(57)【要約】【課題】放射線検出器、撮像装置、非破壊検査装置などにシンチレータとして用いることができる結晶材料を割れにくくする。【解決手段】結晶材料は、一般式（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γ・・・（１）で表され、パイロクロア型構造を持ち、化学量論的組成もしくは調和溶融組成の結晶である。ここで、式（１）において、ＲはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕのいずれかからなる希土類元素であり、Ｒ’はＬａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃのいずれかからなる希土類元素であり、Ｒ”はＣｅ、Ｅｕ、Ｔｂのいずれかからなる希土類元素である。また、式（１）においいて、Ｍは、１価、２価、３価、４価、５価、６価のイオンであり、Ｍ’は、２価、３価、４価のイオンである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γで表され、パイロクロア型構造を持ち、
化学量論的組成もしくは調和溶融組成の結晶であり、
前記ＲはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕのいずれかからなる希土類元素、
前記Ｒ’はＬａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃのいずれかからなる希土類元素、
前記Ｒ”はＣｅ、Ｅｕ、Ｔｂのいずれかからなる希土類元素、
前記Ｍは、１価、２価、３価、４価、５価、６価のイオンであり、
前記Ｍ’は２価、３価、４価のイオンであり、
−０．５≦α≦０．５、−０．５≦β≦０．５、−０．５≦γ≦０．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ≦０．０１、０≦ｖ≦０．０１である
ことを特徴とする結晶材料。
【請求項２】
請求項１記載の結晶材料において、
０＜ｖ＜０．００８５であることを特徴とする結晶材料。
【請求項３】
請求項１記載の結晶材料において、
０＜ｘ＜０．００６であることを特徴とする結晶材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶材料において、
前記Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋから選ばれる少なくとも１種以上のイオン、またはＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれる少なくとも１種以上のイオンであり、
前記Ｍは、１ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下のモル比で共添加されている
ことを特徴とする結晶材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶材料において、
前記Ｍ’は、Ａｌのイオンであることを特徴とする結晶材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の結晶材料から構成されたシンチレータと、
前記シンチレータかのシンチレーション光を受光する光検出器と
を備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項６記載の放射線検出器を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項６記載の放射線検出器を備えることを特徴とする非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータとして用いることができる結晶材料、およびこの結晶材料を用いた放射線検出器、非破壊検査装置、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータ単結晶は、γ線、Ｘ線、α線、β線、中性子線等を検出する放射線検出器に用いられている。このような放射線検出器は、物流の非破壊検査装置、陽電子放射断層撮影（positron  emission  tomography、ＰＥＴ）装置やＸ線ＣＴ装置などの医療画像装置（撮像装置）、高エネルギー物理分野における各種放射線計測装置、および資源探査装置［たとえば石油資源探査（oil well logging）などの資源探査］などに幅広く応用されている。
【０００３】
一般に、放射線検出器は、γ線、Ｘ線、α線、β線、中性子線を吸収し、シンチレーション光に変換するシンチレータと、シンチレーション光を受光し、電気信号などに変換する受光素子などの光検出器とから構成される。例えば、高エネルギー物理や陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）イメージングシステムでは、シンチレータと、放射性壊変によって発生する放射線との相互作用に基づいて画像が作成される。ここで陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）イメージングシステムでは、被検体内の陽電子（ポジトロン）と対応する電子との相互作用から生じるガンマ線がシンチレータに入射し、光検出器によって検出することのできるフォトンに変換される。シンチレータから放出されたフォトンはフォト・ダイオード（ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、シリコンフォトマルチプライヤー（Ｓｉ−ＰＭ）、もしくは光電子増倍管（ＰＭＴ）、または他の光検出器を使用して、検出することができる。
【０００４】
現在、各種放射線検出器へ応用される好ましいシンチレータとして、非特許文献１に記述のパイロクロア型構造を持つＣｅ：Ｇｄ2Ｓｉ2Ｏ7がある。このシンチレータは、化学的に安定で、潮解性が無く、発光量が高いという利点がある。例えば、非特許文献１に記載の、Ｃｅ3+の４ｆ５ｄ準位からの発光を利用するパイロクロア型構造を持つシンチレータは、汎用されているシンチレータの一つであるＣｅ：Ｇｄ2ＳｉＯ5に比べて発光量が２．５倍高い。しかしながら、一方で非特許文献１に記載の通り、相図上、包晶組成であるため、融液からの単結晶成長ができず、大きな透明体を得ることが困難であるという問題点を有する。
【０００５】
また、特許文献１、２や非特許文献２に記載のパイロクロア型構造を持つシンチレータでは、Ｃｅを希土類元素のサイトに置換することで、構造を安定化するという試みがなされている。これにより、この結晶はフローティングゾーン法、チョコラルスキー法、マイクロ引き下げ法、ブリッジマン法などの融液成長法により大型単結晶作製が可能となる。しかしながら、希土類元素のサイトにＣｅを増やすと、発光量が激減してしまうという問題（濃度消光）が生じる。
【０００６】
特許文献３や非特許文献３では、Ｙ，Ｙｂ，Ｓｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種類以上の元素を希土類元素（特にＬａ）のサイトに置換することで、構造を安定化するという試みがなされている。また、特許文献４、特許文献５、特許文献６では、（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γにおいて、ＲはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる希土類元素、Ｒ’はＬａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃからなる希土類元素、Ｒ”はＣｅ、Ｅｕ、Ｔｂからなる希土類元素、ＭおよびＭ’は１価、２価、４価、５価、６価のイオンとすることで、コングルエント組成を用いてバルク単結晶を作製するという試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０７４０３９号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０８３０１０号
【特許文献３】国際公開第２０１４／１０４２３８号
【特許文献４】国際公開第２０１６／１９０４３９号
【特許文献５】特開２０１７−０３６１６０号公報
【特許文献６】国際公開第２０１７／０７８１３５号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S. Kawamura,  J. H. Kaneko,  M. Higuchi,  T. Yamaguchi,  J. Haruna,  Y. Yagi,  K. Susa,  F. Fujita,  A. Homma,  S. Nishiyama,  H. Ishibashi,  K. Kurashige  and  M. Furusaka,  IEEE  Nuclear  Science  Symposium  Conference  Record,  San  Diego,  USA,  29  October  -  5  November  2006,  pp. 1160-1163.
【非特許文献２】S. Kawamura,  M. Higuchi,  J. H. Kaneko,  S. Nishiyama,  J. Haruna,  S. Saeki,  S. Ueda,  K. Kurashige,  H. Ishibashi  and  M. Furusaka,  Crystal  Growth  &  Design,  volume  9  (3),  2009,  pages  1470-1473.
【非特許文献３】Akira Yoshikawa, Shunsuke Kurosawa, Yasuhiro Shoji, Valery I. Chani, Kei Kamada, Yuui Yokota, and Yuji Ohashi, Crystal  Growth  &  Design,  volume 15 (4), 2015, pages 1642-1651.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献３や特許文献４、特許文献５、特許文献６に示されたバルク単結晶は、加工時に割れ易いという問題があった。これらのバルク単結晶は、割れやすいため、産業応用のために形状を加工する際の歩留まりが悪くなる。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、放射線検出器、撮像装置、非破壊検査装置などにシンチレータとして用いることができる結晶材料を割れにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る結晶材料は、一般式（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γで表され、パイロクロア型構造を持ち、化学量論的組成もしくは調和溶融組成の結晶であり、ＲはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕのいずれかからなる希土類元素、Ｒ’はＬａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃのいずれかからなる希土類元素、Ｒ”はＣｅ、Ｅｕ、Ｔｂのいずれかからなる希土類元素、Ｍは、１価、２価、３価、４価、５価、６価のイオンであり、Ｍ’は２価、３価、４価のイオンであり、−０．５≦α≦０．５、−０．５≦β≦０．５、−０．５≦γ≦０．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ≦０．０１、０≦ｖ≦０．０１である。
【００１２】
上記結晶材料において、０＜ｖ＜０．００８５であるよい。また、０＜ｘ＜０．００６であるとよりよい。
【００１３】
上記結晶材料において、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋから選ばれる少なくとも１種以上、またはＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれる少なくとも１種以上であり、Ｍは、１ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下のモル比で共添加されている。
【００１４】
上記結晶材料において、Ｍ’は、Ａｌのイオンであればよい。
【００１５】
本発明に係る放射線検出器は、上述した結晶材料から構成されたシンチレータと、シンチレータかのシンチレーション光を受光する光検出器とを備える。
【００１６】
本発明に係る撮像装置は、上述した放射線検出器を備える。
【００１７】
本発明に係る非破壊検査装置は、上述した放射線検出器を備える。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、一般式（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γに示されるように、Ｍ、Ｍ’を添加したので、放射線検出器、撮像装置、非破壊検査装置などにシンチレータとして用いることができる結晶材料が割れにくくなるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2（Ｓｉ0.995Ａｌ0.005）2Ｏ7の組成で表される結晶の写真である。
【図２】図２は、（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2Ｓｉ2Ｏ7の組成で表される結晶の写真である。
【図３】図３は、圧縮試験機の構成を示す構成図である。
【図４】図４は、実施例１（実線）および比較例１（破線）の圧縮試験の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態における結晶材料について説明する。この結晶材料は、一般式（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γ・・・（１）で表され、パイロクロア型構造を持ち、化学量論的組成もしくは調和溶融組成の結晶である。ここで、式（１）において、ＲはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕのいずれかからなる希土類元素であり、Ｒ’はＬａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃのいずれかからなる希土類元素であり、Ｒ”はＣｅ、Ｅｕ、Ｔｂのいずれかからなる希土類元素である。
【００２１】
また、式（１）においいて、Ｍは、１価、２価、３価、４価、５価、６価のイオンである。Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋから選ばれる少なくとも１種以上１価の陽イオン、または、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれる少なくとも１種以上の２価の陽イオンであり、結晶材料に１ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下のモル比で共添加されている。また、式（１）において、Ｍ’は、２価、３価、４価のイオンである。Ｍ’は、例えば、Ａｌのイオンである。また、Ｍ’は、Ｇａ、Ｂ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｈｆのイオンであってもよい。
【００２２】
また、式（１）において、−０．５≦α≦０．５、−０．５≦β≦０．５、−０．５≦γ≦０．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ≦０．０１、０≦ｖ≦０．０１である。
【００２３】
前述した従来の問題について調査したところ、まず、Ｓｉ−Ｏの結合がある面（０１０）で割れていることが判明した。これに対し、上述式（１）に示すように、Ｓｉの一部のサイトを２価、３価、４価のイオン（Ｍ’、例えばＡｌのイオン）で置換したところ、加工時の割れの傾向が顕著に低減した。また、上述したＭを共添加することでＲ、Ｒ’、Ｒ”のいずれかにおける一部サイトをＭで置換すると、同様に、加工時の割れの傾向が顕著に低減した。
【００２４】
なお、好ましくは、式（１）におけるｖの範囲は、０＜ｖ＜０．００８５とされているとよい。また、より好ましくは、式（１）におけるｖの範囲は、０＜ｘ＜０．００６とされているとよい。
【００２５】
また、実施の形態に係る結晶材料では、環境温度が摂氏０度の場合の蛍光成分の発光量を基準とした場合に、環境温度が室温から摂氏１５０度の範囲における蛍光成分の発光量の基準からの減衰割合を５０％未満とすることができる。更に、摂氏４００度以上の環境下に１２時間以上放置したのちの蛍光成分の常温下での発光量は２０％以上の変動はなく、５Ｇ以上の圧力下でも物理的に破壊せず機械強度が強く、したがって、本実施の形態に係る結晶材料は、高温環境下でも発光量の減衰を少なくできるので、高温環境下、または、大振動下で使用される結晶材料として非常に有用である。
【００２６】
特に、本実施の形態に係る結晶材料から構成されるシンチレータと、シンチレータからの発光を受光し、室温以上、摂氏２００度以下の環境温度で動作する光検出器とを組み合わせて放射線検出器を構成することで、高温環境下、且つ、大振動下での計測が必須となる資源探査などにも無冷却で利用可能であるので好ましい。
【００２７】
本実施の形態における結晶材料の単結晶を製造する方法（結晶製造方法）について、以下に説明する。いずれの組成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い。Ａ、Ｓｉ及びＲＥを含むこれらの出発原料を、融液形成時に目的の組成（本実施の形態に係る結晶材料の元素比）となるように秤量、混合し、配合したものを結晶育成原料として用いる。更に、これらの出発原料中には、目的とする組成以外の不純物が、例えば、１ｐｐｍ以下と極力少ないものが特に好ましい。
【００２８】
出発原料組成は化学量論的組成ではなく、融液が本実施の形態の調和溶融組成の比になることを考慮して準備することが望ましい。その際、イグニッションロスなど、結晶製造過程でのロスを考慮することが望ましい。
【００２９】
結晶の育成は、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2、Ｈｅなど）雰囲気下で行うことが好ましい。または、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2、Ｈｅなど）と酸素ガスとの混合ガスを使用してもよい。ただし、この混合ガスの雰囲気下で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。ただし、フローティングゾーン法の様に坩堝を使用しない作製法を用いる場合は、酸素分圧は１００％まで設定可能である。なお、結晶成長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など）、および不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅなど）と酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。後工程においては、混合ガスを用いる場合、酸素分圧は２％以下という制限は受けず、酸素分圧０％から１００％までいずれの混合比のものを使用してもよい。
【００３０】
本実施の形態に係る結晶材料の単結晶の製造方法としては、マイクロ引き下げ法に加え、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）、および縁部限定薄膜供給結晶成長（ＥＦＧ法）、フローティングゾーン法などが挙げられるが、これらに限定されず、各種結晶育成方法を用いることができる。なお、大型単結晶を得るためには、チョコラルスキー法またはブリッジマン法が好ましい。大型単結晶を用いることにより、単結晶の歩留まりを向上させ、相対的には加工ロスを軽減することができる。したがって、特許文献１に記載のような、多結晶化した中から単結晶を取り出す方法と比較して、低コスト且つ高品質の結晶材料を得ることができる。ただし、本実施の形態に係る結晶材料は、単結晶に限定されず、固相反応法などにより製造できるセラミックスなどの多結晶の焼結体でもよい。
【００３１】
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、フローティングゾーン法、ゾーンメルト法、ＥＦＧ法、マイクロ引き下げ法、または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、またはゾーンメルト法が特に好ましい。
【００３２】
また、使用できる坩堝およびアフターヒータの材料としては、白金、イリジウム、ロジウム、レニウム、またはこれらの合金が挙げられる。
【００３３】
シンチレータ用単結晶の製造においては、更に高周波発振機、集光加熱器、および抵抗加熱機を使用してもよい。
【００３４】
以下に、本実施の形態に係る結晶材料の単結晶の製造方法の例として、マイクロ引き下げ法、チョクラルスキー法およびフローティングゾーン法を用いた単結晶製造法を示すが、本実施の形態に係る結晶材料の単結晶の製造方法はこれに限定されるものではない。
【００３５】
マイクロ引き下げ法については、公知の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ことができる。マイクロ引き下げ装置は、たとえば、原料融液を収容する坩堝と、坩堝底部に設けた細孔から流出する原料融液に接触させる種結晶を保持する種結晶保持具と、種結晶保持具を下方に移動させる移動機構と、移動機構の速度を制御する移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段（たとえば高周波誘導加熱コイル）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、単結晶を作製することができる。
【００３６】
上記のマイクロ引き下げ法装置において、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製である。また、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が配置される。坩堝及びアフターヒータのそれぞれの誘導加熱手段の出力調整により、発熱量を調整することによって、坩堝底部に設けた細孔から引き出される原料融液の固液境界領域の温度およびその分布を制御することができる。
【００３７】
上記の雰囲気制御型マイクロ引き下げ装置は、チャンバーの材質にはステンレス鋼（ＳＵＳ）、窓材には石英を採用し、且つ、雰囲気制御を可能にするためのロータリーポンプを具備し、ガス置換前において、内部の真空度を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ガスなどを導入できるものである。
【００３８】
この装置を用いて、上述の方法にて準備した結晶育成原料を坩堝に入れ、炉内を排気して高真空にした後、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する。つぎに、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原料を溶融するまで温度を上げ、坩堝内の原料を完全に融解する。
【００３９】
続いて、種結晶保持具に保持された種結晶を移動機構によって所定の速度で徐々に上昇させる。そして、種結晶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、種結晶を下降させることで冷却し、結晶を成長させる。
【００４０】
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、これに限定されない。また種結晶として結晶方位の明確なものを使用することが好ましい。
【００４１】
準備した結晶育成原料が全て結晶化し、融液が無くなった時点で結晶成長は終了となる。一方、育成する結晶の組成を均一に保つ目的および長尺化の目的で、結晶育成原料の連続チャージ用機器を取り入れてもよい。これによって、結晶育成原料をチャージしながら結晶を育成することができる。
【００４２】
つぎに、チョクラルスキー法について説明する。チョクラルスキー法は公知の高周波誘導加熱による雰囲気制御型引き上げ装置を用いて行うことができる。引き上げ装置は、たとえば、原料融液を収容する坩堝と、原料融液に接触させる種結晶を保持する種結晶保持具と、種結晶保持具を上方に移動させる移動機構と、移動機構の速度を制御する移動速度制御装置と、坩堝を加熱する誘導加熱手段（たとえば高周波誘導加熱コイル）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、融液上面に固液界面を形成し、上方向に種結晶を移動させることで、単結晶を作製することができる。
【００４３】
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、これに限定されない。また種結晶として結晶方位の明確なものを使用することが好ましい。
【００４４】
マイクロ引き下げ法およびチョクラルスキー法では、調和溶融組成の結晶育成が主に可能となる。
【００４５】
つぎに、フローティングゾーン法について説明する。フローティングゾーン法は、通常２ないし４つの回転楕円体ミラーによってハロゲンランプなどの光を集光し、その楕円焦点に多結晶で作った試料棒の一部を設置し、光エネルギーによって高温にして多結晶を融かし、徐々にミラー（焦点）を移動さることによって融けている部分を移動させ、その一方で融けていた部分をゆっくり冷やしていくことで、当該試料棒を大きな単結晶に変化させる方法である。
【００４６】
フローティングゾーン法では、坩堝を使用しないため、より高純度の結晶の育成が可能であり、更に、酸素雰囲気では坩堝が酸化してしまい結晶育成が困難な条件でも、結晶の育成可能である。
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例について、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、Ｃｅ濃度は、特定の結晶中における濃度か、融液（仕込み）における濃度かのいずれかの記載となっている。
【００４８】
［実施例１］
チョクラルスキー法により、（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2（Ｓｉ0.995Ａｌ0.005）2Ｏ7の組成で表される結晶を作製した。実施例１では、式（１）において、ｚ＝０とし、Ｍ’としてＡｌを用い、Ｓｉの一部のサイトをＡｌ（３価のイオン）で置換している。この結晶は、Ａ2Ｂ2Ｏ7で表されるパイロクロア型酸化物である。図１は、作製した（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2（Ｓｉ0.995Ａｌ0.005）2Ｏ7結晶の写真である。
【００４９】
［比較例１］
チョクラルスキー法により、（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2Ｓｉ2Ｏ7の組成で表される結晶を作製した。この結晶は、Ａ2Ｂ2Ｏ7で表されるパイロクロア型酸化物である。これは、従来よりある結晶材料である。図２は、作製した（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2Ｓｉ2Ｏ7結晶の写真である。
【００５０】
つぎに、比較例１および実施例１の結晶について、縦２ｍｍ、横２ｍｍ、高さ５ｍｍに加工し、鏡面研磨を行ったのちに、圧縮試験を行った。圧縮試験では、図３に示す圧縮試験機（株式会社島津製作所製, AUTOGRAPM AG-X plus 10kN）を用いた。この圧縮試験機は、試験台１０１、補助ステージ１０２、ロードセル１０３、加圧板１０４ａ，１０４ｂ、飛翔防止カバー１０５を備える。加圧板１０４ａと加圧板１０４ｂとの間に試験片１０６を配置して圧縮試験を行う。
【００５１】
上述した圧縮試験の結果、図４に示すように、（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2（Ｓｉ0.995Ａｌ0.005）2Ｏ7結晶［実線］は、（Ｃｅ0.015Ｇｄ0.750Ｌａ0.235）2（Ｓｉ0.995Ａｌ0.005）2Ｏ7［破線］に比して、顕著に破壊応力が高い結果が得られた。なお、式（１）においてｚ＝０とし、Ｍ’をＡｌとした実施例１を含め、Ｍ’をＧａ、Ｂ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｚｒとした組成の圧縮試験の結果を以下の表１に示す。
【００５２】
【表１】
2019043820.tif 000002
【００５３】
なお、表１には示していないが、式（１）において０＜ｚとして、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのイオンを１ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下のモル比で共添加しても、実施例１と同様の高い破壊応力が得られた。
【００５４】
以上に説明したように、本発明によれば、Ｓｉのサイトを２価、３価、４価のイオンで置換するなど、一般式（Ｒ1-x-y-zＲ’xＲ”yＭz）2+α（Ｓｉ1-vＭ’v）2+βＯ7+γに示されるように、Ｍ、Ｍ’を添加したので、放射線検出器、撮像装置、非破壊検査装置などにシンチレータとして用いることができる結晶材料が割れにくくなる。
【００５５】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１…試験台、１０２…補助ステージ、１０３…ロードセル、１０４ａ，１０４ｂ…加圧板、１０５…飛翔防止カバー、１０６…試験片。
【図１】
2019043820.tif 000003
【図２】
2019043820.tif 000004
【図３】
2019043820.tif 000005
【図４】
2019043820.tif 000006