(57)【要約】  本発明は、Mでドーピングされた一般式Gd2O2Sを持つ蛍光セラミックを生産する方法に関する。Mは、Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm及び／又はHoのグループから選択される少なくとも１つの要素を表し、シンタリング及び／又はフラックス助剤の存在下での単軸加熱プレスステップに関する。
2009523689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単軸加熱プレスを用いて蛍光セラミック物質を生産する方法において、前記方法が、MでドーピングされたGd2O2Sの顔料粉末を選択するステップを有し、前記Mは、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm、Ho、Ce及び／又はPrのグループから選択される少なくとも1つの要素を表し、前記加熱プレスが、
最大温度900℃以上1500℃以下、及び／又は
最大圧力75MPa以上300MPa以下で実行され、
前記加熱プレスは、シンタリング及び／又はフラックス助剤を用いて実行される、方法。
【請求項２】
前記シンタリング及び／又はフラックス助剤が、フッ化物を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シンタリング及び／又はフラックス助剤が、LiF及び／又はLi2GeF6及び／又はLi2SiF6及び／又はLi3AlF6を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値に対する前記顔料粉末の重量対重量での割合が、50対1以上20000対1以下である、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記加熱プレスが、最大圧力及び／又は最大温度で、30分以上600分以下実行される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記加熱プレスが、係数Aが45000以上540000以下に設定されるという態様で実行され、係数Aは、
A = t * T
という式を満たし、tが、加熱プレスが最大圧力で実行される時間を表し、Tは、前記時間t分の間の最大温度である、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記加熱プレスが、１分間に0.1K以上かつ40K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、前記最大温度が達せられるという態様で実行される、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法により作成される蛍光セラミック。
【請求項９】
電離放射線を検出するよう構成される検出器であって、前記検出器が、請求項８に記載の蛍光セラミックを有する、検出器。
【請求項１０】
医療イメージングのために構成される装置における請求項９に記載の検出器の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Mでドーピングされた一般式Gd2O2Sを持つ蛍光セラミックに関する。Mは、Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm及び／又はHoのグループから選択される少なくとも１つの要素を表す。本発明は、斯かる蛍光セラミックを生産する方法にも関する。
【０００２】
本発明は更に、単軸加熱プレスを用いて蛍光セラミックを生産する方法に関する。
【０００３】
本発明は更に、電離放射線を検出する検出器にも関する。
【０００４】
本発明は更に、電離放射線を検出する上記検出器の使用にも関する。
【背景技術】
【０００５】
高エネルギー放射線を検出する蛍光部材は、放射線を吸収することができ、その放射線を可視光に変換することができるリン光体(phosphor)を含む。こうして生成される蛍光放出は、フォトダイオード又は光電子増倍管等の光感知システムを用いて電子的に取得及び評価される。斯かる蛍光部材は、例えば、ドーピングされたハロゲン化アルカリ等の単結晶物質から作られることができる。非単結晶物質は、粉末状のリン光体又はその粉末状リン光体から作られるセラミック部材の形式で使用されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
斯かる蛍光セラミックを生産する方法は、例えば、WO 2005/110943 A1号に開示され、参照により本書にも含まれる。しかしながら、この方法は、例えば、いくつかの用途に対して、増加された圧力が必要とされるという欠点が問題となる。
【０００７】
本発明の目的は、一層更に改善された光出力及び残光特性を備えるシンチレーティングセラミックを生産する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的は、本発明の請求項１に基づき実現されることができる。それによれば、単軸加熱プレスを用いる蛍光セラミック物質の生産方法が与えられる。上記本発明の方法は、MでドーピングされたGd2O2Sの顔料粉末を選択するステップを有し、上記Mは、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm、Ho、Ce及び／又はPrのグループから選択される少なくとも1つの要素を表し、上記加熱プレスが、
最大温度900℃以上1500℃以下、及び／又は
最大圧力75MPa以上300MPa以下で実行され、
上記加熱プレスは、シンタリング及び／又はフラックス助剤を用いて実行される。
【０００９】
本発明の文脈において使用される「単軸加熱プレス」という用語は、当業者には十分に認識され、熱の印加のもと、硬いダイ又はピストンを介して単軸方向に圧力を印加することにより、剛体の型へ粉末を圧縮することに関するものとして理解されることになる。
【００１０】
本発明の意味において「シンタリング及び／又はフラックス助剤」は、特に物質又は物質の混合物であって、以下の性質の少なくとも１つを示すものを意味し、表し、及び／又は含む。
−  加熱プレスの温度領域以下又は以内で実際のフラックスを形成するよう分解する(例えば、Li2GeF6は、２つのLiFとGeF4とに分解する)。
−  その分解生成物のいくつかは、ガス状である。こうして、その分解生成物は容易に、その混合物がシンタリング(焼結)された状態にすることができる。
−  融点が、加熱プレスに使用される温度領域にあること。
−  沸点が、シンタリングされる混合物からのフラックスの蒸着を防ぐため、加熱プレスに使用される温度領域を十分に超える所にあること。
−  融解されたフラックス助剤内で使用されるGd2O2Sの顔料粉末に対する高い溶解度。
−  他方で、フラックス助剤自身は、Gd2O2Sに溶解できないか、ほんのわずかな量だけ溶解する。
−  シンタリングを容易にするため加熱プレスの間の表面反応性を拡張するため表面をエッチングする。
−  明白なウェッティング(wetting)挙動の場合に確実にされる、加熱プレスの間の混合物を介した容易な拡散性。
−  シンタリングされる混合物の汚染(contamination)を防ぐため、好ましくは非常にわずかな量で使用されることができること。汚染は、残光又は光吸収率減少等の望ましくない効果をもたらす場合があるためである。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、シンタリング及び／又はフラックス助剤は、適切な混合法を用いて加熱プレスステップの前に一様に追加される。本発明の異なる実施形態によれば、シンタリング及び／又はフラックス助剤並びに顔料粉末は、加熱プレスの前に混合され、真空包装される。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤が、フッ化物を有する。
【００１３】
本発明の意味において「フッ化物」という用語は、特にフッ素を含む物質又は物質の混合物を意味し、表し、及び／又は含む。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、シンタリング及び／又はフラックス助剤が、アルカリ及び／又はアルカリ土類フッ化物を有する。
【００１５】
本発明の意味において「アルカリ及び／又はアルカリ土類フッ化物」という用語は、特に、１つ若しくは複数の追加的な金属複合物を備える「ダブルフルオライド(double-fluoride)」等の一層複雑な構造又は単純なフッ化物のいずれかの形式で、少なくとも１つのアルカリ及び／又はアルカリ土類金属とフッ素とを含む物質又は物質の混合物を意味し、表し、及び／又は含む。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤が、LiF及び／又はLi2GeF6及び／又はLi2SiF6及び／又はLi3AlF6を有する。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値に対する上記顔料粉末の割合(重量対重量)が、50対1以上20000対1以下である。
【００１８】
本発明の意味において「シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値」という用語は、加熱プレスステップの間、フラックスに存在するF-イオンの(重量における)量を意味する。
【００１９】
即ち、シンタリング及び／又はフラックス助剤がLiFで、2.6gのLiFが使用される場合、シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値は1.9gである(なぜなら、LiFの分子重量は、26 g/モルだからである)。シンタリング及び／又はフラックス助剤がLi2GeF6で、2.00gのLi2GeF6が使用される場合、シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値は380mgである(なぜなら、Li2GeF6につき２つのF-イオンが放出され、Li2GeF6の分子重量は200 g/モルだからである)。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値に対する上記顔料粉末の割合(重量対重量)が、1000対1以上10000対1以下である。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値に対する上記顔料粉末の割合(重量対重量)が、2000対1以上8000対1以下である。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値に対する上記顔料粉末の割合(重量対重量)が、3000対1以上7000対1以下である。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、上記シンタリング及び／又はフラックス助剤のF変換値に対する上記顔料粉末の割合(重量対重量)が、4000対1以上6000対1以下である。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、最大圧力及び／又は最大温度で、30分以上600分以下実行される。
【００２５】
本発明の意味において「最大圧力及び／又は最大温度で」という用語は、特に、最大圧力及び／又は最大温度に達するとき、上記所与の時間がプレス時間を表すことを意味し、表し、及び／又は含む。しかしながら、本発明の実施形態によれば、全体の加熱プレスステップは、後述されるようにかなり長くすることができる。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、最大圧力及び最大温度は、原則的に同時に達せられることができる。本発明の実施形態によれば、最大圧力及び最大温度は、時間差で(with a delay)達せられることもできる。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大圧力及び／又は最大温度で、100分以上400分以下実行される。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大圧力及び／又は最大温度で、150分以上300分以下実行される。
【００２９】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、係数Aが45000以上540000以下に設定されるという態様で実行され、係数Aは、
A = t * T
という式を満たし、
tが、加熱プレスが最大圧力で実行される時間を表し、
Tは、前記時間t(分)の間の最大温度(℃)である。
【００３０】
好ましくは、時間期間tの間、温度Tは一定に保たれる。時間期間tの間温度が変化する場合、温度Tは、時間tの間に設定される最大温度である。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、係数A(次元は、℃ * 分)が45000以上540000以下に設定されるという態様で実行される。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、係数Aが50000以上450000以下に設定されるという態様で実行される。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、係数Aが60000以上400000以下に設定されるという態様で実行される。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、係数Aが70000以上300000以下に設定されるという態様で実行される。
【００３５】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大温度1000℃以上1400℃以下で実行される。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大温度1100℃以上1300℃以下で実行される。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大温度1200℃以上1250℃以下で実行される。
【００３８】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大圧力75MPa以上300MPa以下で実行される。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大圧力90MPa以上150MPa以下で実行される。
【００４０】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスは、最大圧力100MPa以上125MPa以下で実行される。
【００４１】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に0.1K以上かつ40K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４２】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に5K以上かつ25K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４３】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に10K以上かつ20K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４４】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に0.2K以上かつ5K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４５】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に1K以上かつ4K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４６】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に1.5K以上かつ2.5K以下の割合で温度が上昇する加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４７】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に0.1K以上かつ40K以下の割合で温度が上昇する少なくとも１つの第１の加熱ステップ、続いて、温度が変化しない保圧ステップ、及び、１分間に0.2K以上かつ5K以下の割合で温度が上昇する少なくとも１つの第２の加熱ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が達せられるという態様で実行される。
【００４８】
本発明の実施形態によれば、上記少なくとも第１の加熱ステップでは、１分間に5K以上かつ25K以下の割合で温度が上昇する。
【００４９】
本発明の実施形態によれば、上記少なくとも第１の加熱ステップでは、１分間に10K以上かつ20K以下の割合で温度が上昇する。
【００５０】
本発明の実施形態によれば、上記少なくとも第２の加熱ステップでは、１分間に1K以上かつ4K以下の割合で温度が上昇する。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、上記少なくとも第２の加熱ステップでは、１分間に1.5K以上かつ2.5K以下の割合で温度が上昇する。
【００５２】
本発明の実施形態によれば、温度が600℃以上1100℃以下に達した後、上記保圧ステップが実行される。
【００５３】
本発明の実施形態によれば、温度が700℃以上900℃以下に達した後、上記保圧ステップが実行される。
【００５４】
本発明の実施形態によれば、温度が750℃以上850℃以下に達した後、上記保圧ステップが実行される。
【００５５】
本発明の実施形態によれば、5分以上30分以下、上記保圧ステップが実行される。
【００５６】
本発明の実施形態によれば、10分以上20分以下、上記保圧ステップが実行される。
【００５７】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に0.5MPa以上かつ10MPa以下の割合で圧力が上昇するプレスステップを少なくとも部分的に介して、上記最大圧力が達せられるという態様で実行される。
【００５８】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に1MPa以上かつ5MPa以下の割合で圧力が上昇するプレスステップを少なくとも部分的に介して、上記最大圧力が達せられるという態様で実行される。
【００５９】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に1.5MPa以上かつ3MPa以下の割合で圧力が上昇するプレスステップを少なくとも部分的に介して、上記最大圧力が達せられるという態様で実行される。
【００６０】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に5MPa以上かつ35MPa以下の割合で圧力が下降する圧力解放ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大圧力が解放されるという態様で実行される。
【００６１】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に10MPa以上かつ25MPa以下の割合で圧力が下降する圧力解放ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大圧力が解放されるという態様で実行される。
【００６２】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に2K以上かつ5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６３】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、１分間に3K以上かつ3.5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６４】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、温度が300℃以上600℃以下に達するまで、１分間に2K以上かつ5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６５】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、温度が300℃以上600℃以下に達するまで、１分間に3K以上かつ3.5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６６】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、温度が350℃以上450℃以下に達するまで、１分間に2K以上かつ5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６７】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、温度が350℃以上450℃以下に達するまで、１分間に3K以上かつ3.5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６８】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、温度が約400℃に達するまで、１分間に2K以上かつ5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００６９】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、温度が約400℃に達するまで、１分間に3K以上かつ3.5K以下の割合で温度が下降する温度放出ステップを少なくとも部分的に介して、上記最大温度が下げられるという態様で実行される。
【００７０】
本発明の実施形態によれば、上記加熱プレスが、圧力解放ステップが実行された後、温度放出ステップが実行されるという態様で実行される。
【００７１】
本発明の実施形態によれば、加熱プレスに使用される上記顔料粉末の粒度は、1μm以上20μm以下である。
【００７２】
本発明の実施形態によれば、Gd2O2Sの顔料粉末は、(重量分率で)0.1ppm以上2000ppm以下の量のMを有する。
【００７３】
１つ以上の要素が使用される場合、Mは、それらの要素の総重量分率の和を表す。
【００７４】
真空下での単軸加熱プレスステップの後、蛍光セラミックは、温度700℃以上1200℃以下、好ましくは800℃以上1100℃以下、より好ましくは900℃以上1000℃以下でエア・アニーリング(air annealing)によって更に処理されることができる。それにより、エア・アニーリング処理のための上記時間期間は、0.5時間から30時間であり、好ましくは1時間から20時間であり、より好ましくは2時間から10時間であり、最も好ましくは2時間から4時間である。
【００７５】
本発明の別の利点は、平均粒度が1μmから20μmまでの範囲にあるGd2O2S物質が、原材料(raw material)として蛍光セラミックの生産者により普通に購入されることができ、100nm以下の精細な粒子にまで細かくされる必要がない点である。ある実施形態では、本発明により使用されるGd2O2Sの顔料粉末が、平均粒度として2μmから10μm、より好ましくは4μmから6μmの範囲のサイズを持つことが好ましい。更に、本発明の方法によれば、特定の粉末生成処理は必要ではない。なぜなら、蛍光セラミックの生産は、従来より利用可能な粉末を使用してうまくいくからである。
【００７６】
以下のセラミックパラメタが本発明による方法で実現された。
−  500msで1x10-6から8x10-5の範囲の残光(WO 2005110943 A1号に記載される実験方法を用いた)、及び／又は
−  波長513nmに対して測定される、0〜80%、好ましくは10〜70%、更に好ましくは20〜35%の範囲の総透明度。
【００７７】
本発明のセラミックは、有利なことに、医療用のコンピュータ断層撮影(CT)の製造における原材料として機能するX線蛍光セラミックを生産するのに使用されることができる。
【００７８】
結果として生じるセラミックの光学特性を更に一層改善するには真空アニーリングステップを導入することが有利であることが分かる。このステップの間、セラミックにおける追加的な結晶粒成長が生じ、それが、空隙率を低下させるので透明度を更に向上させる。これとは別に、結晶粒成長により、酸硫化物の格子におけるドーパント原子の追加的な拡散が、セラミックのシンチレーション特性の更なる追加的な向上を可能にする。
【００７９】
そこで、本発明の方法による１つの実施形態によれば、加熱プレスとアニーリングとの間で追加的なステップが実行されることができ、それは、時間期間0.5時間〜30時間の間、温度1000℃〜1400℃で真空下で蛍光セラミックをアニーリングするステップを有する。
【００８０】
好ましくは、アニーリング温度は、1100℃〜1300℃、より好ましくは1200℃〜1250℃の範囲で選択される。
【００８１】
真空アニーリングのための時間期間は、好ましくは1時間〜20時間、より好ましくは2時間〜10時間、最も好ましくは3時間〜5時間に設定されることができる。
【００８２】
本発明による方法の更なる追加的な実施形態において、粒度が1μmから20μmの間の実施形態に基づき、ドーピングされていないGd2O2Sの粉末が、Pr、Ce、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm及び／又はHoを有する希土類イオンのグループの少なくとも１つの要素を有する複合物と混合される。
【００８３】
この技術的手段は、セラミック生産処理を更に一層簡単化する。なぜなら、利用可能である広範な物質が使用されることができるからである。例えば、想定されるドーパント(envisaged dopant)としてPr又はCeが選択される場合、Pr又はCeイオンの導入は、対応する塩の適切な溶液を用いて実行されることができる。例えば、PrCl3、PrBr3、PrI3、Pr(NO3)3、Pr2(SO4)3、CeCl3、CeBr3、CeI3、Ce(NO3)3、Ce2(SO4)3等である。また、ドーパントイオンの導入は、例えば、Pr6O11、Pr2O3、Ce2O3、CeO2等の酸化物のようなドーパントを有する不溶性の複合物へのGd2O2Sの粉末の機械的な混合の間、実行されることができる。
【００８４】
更にまた、Gd2O2Sの粉末が、PrF3、Pr2S3、Pr2O2S、Pr2(CO3)3、Pr2(C2O4)3、CeF3、Ce2O2S、Ce2(CO3)3、Ce2(C2O4)3等のドーパントの不水溶性塩と機械的に混合されることができる。
【００８５】
ドーパント導入の本原理は、Tb、Eu等のイオン及び他の希土類要素の導入にも使用されることができる。追加的に、希土類イオンでない他の要素のイオンもそれに従って導入されることができる。好ましくは、適切なシンタリング助剤が加熱プレスの前に共に混合されることができる。
【００８６】
本発明は、Mでドーピングされる化学式Gd2O2Sにより表されるセラミックにも関する。Mは、Pr、Ce、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm及び／又はHoのグループから選択される少なくとも1つの要素を表し、上記蛍光セラミックは、そのボリュームにおいて単一フェーズを有する。
【００８７】
更に、本発明の蛍光セラミックは、市場で利用可能なセラミック蛍光物質と比べて、明らかに増加された相対光吸収率又は光出力を持つことができる。その差は、セラミック厚が1.5mmに等しいかそれ以上である場合に特に見られる。光出力は、同じ厚のタングステン酸カドミウム結晶の光出力より2.3倍高くなることができる。
【００８８】
ドーピングされたGd2O2Sの顔料粉末は、0.01 m2/g以上1 m2/g、好ましくは0.05 m2/g以上0.5 m2/g、より好ましくは0.1m2/g以上0.2 m2/gの範囲でBETに基づく表面を持つことができる。
【００８９】
Gd2O2Sは、Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm及び／又はHoのグループから選択される少なくとも１つの要素によりドーピングされることができる。Gd2O2S粉末は、Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、Dy、Sm及びHoのみのグループから選択される１つの要素によりドーピングされることが望ましい。Ce又はPrを要素として用いることが最も望ましい。
【００９０】
Gd2O2S粉末におけるCeの含有量は重量分率において、0.1ppm〜100ppmであり、好ましくは5ppm〜50ppmであり、より好ましくは10ppm〜25ppmとすることができ、及び／又はGd2O2S粉末におけるPrの含有量は、100ppm〜2000ppmであり、好ましくは300ppm〜1200ppmであり、より好ましくは500ppm〜800ppmとすることができる。
【００９１】
本発明のGd2O2S蛍光セラミックは、初期光出力に対して、500msで1x10-6から8x10-5の範囲にある明らかに低減された残光を持つことができることがわかる。本発明の蛍光セラミックは、再び上記初期光出力に対して、500msで1x10-6から6x10-5の範囲、好ましくは500msで1x10-6から5x10-5の範囲、より好ましくは500msで1.0x10-6から3.0x10-5の範囲にある残光を持つことができる。
【００９２】
本発明の好ましい実施形態によれば、単軸加熱プレスの間、多結晶ブリックが理論密度に近い密度値であるPrel > 99.7%Ptheorにまで好ましい形態で圧縮される。高密度により、本発明の蛍光セラミックは、光学範囲における良い透明度を提供することができる。従って、本発明により生産される蛍光セラミックは、密度99.0%以上、好ましくは99.5%以上、より好ましくは99.7%以上、かつ100%以下を持つことが好ましい。
【００９３】
更に、驚くべきことに、本発明により生産される蛍光セラミックは、0.74〜1.00、好ましくは0.80〜1.00、より好ましくは0.84〜1.00の範囲の明らかに増加された相対光吸収率又は光出力を持つことができることがわかる。
【００９４】
本発明により生産される蛍光セラミックの晶子のサイズは、好ましくはMでドーピングされたGd2O2S粒子の開始粉末の粒子サイズより大きい。その蛍光セラミックのMでドーピングされたGd2O2S晶子の50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上が、1〜300μm、好ましくは10〜100μmの晶子サイズを持つべきであることが好ましい。
【００９５】
本発明により生産される蛍光セラミックは、平面００１におけるテクスチャを持つことができる。それは、単軸プレス処理の間に適用される圧力の方向にほぼ垂直な方向を向く格子における平面に対応する。
【００９６】
本発明の実施形態によれば、その処理は、
a) 第１の固体を好ましくはグラファイト及び／又はTZMで作られる型に配置するステップ、
b) ステップa)の第１の固体の上にモリブデン箔を配置するステップ、
c) 顔料粉末とシンタリング及び／又はフラックス助剤との混合物をステップb)のモリブデン箔の上に配置するステップ、
d) 必要なら、モリブデン箔、並びに、顔料粉末とシンタリング及び／又はフラックス助剤との混合物の追加的な交互層を、ステップc)の顔料粉末とシンタリング及び／又はフラックス助剤との混合物の上に配置するステップ、
e) d)の代わりに、必要なら、モリブデン箔、顔料粉末とシンタリング及び／又はフラックス助剤との混合物、並びに追加的な固体の交互層を、ステップc)のセラミック粉末の上に配置するステップ、
f) 結果として生じるスタックの最後から２番目の層にモリブデン箔がくるよう配置するステップ、
g) 結果として生じるスタックの最後の層が、ステップa)の固体と同じ物質を備える固体となるよう配置するステップ、
h) 上記最後の層をグラファイト固体で覆うステップ、
i) 上記プレス装置内で1x10-8bar以上1x10-3bar以下の真空を作成するステップ、及び
j) 上述の加熱プレスを実行するステップを含む。
【００９７】
本発明により生産された蛍光セラミックは、例えば
−  好ましくはX線、ガンマ線及び電子ビーム等の電離放射線を検出するためのシンチレータ又は蛍光部材、及び／又は
−  好ましくはコンピュータ断層撮影(CT)のための、医療分野で使用される装置又はデバイス、で使用されることができる。
【００９８】
最も好ましくは、本発明により生産される少なくとも１つの蛍光セラミックが、検出器又は医療イメージングのために適合される装置のために使用されることができる。
【００９９】
しかしながら、本発明により作られる蛍光セラミックは、医療分野において知られるいずれの検出器にも使用されることができる。斯かる検出器は、例えば、X線検出器、CT検出器、電気泳動表示検出器等である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１００】
請求項に記載された要素及び記載された実施形態において本発明に基づき使用される要素だけでなく上述の要素は、そのサイズ、形状、素材選択、及び技術概念に関するいずれかの特殊な例外に制約されるものではない。その結果、関連分野において知られる選択基準が、制限無しに適用されてもよい。
【０１０１】
本発明の対象となる追加的な詳細、特性及び利点は、従属項、図面、並びに、各図面及び例示に関する以下の説明において開示される。本書は、例示的な態様で、本発明に基づく適切な装置の２つの好ましい実施形態と、本発明の方法に基づく生産の１つの例とを示す。
【０１０２】
図１は、１つの方向から適用される圧力を用いる単軸の加熱プレスのためにデザインされた本発明による方法に適した装置１を示す。斯かる装置は、本書において参照により含まれるEP 05 110 054.3号にも記載される。
【０１０３】
ピストン２は、ダイ３上に圧力を伝える。このダイ３は、型(mould)５の内部に適合する。型５の底部には、固定位置にある第２のダイ６が配置される。この構成は、ヒータ４により加熱される。型の内側には、モリブデン箔８に接触するセラミック粉末の層９が存在する。モリブデン箔層は次に、グラファイトソリッドの層７に接触する。ピストン２、ダイ３及び６、ヒータ４、型５並びにグラファイト層７、モリブデン箔層８、及びセラミック粉末層９は、垂直な対称軸の周りに円筒状の対称的な態様で配置される点に留意されたい。更に、ヒータ４、型５並びにグラファイト層７、モリブデン箔層８、及びセラミック粉末層９は、水平な対称軸の周りに鏡像状の対称的な態様で配置される点に留意されたい。
【０１０４】
図２は、２つの方向から適用される圧力を用いる単軸の加熱プレスのためにデザインされた本発明による更なる装置を示す。ピストン２は、ダイ３上に圧力を伝える。このダイ３は、型５の内部に適合する。型５の底部には、移動可能であり第２のピストン１２により駆動される追加的なダイ１１が配置される。この構成は、ヒータ４により加熱される。型の内側には、モリブデン箔８に接触するセラミック粉末の層９が存在する。モリブデン箔層は次に、グラファイトソリッドの層７に接触する。ピストン２及び１２、ダイ３及び１１、ヒータ４、型５、第２のダイ６並びにグラファイト層７、モリブデン箔層８、及びセラミック粉末層９は、垂直な対称軸の周りに円筒状の対称的な態様で配置され、かつ水平な対称軸の周りに鏡像状の対称的な態様で配置される点に留意されたい。
【０１０５】
本発明は、単に説明目的の態様で、本発明による蛍光セラミックを生産する処理を示す、以下の例に基づき更に理解されることになる。
【０１０６】
例１
実施例において、不純物として約20重量ppmの濃度のCeを更に備えるGd2O2S:Pr 顔料粉末が使用される。Prの濃度は、500〜1000重量ppmである。その顔料粉末の3kgが、シンタリング及び／又はフラックス助剤として0.0055gのLiFと混合される。
【０１０７】
顔料粉末とLiFとの混合物が、図１に基づく装置に詰められ、加熱プレスが図３に示されるように実行される。
【０１０８】
まず、約１分間に20Kの割合で800℃に達するまで温度が上昇され、その後、保圧処理(dwelling)が25分実行される。保圧ステップの一部の間、１分間に2.5MPaの割合で約50MPaに達するまで圧力が上昇される。
【０１０９】
その後、１分間に10Kの割合で1050℃に達するまで温度が再度上昇され、その後、最大圧力150 MPa及び最大温度1250℃に達するまで、１分間に2Kの割合で温度が、１分間に1MPaの割合で圧力が同時に増加される。
【０１１０】
この時点で、加熱プレスが240分間実行されている。
【０１１１】
プレスが完了した後、まず、大気温度及び大気圧に達するまで、１分間に5MPaの割合で圧力が減少され、そして約１分間に3Kの割合で温度が減少される。
【０１１２】
明細書を過度に長くすることなく、理解可能な開示を提供するために、上述された特許及び特許出願のそれぞれを参照により本書に含めるものである。
【０１１３】
上述された実施形態の要素及び特徴の特定の組み合わせは例示であるに過ぎない。即ち、本書及び参照により含まれる特許／出願における他の教示と、本書における教示とを交換及び置換することは明示的に想定されるものである。当業者であれば理解されるであろうが、請求項に記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本書において述べられる内容の変形例、修正及び他の実現を思い付くことは、当業者であれば可能であろう。従って、前述の説明は、例示であるに過ぎないのであり、限定として解釈されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等の範囲において規定されるものである。更に、明細書及び請求項において使用される参照符号は、請求項に記載される本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】１つの方向から適用される圧力を用いる単軸の加熱プレスのためにデザインされた本発明による方法に適した装置を示す図である。
【図２】２つの方向から適用される圧力を用いる単軸の加熱プレスのためにデザインされた本発明による方法に適した更なる装置を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に基づく単軸加熱プレスステップに関する、対時間での温度及び圧力ダイアグラムを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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