータ材料として非常に優れていることが分かる。【０１２０】
ただし、本発明におけるPrを含む酸化物のシンチレータ用単結晶の発光には遅い成分も含まれている。しかしながら非常に高絶対光収率であるため、PET用には短寿命成分のみで充分にBGO、GSO等を上回る。X線CT、放射線透過検査用装置等の非破壊検査の用途に遅い成分の発光も用いることで、更なる高絶対光収率を有するシンチレータ用単結晶として使用できることが示唆される。【０１２１】
（実施例Ｂ１）
マイクロ引き下げ法により、(Pr0.002Y0.998)3(Sc0.01Al0.99)5O12の組成（Pr0.2％, Sc1%：YAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１４に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２２】
（実施例Ｂ２）
マイクロ引き下げ法により、(Pr0.002Lu0.998)3(Sc0.01Al0.99)5O12の組成（Pr0.2％, Sc1%：LuAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１５に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２３】
（実施例Ｂ３）
マイクロ引き下げ法により、(Pr0.002Lu0.998)3(Mg0.05Al0.90Hf0.05)5O12の組成（Pr0.2％, Mg5%, Hf5%：LuAG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１６に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２４】
（実施例Ｂ４）
マイクロ引き下げ法により、(PrY)2O3の組成（Pr1％仕込み：Y2O3）で表される酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１７に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２５】
（実施例Ｂ５）
マイクロ引き下げ法により、(PrY)AlO3の組成（Pr1％仕込み：YAP）で表されるペロブスカイト型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１８に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２６】
（実施例Ｂ６）
マイクロ引き下げ法により、(PrLu)VO4の組成（Pr1％仕込み：LuVO4）で表される酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図１９に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２７】
（実施例Ｂ７）
マイクロ引き下げ法により、(Pr0.002La0.998)LuO3の組成（Pr0.2％：LaLuO3）で表されるペロブスカイト型酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図２０に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２８】
（実施例Ｂ８）
マイクロ引き下げ法により、(Pr0.002Lu0.998)2Si2O7の組成（Pr0.2％：Lu2Si2O7）で表される酸化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図２１に示す。この単結晶は、透明であった。【０１２９】
図２２は、Pr0.2％, Sc1%：YAG、Pr0.2％, Sc1%：LuAG、Pr0.2％, Mg5%, Hf5%：LuAGおよびＢＧＯにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。図２３は、Pr1％：Y2O3における発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。図２４はPr1％：YAPにおける発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。図２５はPr1％：YVO4における発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。図２６はPr0.2％：LaLuO3における発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。図２７はPr0.2％：Lu2Si2O7における発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。【０１３０】
図２８は、Pr0.2％：YAG、Pr0.2％：LuAGおよびＢＧＯのγ線励起による発光量を測定した結果である。図２８によれば、Ｘ軸となるChannelの大きくなる側にピークが現れる場合には、高発光量の蛍光が観測されることが示され、測定結果によればPr0.2％：YAGでBGOの二倍、Pr0.2％：LuAGでBGOの三倍という高発光量が観測された。【０１３１】
図２９は、Pr0.2％, Sc1%：YAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。12.6nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３０は、Pr0.2％, Sc1%：LuAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。21.3nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３１は、Pr0.2％, Mg5%, Hf5%：LuAGにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。21.7nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３２は、Pr1％仕込み：Y2O3における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。21.5nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３３は、Pr1％仕込み：YAPにおける蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。11.2nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３４は、Pr1％仕込み：LuVO4における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。22.0nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３５は、Pr0.2％：LaLuO3における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。6.7nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。図３６は、Pr0.2％：Lu2Si2O7における蛍光減衰時間（Photoluminescence decay）の測定結果のプロファイルを示すグラフである。26.1nsという短い蛍光寿命を示すデータが得られた。【０１３２】
これらの結果からもわかる通り、本発明におけるPrを含む酸化物のシンチレータ用単結晶の発光は、非常に高絶対光収率である。さらに蛍光減衰時間は、２０ｎｓｅｃ未満であり、シンチレータ材料として非常に優れていることが分かる。【０１３３】
ただし、本発明におけるPrを含む酸化物のシンチレータ用単結晶の発光には遅い成分も含まれている。しかしながら非常に高絶対光収率であるため、PET用には短寿命成分のみで充分にBGO、GSO等を上回る。X線CT、放射線透過検査用装置等の非破壊検査の用途に遅い成分の発光も用いることで、更なる高絶対光収率を有するシンチレータ用単結晶として使用できることが示唆される。【０１３４】
（実施例Ｃ１）
マイクロ引下げ法により、K(PrY)3F10の組成（Pr１％仕込み：ＫＹＦ）で表されるフッ化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図３７に示す。この単結晶は、透明であった。【０１３５】
（実施例Ｃ２）
マイクロ引下げ法により、K(PrYLu)3F10の組成（Pr２％仕込み：ＫＹＬｕＦ）で表されるフッ化物シンチレータ用単結晶を作製した。得られた結晶を、図３８に示す。この単結晶は、透明であった。【０１３６】
図３９は、Pr１％仕込み：ＫＹＦの発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフであり、図４０はＢＧＯの発光特性をＲａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。さらに図４１はPr１％仕込み：ＫＹＦについて２１８ｎｍ励起→２４０ｎｍにおける蛍光減衰時間をＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて測定した結果得られたプロファイルを示すグラフである。  【０１３７】
また、Pr２％仕込み：ＫＹＬｕＦ単結晶のγ線発光量は、Pr１％仕込み：ＫＹＦ単結晶のγ線発光量の２倍であり、Ｌｕをドープすることによって、非常に高絶対光収率となることが分かった。一方で、蛍光寿命は同等であった。  【０１３８】
これらの結果からもわかる通り、本発明におけるＰｒを含むフッ化物のシンチレータ用単結晶の発光は、非常に高絶対光収率である。さらに蛍光減衰時間は、２０ｎｓｅｃ未満であり、シンチレータ材料として非常に優れていることが分かる。【０１３９】
（比較例）
従来のシンチレータ用単結晶として用いられている特許文献１に記載の(PrGd)3Ga5O12の組成（Pr1％仕込み：GGG）で表されるガーネット型酸化物シンチレータ用単結晶を作製し、２８５ｎｍの紫外光で励起したときに生じた発光特性を測定した。図４２は、その発光特性のプロファイルを示すグラフである。【０１４０】
図４２によれば、従来のガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）型酸化物の単結晶では、紫外領域には蛍光に基づく発光が生じないか、極度に発光量が小さいことがわかる。すなわち、ＧＧＧ型酸化物の単結晶では、Gdのf-f遷移由来のピークおよびPr3+の5d-4f遷移由来のピークが生じないと推察される。したがって、ＧＧＧ型酸化物の単結晶では、高エネルギー発光が得られず、高速応答の放射線検出に要求される発光量を得るのが困難であると示唆される。
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図３７】
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【図３８】
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