(57)【要約】  本発明は、Ｐｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物を含む材料、ならびにシンチレーション検知器としての、例えば飛行時間機能を有するＰＥＴスキャナーにおける、使用に関係し、ここで  ＬｎはＬａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙまたはこれら（Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙ）の少なくとも二つの混合物から選択され；Ｘはハロゲン原子Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉまたはこれらの群（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）の少なくとも二つのハロゲン原子の混合物から選択され；ｘは０．０００５より大きく１より小さく；ｙは０から１未満であり；（ｘ＋ｙ）は１未満である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物を含んでなる材料であって、ここで
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙの群の、元素またはこれらの少なくとも二つの元素の混合物から選択され；
Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群の、ハロゲン原子またはこれらの少なくとも二つのハロゲン原子の混合物から選択され；
ｘは０．０００５より大きく１より小さく；
ｙは０から１未満であり；および
（ｘ＋ｙ）は１未満である、材料。
【請求項２】
ｙが（１−ｘ）／２未満である、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
ｘが０．００５より大きい、請求項１または２に記載の材料。
【請求項４】
ｘが０．９未満である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料。
【請求項５】
ｘが０．４未満である、請求項４に記載の材料。
【請求項６】
ｙが０．９未満である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の材料。
【請求項７】
本質的にＰｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物からなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の材料。
【請求項８】
Ｐｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物からなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の材料。
【請求項９】
ｙが０である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１０】
ＸがＢｒである、請求項９に記載の材料。
【請求項１１】
ＸがＩ（ヨウ素）または５０モル％以上のハロゲン原子Ｉを含むハロゲン原子混合物であり、且つＬｎはＬａ、Ｎｄまたはこれらの混合物の群から選択される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１２】
Ｘが５０モル％未満のＩ（ヨウ素）を含んでいる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１３】
単結晶の形である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１４】
単結晶の体積が少なくとも１０ｍｍ３である、請求項１３に記載の材料。
【請求項１５】
粉末の形である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１６】
バインダーと混合されるか、焼結されるか、または充てんされる、請求項１５に記載の材料。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の材料を含んでなる、シンチレーション検知器。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシンチレーション検知器を含んでなる、ＰＥＴスキャナー。
【請求項１９】
飛行時間機能を有する、請求項１８に記載のＰＥＴスキャナー。
【請求項２０】
ガンマおよび／またはＸ線および／または宇宙線検知に、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の材料を使用する方法。
【請求項２１】
計数率が１００ｋｃｐｓより大きい、請求項２０に記載の材料を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新しいシンチレーター材料、特に単結晶のシンチレーター材料、これらを単結晶として製造するプロセス、およびそれらを使用してＸ線および／またはガンマ線放射を検知および／または同定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンチレーター材料は、ガンマ線、Ｘ線、宇宙線および１ｋｅＶまで下がったまたはそれよりも低く、一般に「放射線」として指定されるものより低い、粒子または電磁波の検知のために使用される。
【０００３】
シンチレーションのメカニズムは多数の物理原理によるものであり、それは本質的に入射光子または粒子の高エネルギーを可視光の範囲内またはかなり近い光に変換し、標準的な光検知器で検知が可能となる。特に興味があるのは、単結晶のシンチレーターであり、すなわち、一つ（多くても数個）の結晶から構成された使用規模の構成要素である。単結晶（モノクリスタル）の構成は、厚い寸法で放出光の抽出を簡単にする、これは粒の境界、不均質性、および多結晶材料に存在しがちな他の欠陥による内部拡散がないためである。結晶構造（原子的な意味での）が必要とされる、というのはそれがシンチレーションのメカニズムを決定するからであり、ガラス状の、アモルファス状態の物質は異なるシンチレーション特性を生じることがある。抽出した光はその後当業者に周知の様々な装置、例えば光電子増倍管、光ダイオード等で集められる。別の構成は、やはりこの材料の結晶構造を保ち、そして粉末形態で使用し、やはり光抽出を可能にするやり方でバインダーと混合または焼結または充てん（pack）のいずれかがされる。通常、これらの構成は数ミリメートルより厚いと極めて不透明となるが、この厚さは十分な量の入射粒子または光子を止めるには十分ではない。総じて、可能でありかつコスト効果があれば、単結晶が好ましい。
【０００４】
放射線検知は、放射性医薬、基礎物理、工業計測、荷物検査、油井検層等の多くの用途で大きな関心が寄せられている。これらの用途において、検知器にも到達する放射線の高計数率で区別することがたいていは望ましく、そしてシンチレーション検知器は放射線のタイプに応じて種々の発光シグナルを生むことができる。（G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurements (Wiley, New York, 2000)を参照)。
【０００５】
良好なＸ線またはガンマ線検知器を構成するために、いくつかの基準が必要とされる。
【０００６】
当業者に周知のやり方では、放射線が入射している下でのシンチレーターのエネルギースペクトラムが引かれ、これによりイベントがヒストグラム（ｘ軸にエネルギー、ｙ軸にカウント数）に表される。取得（acquisition）プロトコル、「チャンネル」は特定のエネルギー範囲内のシグナルを集めるように規定される。
【０００７】
良好な（低い）エネルギー分解能が、入射放射線のエネルギーピークの良好な同定のために必要である。エネルギー分解能は通常、所与のエネルギーで所与の検知器に関して、エネルギースペクトラムで見られるピークの半値幅（ピークの中心のエネルギーで割ったもの）として、規定される。(G. F Knoll, "Radiation Detection and Measurement", John Wiley and Sons, Inc, 2<nd> edition, p 114を参照。)
【０００８】
別の非常に重要なパラメータは減衰時間定数であり、これは具体的にはW.W Moses (Nucl. lnstr and Meth. A336 (1993) 253)に記載されている。速い減衰時間は速い分析を可能とする。概して、放射線下のシンチレーターから集めたシグナルの時間スペクトラムは、それぞれの減衰時間定数で表した指数の合計で近似可能である。シンチレーターの品質は本質的に最も速い放出成分の貢献で規定される。これは我々が本明細書でさらに報告するものである。
【０００９】
広く使用される既知のシンチレーター結晶の仲間は、タリウムドープしたヨウ化ナトリウム  Ｔｌ：ＮａＩタイプのものである。このシンチレーション材料は、１９４８年にRobert Hofstadterにより発見され、そしてこれが現代のシンチレーターの基礎を形成し、ほぼ６０年他の材料について研究されているにもかかわらずなおこの分野の有力な材料のままである。しかしながら、これらの結晶はあまり速くないシンチレーション減衰を有する。
【００１０】
かなり開発されたシンチレーター結晶の仲間の一つはビスマスゲルマネート（BGO）タイプのものである。このＢＧＯ結晶の仲間は高減衰時間定数を有し、このためこれらの結晶の使用を低計数率に制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
最近、シンチレーション材料がO. Guillot-Noel et al.によって開示された (Optical and scintillation properties of cerium-doped LaCI3, LuBr3 and LuCI3" in Journal of Luminescence 85 (1999) 21-35)。この論文はセリウムドープした化合物、例えば０．５７モル％ＣｅでドープしたＬａＣｌ３；０．０２１モル％、０．４６モル％、および０．７６モル％ＣｅでドープしたＬｕＢｒ３；０．４５モル％ＣｅでドープしたＬｕＣｌ３のシンチレーション特性を記載している。これらのシンチレーション材料は７％のオーダーの極めて有用なエネルギー分解能、およびかなり低い、特に２５〜５０ｎ秒である、速いシンチレーション成分の減衰時間定数を有する。しかしながら、これらの材料のこの速い成分の強度は低く、特にＭｅＶあたり１０００〜２０００光子であり、これは高性能検知器の成分としては使用できないことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、著しく低い減衰時間（しばしばτと書かれる）を示すハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化セリウムを含む新しい材料に関する。本発明の材料はＰｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物を含み、ここで
ＬｎはＬａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙまたはこれら（Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙ）の少なくとも二つの混合物から選択され；
ｘは０．０００５より大きく１より小さく；
ｘは０．００５より大きいことが好ましく；
ｘは０．９未満（９０モル％未満）が好ましく、および０．４未満が好ましく；
Ｘはハロゲン原子Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉまたはこれらの群（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）の少なくとも二つのハロゲン原子の混合物から選択され；
ｙは０であってもよく、および０から１未満であり、および好ましくは０．９までであり、および好ましくは（１−ｘ）／２未満であり；
（ｘ＋ｙ）は１未満である。
【００１３】
ＸがＩ（ヨウ素）または５０モル％以上のハロゲン原子Ｉを含むハロゲン原子混合物である場合、ＬｎはＬａ、Ｎｄまたはこれらの混合物の群から選択されることが好ましい。Ｘが５０モル％未満のハロゲン原子Ｉ（ヨウ素）を含む場合、ＬｎはＬａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙまたはこれらの少なくとも二つの混合物から選択されることが好ましい。
【００１４】
本発明は、より具体的には本質的にＰｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物からなる材料、およびさらに具体的にはＰｒ（１−ｘ−ｙ）ＬｎｙＣｅｘＸ３の化学式の化合物からなる材料に関係する。
【００１５】
化合物Ｐｒ（１−ｘ）ＣｅｘＸ３（ここでｘおよびＸは上記で説明したのと同じ意味であり、ｙは０である）がより具体的に関係する。具体的には、化合物Ｐｒ（１−ｘ）ＣｅｘＢｒ３（ここでｘおよびＸは上記で説明したのと同じ意味であり、ｙは０である）が好ましい。
【００１６】
ｘの値はＰｒをセリウムで置換したモルレベルであり、結果として「セリウム含有率」と呼ばれる。ｘの値は０．０００５より大きいが、ｘは０．０５モル％より大きいと言うこともできる。両方の言い回しは等しい。例として、ｘが０．０５でｙが０である場合、この懸案の化合物はＰｒＢｒ３：５％Ｃｅと書くことができる。このような言い回しは当業者間でよく使用される。
【００１７】
ｙの値はＰｒをＬｎで置換したモルレベルである。
【００１８】
本発明による無機焼結材料は実質的にＰｒ（１−ｘ）ＣｅｘＸ３からなり、および本発明の技術分野で通常みられる不純物も含む場合がある。概して、通常の不純物は原材料に起因する不純物であり、その含有率は具体的には１モル％未満、またはさらには０．１モル％未満である（溶解した不純物の場合）。望ましくない相の場合、これらの望ましくない相の体積百分率は特に１％未満である。
【００１９】
本発明のシンチレーション材料は単結晶の形態の下で製造可能である。この場合、その体積は概して少なくとも１０ｍｍ３である。この材料は粉末（多結晶）の形態でも使用可能であり、場合によって充てん、または焼結またはバインダーと混合される。
【００２０】
この例の化合物は垂直Bridgman技法により単結晶として成長する。この化合物が吸湿性であるので、この実験は石英アンプルに密封された試料で行われた。材料が合理的に水および酸素との反応から保護されている場合は、結晶成長の分野の当業者向けの他の既知の技術が使用可能であり、例えばＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉまたはＫｙｒｏｐｏｕｌｏｓ技法がある。この例における単結晶試料は約１０ｍｍ３の体積であった。
【００２１】
ＰｒＢｒ３Ｃｅ３＋の特性は、ガンマ線検知器の分野で既知のシンチレーターの特性とともに、以下の表１に示される
【００２２】
【表１】
2009507979.tif 000002
表１：ＰｒＢｒ３Ｃｅ３＋および他のガンマ線シンチレーターの特性の比較
【００２３】
以下の省略形を表１で使用した：
ＬＹ＝光収率
Ｒ＝エネルギー分解能
τ＝減衰時間
λｅｍ＝放出光のメインピークの波長
５％Ｃｅはこの一般化学式においてｘ＝０．０５を意味し、これはつまりＰｒ０．９５Ｃｅ０．０５Ｂｒ３である。
【００２４】
ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋のシンチレーション減衰時間スペクトルを、単光子計数技術を用いて１３７Ｃｓγ線励起下の室温で記録し、図１に示した。この図では、（ａ）ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋の室温でのシンチレーション減衰カーブを見ることができる。これらのスペクトルは単光子計数技術を用いて記録した。このデータを通過する実線は単指数近似である。比較のために、ＬａＢｒ３：５％Ｃｅ３＋のシンチレーション減衰スペクトルもプロットした。
【００２５】
５モル％セリウムドープしたＰｒＢｒ３に関して報告された速い成分は、放出した光の９０％という非常に高い数値に相当し、これはその速い成分に関して他のガンマ線検知器を超えてこのシンチレーター材料の長所を増加させた。
【００２６】
図２は、６６２ｋｅＶのγ線に関して（ａ）ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋で記録された１３７Ｃｓ源からの放射のパルス高スペクトルを示す。
【００２７】
結晶のシンチレーション特性はその構造（「空間群(space group)」として知られる）と密接に関係することが当業者に知られている。同じ空間群を有する結晶は簡単に混合し、および結晶性固溶体を形成することも当業者に知られている。PrCI3 および PrBr3 の空間群は P63/mである。これはLaX3、 CeX3、 NdX3、 PmX3、 SmX3、 EuX3 および GdX3と同じ空間群であり、ここでXは Cl または Br またはこれらの混合物である。このPrI3の空間群 は Cmcmである。 これはLaI3、 CeI3、 NdI3と同じ空間群である。
【００２８】
特に、本発明の材料が、エネルギー分解能は劣るが非常に速い減衰を伴い、ガンマ検知の分野で知られるＬａＢｒ３：Ｃｅよりも明るくない、興味深いガンマ検出器を構成することが示される。本発明の試料に関して所与のエネルギー分解能は特許請求の組成物に関して基礎的な制限とはならないことを言い添えることは価値あることである。エネルギー分解能が良好な結晶化度および均質性の結晶を伴って改善可能であることは当業者に周知である。Ｃｅ含有物中の均質性、少ない含有物および欠陥レベルが好ましい。このような結晶は例えば、フィードバックループの成長速度、固体／液体インターフェースにおける熱的成分および熱条件を適当に選択した、よく制御された炉で得ることができ、これは均質な結晶を得るためのものとして当業者に知られている。
【００２９】
このような非常に速い減衰は高計数率用途に関して非常に興味深く、ここで検知される入射光子の数は極めて高く、１秒あたり１００キロカウント（ｋｃｐｓ）超、またはさらには１Ｍｃｐｓ超である。これは非常に興味深いが、分光分析（ここで試料は高フラックスのＸ線によって意図的にボンバードされる）、またはＰＥＴスキャナー（陽電子トモグラフ放出）に限定されない。飛行時間機能を有するＰＥＴスキャナーは、極めて速い時間特性を有し、本発明の製品を有利に使用することができる。
【００３０】
このように、本発明は、本発明の材料を含むシンチレーション検知器（シンチレーター）にも関係する。
【実施例】
【００３１】
本発明は、１〜５章として表される以下でも説明される。
【００３２】
１． イントロダクション
Ｃｅ３＋ドープしたランタニドトリハロゲン化物シンチレーター（ＲＥＸ３：Ｃｅ３＋、ここでＲＥ＝Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、ＹおよびＸ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）が近年より良いシンチレーターの追求において研究された。ＬａＣｌ３：Ｃｅ３＋、ＬａＢｒ：Ｃｅ３＋およびＬｕＩ３：Ｃｅ３＋は優れたシンチレーション特性を有し、高光収率、良好なエネルギー分解能、および速い減衰時間を有する［１〜４］。これらの成果にもかかわらず、なおより良好なシンチレーターの追求のための試みがされている。
【００３３】
Ｃｅ３＋に加えて、化合物中の活性因子としてＰｒ３＋を導入する努力もされている［５］。理論的に、Ｃｅ３＋に比べてＰｒ３＋の５ｄ→４ｆ放出のエネルギーが高いので、Ｐｒ３＋における５ｄ→４ｆへの放出はＣｅ３＋の場合より２〜３倍速いはずである［６］。残念ながら、新たな速いシンチレーターとしてのＬａＢｒ３：Ｐｒ３＋の開発は成功しなかった。予期された５ｄ→４ｆ放出を示さず、かわりに遅い４ｆ→４ｆ放出が観察された。この価電子帯からＰｒ３＋への電荷の移動は、５ｄ→４ｆ放出のエネルギーより低いエネルギーで起こり、そしてこれがＣｅ３＋放出が早くなる（quench）［７］。
【００３４】
この研究において、我々はＰｒＢｒ３：Ｃｅ３＋のシンチレーション特性について報告する。その１６，０００および２１，０００光子／ＭｅＶの光収率は、ＬａＢｒ３：Ｃｅ３＋の４分の１程度である。一方ＰｒＢｒ３：Ｃｅ３＋の室温でのＣｅ３＋放出の減衰時間５．６ナノ秒はＬａＢｒ３：Ｃｅ３＋のそれより３倍速い。ＰｒＢｒ３：Ｃｅ３＋のスペクトルも表した。
【００３５】
２． 試験手順
比較的小さい（５×３×２ｍｍ３）ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋の単結晶を、Bridgman技法で作られたＣｅＢｒ３およびＰｒＢｒ３から成長した元の結晶原石から切り出した。出発原料は、ハロゲン化アンモニウム法により、Pr2O3 (Heraeus、 99.999%)、NH4Br (Merck、 > 99.9%)、およびHBr (47% Merck、 proanalysis)から調製した[8,9]。PrBr3 が空間群P63/m を伴うUCI3 型構造に結晶化する[10] (no. 176)。この構造および格子パラメータに基づき、PrBr3 は5.27 g/cm3の計算密度ρｒ、および48.27というZeff実効原子番号を有する。実験設備の詳細は文献[4]で見つけることができる。
【００３６】
３． 結果および考察
室温で記録したＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋のＸ線励起放出スペクトルを図３に示す。各スペクトルはこのシステムの伝送に対して補正され、および１０μ秒の付形時間で記録したパルス高スペクトルから得た光子／ＭｅＶ単位の絶対的な光収率に全ての波長にわたる積分が等しくなるように標準化される。
【００３７】
このスペクトルには、Ｃｅ３＋によるピークが３６５と３９５ｎｍの二つの主要な重なり合うバンドがそびえ立つ。このＣｅ３＋放出の位置はＬａＢｒ３：Ｃｅ３＋の位置と似ている［１１］。Ｃｅ３＋の濃度が上がると、Ｃｅ３＋放出の平均は僅かに長波長側に移動し、およびＣｅ３＋バンドの強度が増す。５００〜７５０ｎｍに位置した４ｆ２→４ｆ２  Ｐｒ３＋ラインの強度は、Ｃｅ３＋放出の強度と比べるとずっと弱い。これらのＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋放出スペクトルのラインは、ＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋放出スペクトルのラインと重なり合う。
【００３８】
図４は、ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋で記録した１３７Ｃｓ源からの放射のパルス高スペクトルを示す。Ｐｒの特性Ｋα、Ｋβ Ｘ線のエスケープのせいで、低めのエネルギーでの光電ピークを伴う付随ピークはこのスペクトルでは観察されない。
【００３９】
Hamamatsu R1791 PMTにより測定したパルス高スペクトルから導いた光収率およびエネルギー分解能が、表１に示される。最高の光収率は、ＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋の場合に観察される。
【００４０】
表１：０．５、３、および１０μ秒の付形時間を用いて、Hamamatsu R1791 PMTにより測定した、６６２ｋｅＶγ線励起下での、ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋のパルス高スペクトルから導いた光収率およびエネルギー分解能
【表２】
2009507979.tif 000003
【００４１】
単光子計数技法を用いて１３７Ｃｓγ線励起下での室温で記録したＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋のシンチレーション減衰時間スペクトルが、図５に示される。減衰カーブにおいて遅い成分は観察されなかった。ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋の減衰時間スペクトルは、１０±１ｎ秒の単指数減衰で近似される。この減衰時間は、Ｂｉｚａｒｒｉらによって既に報告された［１２］ＬａＢｒ３：５％Ｃｅ３＋（〜１６ｎ秒）のシンチレーション減衰時間よりも速い。
【００４２】
ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋の励起および放出スペクトルが図６に示される。１０Ｋで記録された３８０ｎｍのＣｅ３＋放出を観測するこの励起スペクトルはいくつかのバンドを示す。２７７、２８８、２９９、３１２、および３２８ｎｍの５つのバンドは、Ｃｅ３＋４ｆ→５ｄ遷移に起因すると考えられる。これらのバンドはＬａＢｒ３：Ｃｅ３＋のものと同じ位置にある［７］。２４０ｎｍの低い強度のバンドは、すでにＬａＢｒ３：Ｐｒ３＋で観察され、Ｂｒ−からＰｒ３＋への電荷遷移（ＣＴ）バンドによるものとされる［７］。２４０ｎｍのＰｒ３＋のＣＴバンドで励起した放出スペクトルは、５ｄ→４ｆＣｅ３＋［２Ｆ５／２、２Ｆ７／２］二重放出およびＰｒ３＋  ４ｆ２→４ｆ２遷移ラインを示す。Ｐｒ３＋のＣＴバンドで励起したときのＣｅ３＋二重放出の存在は、Ｃｅ３＋へのエネルギー移動が中間状態としてのＰｒ２＋を生じることを示す。Ｐｒ３＋  ４ｆ２→４ｆ２遷移ラインは、３Ｐ０状態から始まる。３Ｐ１状態からの遷移の不存在は、おそらく近くのＰｒ３＋イオンとのエネルギー交換によって引き起こされる［１３］。
【００４３】
図７は、１０Ｋおよび室温で記録した３００ｎｍのＣｅ３＋の４ｆ→５ｄ遷移の励起および２５０ｎｍのＰｒ３＋のＣＴバンドでの励起した場合の、ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋の３６６ｎｍにおけるＣｅ３＋放出の減衰時間スペクトルを示す。
【００４４】
減衰時間スペクトルは単指数関数で近似される。１０Ｋおよび室温で記録した３００ｎｍで励起したＣｅ３＋放出の減衰時間は、それぞれ１０．０±１．０および５．６±０．６ｎ秒である（図７ａ参照）。これは、Ｃｅ３＋放出が室温で早くなることを示す。１０Ｋおよび室温で記録した２５０ｎｍのＰｒ３＋のＣＴバンドを介して光学的に励起したＣｅ３＋放出の減衰時間は、それぞれ１１．１±１．１および６．０±０．６ｎ秒である（図７ｂ参照）。これらの減衰時間はＣｅ３＋の励起状態の寿命特性と類似しており、そしてそれゆえに上述したＣｅ３＋へのエネルギー移動は非常に速い（〜１ｎ秒）。それは、総光収率に対する０．５μ秒以内の光収率の約９０％の貢献と一致する。しかしながら、Ｃｅ３＋放出の減衰時間は、シンチレーション減衰時間よりも速い４〜５ｎ秒である（図５参照）。シンチレーションプロセスがおそらくこの違いを説明する。
【００４５】
図３は、ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋およびＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋の室温で記録したＸ線励起放出スペクトルである。ｙ軸はパルス高スペクトルから導かれる光収率を使用して調整した。５００〜７５０ｎｍの範囲のスペクトルは、その実際の強度の２０倍に拡大している。
【００４６】
図４は、６６２ｋｅＶγ線に関する、（ａ）ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋のパルス高スペクトルである。スペクトルはHamamatsu R1791 PMTで測定した。
【００４７】
図５は、（ａ）ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋および（ｂ）ＰｒＢｒ３：２０％Ｃｅ３＋の室温でのシンチレーション減衰カーブである。これらは単光子計数技法を用いて記録した。データを通る実線は単指数近似である。比較のために、文献［１２］から引用したＬａＢｒ３：５％Ｃｅ３＋のシンチレーション減衰スペクトルもプロットした。
【００４８】
図６は、（ａ）１０Ｋでの３８０ｎｍ放出を観測するＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋の励起スペクトルおよび（ｂ）室温で２４０ｎｍで励起したＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋のログスケールでの放出スペクトルである。（ａ）では５のガウス近似を使用して、５のＣｅ３＋  ４ｆ→５ｄ励起バンドを求めた。
【００４９】
図７は、(i)１０Ｋおよび(ii)室温で記録した（ａ）３００ｎｍでのＣｅ３＋の４ｆ→５ｄ遷移および（ｂ）２５０ｎｍでのＰｒ３＋のＣＴバンドを通じて励起したＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋の３６６ｎｍＣｅ３＋放出のログスケールでの減衰時間スペクトルである。データを通過するように引いた実線は、単指数近似である。
【００５０】
４．結論
我々は、γ線検知のための、新しいシンチレーター、ＰｒＢｒ３：５％Ｃｅ３＋を紹介した。ＬａＢｒ３：５％Ｃｅ３＋よりも低い光収率（１６，０００〜２１，０００光子／ＭｅＶまで）および、より速いシンチレーション減衰時間（〜１０ｎ秒）が記録された。この速いエネルギー伝達が提供され、および１０Ｋおよび室温で記録したＣｅ３＋放出の減衰時間は、Ｃｅ３＋放出が室温で早くなることを示した。
【００５１】
５． 参考文献
[1] O. Guillot-Noel , J. T. M de Haas, P. Dorenbos, C. W. E. van Eijk, K. W.
Kramer, H. U. G[upsilon]del, Jounal of Luminescence 85 (1999) 21. 
[2] E. V. D. van Loef, P. Dorenbos, C. W. E. van Eijk, K. W. Kramer, H. U. G[upsilon]del, Appl. Phys. Lett. 79 (2001 ) 1573. 
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【図面の簡単な説明】
【００５２】
（原文記載なし）
【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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【国際調査報告】
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