(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分（ａ）及び（ｂ）を含んでなるシンチレータ組成物であって、式Ｒｂ2Ｌａ0.98Ｐｒ0.02Ｉ5又はＲｂ2Ｌａ0.98Ｐｒ0.02Ｂｒ5で表されるシンチレータ組成物。
（ａ）（ｉ）１種以上のハロゲン化ランタニドであって、ハロゲンが臭素、塩素及びヨウ素からなる群から選択されるハロゲン化ランタニドと、（ｉｉ）ナトリウム、ルビジウム、セシウム及びそれらの混合物からなる群から選択される１種以上のアルカリ金属とを含むマトリックス材料、及び
（ｂ）マトリックス材料用の賦活剤イオンであって、８０モル％以上のプラセオジムを含む賦活剤イオン。
【請求項２】
高エネルギー放射線用の放射線検出器であって、
（Ａ）請求項１記載のシンチレータ組成物からなる結晶シンチレータ、及び
（Ｂ）シンチレータで発生した光パルスの放出に応答して電気信号を発生することができるようにシンチレータと光学的に結合した光検出器
を備える放射線検出器。
【請求項３】
シンチレーション検出器での高エネルギー放射線の検出方法であって、当該方法が
（Ａ）シンチレータ結晶で放射線を受けて放射線に特有の光子を発生させる段階と、
（Ｂ）シンチレータ結晶と結合した光子検出器で光子を検出する段階と
を含み、上記シンチレータ結晶が請求項１記載のシンチレータ組成物からなる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広義には発光材料に関するものであり、特に様々な条件下でのガンマ線及びＸ線の検出に有用なシンチレータ組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータは非常に簡単かつ正確なプロセスで高エネルギー放射線の検出に使用できる。シンチレータ材料はエネルギーレベルが約１ｋｅＶを超えることを特徴とするガンマ線、Ｘ線、宇宙線及び粒子線の放射線検出器の部品として広く用いられている。シンチレータ結晶は光検出手段つまり光検出器と結合している。放射性核種源からの光子が結晶に当たると、結晶は光を発する。光検出器は受け取った光パルスの数とその強度に比例して電気信号を発生する。
【０００３】
シンチレータは、化学、物理、地質学及び医学用途に有用であることが判明している。用途の具体例として、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）装置、石油ガス探査用の検層及び様々なデジタル画像用途が挙げられる。シンチレータは、セキュリティ機器用の検出器（例えば、貨物コンテナ内の放射性材料の存在を示すことができる放射線源の検出器）での用途についても検討されている。
【０００４】
これらすべての用途において、シンチレータの組成は機器性能に決定的な重要性をもつ。シンチレータはＸ線及びガンマ線励起に応答性でなければならない。さらに、シンチレータは放射線検出能を高める幾つかの特性を有しているべきである。例えば、ほとんどのシンチレータ材料は高い光出力、短い減衰時間、低減した残光、高い「阻止能」及び妥当なエネルギー分解能を有していなければならない。（後述の通り、シンチレータの使用態様によっては、他の特性も極めて重要となることがある。）。
【０００５】
これらの特性の大半又はすべてを有する様々なシンチレータ材料が長年使用されている。例として、タリウム賦活ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、セリウムドープオルトケイ酸ガドリニウム（ＧＳＯ）、セリウムドープオルトケイ酸ルテチウム（ＬＳＯ）及びセリウム賦活ハロゲン化ランタニド化合物が挙げられる。これらの各材料はある種の用途に非常に適した特性を有している。しかし、これらの多くは幾つかの短所も有する。共通した問題は、光収率が低いこと、物理的に弱いこと、大型で高品質の単結晶を製造できないことである。その他の短所も存在する。例えば、タリウム賦活材料は吸湿性が高く、しかも強くて長い残光を生じるが、かかる残光はシンチレータ機能を妨害しかねない。さらに、ＢＧＯ材料は減衰時間が遅いことが多い。一方、ＬＳＯ材料は高価であり、放射性ルテチウム同位体を含んでいることもあるが、これもシンチレータ機能を妨害しかねない。
【０００６】
一般に、放射線検出器に最適なシンチレータ組成物を得ようとする者は、上述の様々な特性を検討すれば特定の機器に最適な組成を選択することができる。（一例として、検層用途のシンチレータ組成物は高温で機能できるものでなければならないが、ＰＥＴ機器用のシンチレータは高い阻止能を示さなければならないことが多い。）。しかし、放射線検出器が益々精巧化及び多様化するのに伴って、大半のシンチレータに要求される全体的性能は高度化し続けている。
【０００７】
例えば、検層用途では、シンチレータ結晶は非常に高い温度及び激しい衝撃・振動条件下で機能することができるものでなければならない。そのため、シンチレータ材料は、例えば高い光出力及び高いエネルギー分解能など、上述の多くの特性を最大限併せもっていなければならない。（シンチレータは、ごく限られたスペースに適したパッケージに収納するため十分に小さなものでなければならない。）。掘削深度が格段に深くなったのに伴い、許容し得る特性の閾値はかなり高まっている。例えば、高分解能で強い光出力を生じる慣用シンチレータ結晶の能力は、掘削深度が深くなると、大きく損なわれかねない。
【特許文献１】米国特許第５２１３７１２号明細書
【特許文献２】米国特許第５８６９８３６号明細書
【特許文献３】米国特許第５８８２５４７号明細書
【特許文献４】米国特許第６３０２９５９号明細書
【特許文献５】米国特許第５４３７３３６号明細書
【特許文献６】米国特許第６５８５９１３号明細書
【特許文献７】米国特許第６６２４４２０号明細書
【特許文献８】米国特許第６６２４４２２号明細書
【特許文献９】米国特許第６７０６２１２号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／０１０４００２号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００５／００８２４８４号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００５／０１８８９１４号明細書
【特許文献１３】国際公開第０１／６０９４４号パンフレット
【特許文献１４】国際公開第０１／６０９４５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
商業及び工業用途で増大しつつある要求を満足できるような新規シンチレータ材料に多大な関心が持たれていることは明らかである。かかる材料は優れた光出力を示すべきである。また、特にガンマ線の場合、比較的速い減衰時間と優れたエネルギー分解能のような１以上の特性を有するべきである。さらに、かかる材料は手頃なコスト及び妥当な結晶寸法で効率的に製造できるものであるべきである。
【０００９】
そこで、上述の課題の１以上を解決できる改良シンチレータ材料に対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態は、以下の成分（ａ）、（ｂ）及びそれらの反応生成物を含んでなるシンチレータ組成物関する。
（ａ）（ｉ）１種以上のハロゲン化ランタニドと（ｉｉ）１種以上のアルカリ金属とを含むマトリックス材料、及び
（ｂ）マトリックス材料用のプラセオジムを含む賦活剤。
【００１１】
別の一実施形態は、以下の成分（ａ）、（ｂ）及びそれらの反応生成物を含んでなるシンチレータ組成物関する。
（ａ）（ｉ）１種以上のハロゲン化ランタニドを含むマトリックス材料、及び
（ｂ）マトリックス材料用のプラセオジムを含む賦活剤。
【００１２】
別の実施形態は、高エネルギー放射線を検出するための放射線検出器に関する。この検出器は、結晶シンチレータを備える。シンチレータ材料は上述のマトリックス材料及びその反応生成物を含む。シンチレータはさらに、マトリックス材料用のプラセオジムを含む賦活剤剤を含む。
【００１３】
放射線検出器は光検出器も備えている。光検出器は、シンチレータで発生した光パルスの放出に応答して電気信号を発生することができるようにシンチレータと光学的に結合している。
【００１４】
さらに別の実施形態は、シンチレーション検出器での高エネルギー放射線の検出方法に関する。この方法は、
（Ａ）本明細書に開示したシンチレータ結晶で放射線を受けて、放射線に特有の光子を発生させる段階と、
（Ｂ）シンチレータ結晶と結合した光子検出器で光子を検出する段階
とを含む。
【００１５】
シンチレータ結晶は上述の組成物から形成されるが、これについては、本発明の様々な特徴に関する詳細と併せて以下で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の上記その他の特徴、態様及び効果は、添付の図面と併せて本明細書の以下の記載を参照することによって明らかとなろう。図面全体を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【００１７】
シンチレータ組成物のマトリックス材料は１種以上のハロゲン化ランタニドを含む。ハロゲンはフッ素、臭素、塩素又はヨウ素のいずれかである。個々のハロゲン化物は各々特定の用途に有用であることがある。ある実施形態では、光出力が高いことから、ヨウ素が特に好ましい。さらに、他の実施形態では、２種以上のハロゲン化物が存在する。そこで、マトリックス材料は２種以上のハロゲン化ランタニドの固溶体の形態であってもよい。本明細書で用いる「固溶体」という用語は固体結晶形のハロゲン化物混合物をいい、単相でも多相でもよい。（当業者には明らかであろうが、結晶生成後、例えば焼結又は緻密化のような後段での加工段階後に、結晶内で相転移が起こることがある。）。
【００１８】
ランタニドは、希土類元素、すなわちランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムのいずれであってもよい。２種以上のランタニドの混合物であってもよい。（当業者には明らかな通り、イットリウムは希土類と密接な関係にある。そこで、本明細書では、イットリウムもランタニド族に属すとみなす。）。好ましいランタニドは、ランタン、イットリウム、ガドリニウム、ルテチウム、スカンジウム、プラセオジム及びそれらの混合物からなる群から選択される。特に好ましい実施形態では、ランタニドはランタンそのものである。
【００１９】
ハロゲン化ランタニドの非限定的な具体例を幾つか挙げると、塩化ルテチウム、臭化ルテチウム、塩化イットリウム、臭化イットリウム、塩化ガドリニウム、臭化ガドリニウム、塩化プラセオジム、臭化プラセオジム及びそれらの混合物がある。ただし、好ましい実施形態では、ハロゲン化ランタンが用いられ、例えば、ヨウ化ランタン（ＬａＩ３）、臭化ランタン（ＬａＢｒ３）、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）又はそれらの混合物が用いられる。これらの材料は当技術分野で公知であって市販されているし、慣用法で製造することもできる。
【００２０】
ヨウ化ランタンが存在する場合、ヨウ化ランタンが酸素又は酸素含有化合物を実質的に含まないことが重要である。（酸素は、シンチレータの発光に悪影響を及ぼしかねない。）。本明細書で用いる「実質的に含まない」という用語は、化合物の酸素含有量が約０．１モル％未満、好ましくは約０．０１モル％未満であることをいう。ヨウ化ランタンが酸素を含まないようにするための方法は当技術分野で公知である。かかる技術の例としては、２００３年１０月１７日出願の係属中の米国特許出願第１０／６８９３６１号（Ａ．Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ  ｅｔ  ａｌ）に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【００２１】
一実施形態では、マトリックス材料はさらに１種以上のアルカリ金属を含む。例として、リチウム、カリウム、ルビジウム、ナトリウム及びセシウムが挙げられる。２種以上のアルカリ金属の混合物を用いてもよい。幾つかの好ましい実施形態では、ルビジウム及びセシウムが好ましいアルカリ金属であり、ルビジウムが特に好ましい。
【００２２】
アルカリ金属とハロゲン化ランタニドとの相対比は大きく変えることができる。通常、アルカリ金属（合計）とハロゲン化ランタニド（合計）とのモル比は約２．２：１．０〜約１．８：１．０の範囲内である。ただし、この比は、通常、原子価、原子量、化学結合、配位数のような化学量論的事項によって左右される。例えば、本発明の幾つかの実施形態では、多くのシンチレータ化合物は次の一般式を有する。
【００２３】
Ａ２ＬｎＸ５
式中、Ａは１種以上のアルカリ金属であり、Ｌｎは１種以上のランタニド元素であり、Ｘは１種以上のハロゲンである。かかる化合物の場合、各アルカリ金属は通常＋１の原子価を有し、各ランタニドは通常＋３の原子価を有し、各ハロゲンは−１の原子価を有し、化学量論的に均衡する。
【００２４】
本発明の幾つかの実施形態に係るシンチレータ（すなわちマトリックス）の非限定的な具体例を幾つか挙げると、Ｋ２ＬａＣｌ５、Ｒｂ２ＬａＣｌ５、Ｃｓ２ＬａＣｌ５、Ｋ２ＬａＢｒ５、Ｒｂ２ＬａＢｒ５、Ｋ２ＬａＩ５、Ｒｂ２ＬａＩ５、Ｋ２ＧｄＣｌ５、Ｋ２ＧｄＢｒ５及びＣｓ２ＬｕＣｌ５である。これらの各材料は、本発明の幾つかの実施形態（例えば本明細書に記載の幾つかの最終用途）で良好なシンチレータ機能を発揮し得る結晶構造を形成すると考えられる。
【００２５】
本実施形態では、マトリックス材料は１種以上のアルカリ土類金属をさらに含んでもよい。例として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムが挙げられる。２種以上のアルカリ土類金属の混合物を用いてもよい。幾つかの好ましい実施形態では、バリウムが好ましいアルカリ土類金属である。
【００２６】
アルカリ土類金属とアルカリ金属との相対比は大きく変えることができる。通常、この比は原子価、原子量、化学結合、配位数のような化学量論的事項によって左右される。非限定的な具体例として、本発明の幾つかの実施形態での多くのシンチレータ化合物は次の一般式を有する。
【００２７】
ＡβＬｎＸ６
を有する。式中、Ａは１種以上のアルカリ金属であり、βは１種以上のアルカリ土類金属であり、Ｌｎは１種以上のランタニド元素であり、Ｘは１種以上のハロゲンである。この種の化合物では、各アルカリ金属は通常＋１の原子価を有し、各アルカリ土類金属は通常原子価＋２を有し、各ランタニドは通常＋３の原子価を有し、各ハロゲンは−１の原子価を有し、化学量論的に均衡する。
【００２８】
他のシンチレータ化合物は、良好なシンチレータ機能を発揮し得る結晶構造を形成するとは思われない。しかし、これらは、互いの混合物として又は上述の化合物との混合物として、かかる構造を少なくとも部分的に形成し得る。これらの化合物の非限定的な具体例としては、Ｃｓ２ＬａＢｒ５、Ｃｓ２ＬａＩ５、Ｒｂ２ＧｄＣｌ５、Ｃｓ２ＧｄＣｌ５、Ｒｂ２ＧｄＢｒ５、Ｃｓ２ＧｄＢｒ５、Ｋ２ＧｄＩ５、Ｒｂ２ＧｄＩ５、Ｃｓ２ＧｄＩ５、Ｋ２ＹＣｌ５、Ｒｂ２ＹＣｌ５、Ｃｓ２ＹＣｌ５、Ｋ２ＹＢｒ５、Ｒｂ２ＹＢｒ５、Ｃｓ２ＹＢｒ５、Ｋ２ＹＩ５、Ｒｂ２ＹＩ５、Ｃｓ２ＹＩ５、Ｋ２ＬｕＣｌ５、Ｒｂ２ＬｕＣｌ５、Ｋ２ＬｕＢｒ５、Ｒｂ２ＬｕＢｒ５、Ｃｓ２ＬｕＢｒ５、Ｋ２ＬｕＩ５、Ｒｂ２ＬｕＩ５及びＣｓ２ＬｕＩ５が挙げられる。
【００２９】
シンチレータ組成物はマトリックス材料の賦活剤をさらにを含む。（賦活剤は「ドーパント」とも呼ばれる。）。賦活剤はプラセオジムを含む。多くの状況では、光出力及び温度安定性の点で、プラセオジムの使用が好都合である。さらに、プラセオジムは特定のホスト格子内で短波長の紫外線を発光でき、特に限定されないが坑井放射線検出のように高温で用いられる炭化ケイ素系光検出器との適合性に優れる。
【００３０】
賦活剤の存在量は、マトリックスに存在するアルカリ金属の種類、存在する場合にはアルカリ土類金属の種類、ハロゲン価ランタニドの種類、所望の発光特性及び減衰時間、並びにシンチレータを組み込む検出器の種類などの様々な因子によって左右される。通常、賦活剤は、賦活剤とアルカリ金属−ハロゲン化ランタニドマトリクス材料の総モル数を基準にして、約０．１モル％〜約２０モル％の量で用いられる。多くの好ましい実施形態では、賦活剤の量は約１モル％〜約１０モル％である。賦活剤は通常三価の状態（Ｐｒ＋３）で用いられる。賦活剤は、例えば塩化プラセオジム又は臭化プラセオジムのようなハロゲン化物などの様々な形態で供給できる。
【００３１】
賦活剤そのものの組成物はプラセオジムに加えて他の材料を含んでいてもよい。ただし、賦活剤は好ましくは約８０モル％以上のプラセオジム、最も好ましくは約９５モル％以上のプラセオジムを含む。幾つかの実施形態では、賦活剤はプラセオジムから実質的になる。
【００３２】
他の実施形態では、シンチレータ組成物のマトリックス材料はハロゲン化ランタニド化合物のみからなり、アルカリ金属もアルカリ土類金属も含んでいなくてもよい。ハロゲンはフッ素、臭素、塩素、ヨウ素又はそれらの混合物のいずれかである。個々のハロゲン化物は各々特定の用途に有用であることがある。ある実施形態では、光出力が高いことから、ヨウ素が特に好ましい。好ましいランタニドはランタン、イットリウム、ガドリニウム、ルテチウム、スカンジウム、プラセオジム及びそれらの混合物からなる群から選択される。特に好ましい実施形態では、ランタニドはランタンそのものである。上述の実施形態と同様に、賦活剤はプラセオジムを含む。
【００３３】
ハロゲン化ランタニドの非限定的な具体例を幾つか挙げると、塩化ルテチウム、臭化ルテチウム、塩化イットリウム、臭化イットリウム、塩化ガドリニウム、臭化ガドリニウム、塩化プラセオジム、臭化プラセオジム及びそれらの混合物がある。ただし、好ましい実施形態では、ハロゲン化ランタンが用いられ、例えば、ヨウ化ランタン（ＬａＩ３）、臭化ランタン（ＬａＢｒ３）、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）又はそれらの混合物が用いられる。これらの材料は当技術分野で公知であって市販されているし、慣用法で製造することもできる。
【００３４】
本発明のこれらの実施形態に関するシンチレータの非限定的な具体例を幾つか挙げると、、Ｌａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｂｒ３、Ｌａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｃｌ３、Ｌａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｉ３及びＬａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｃｌ０．０３Ｂｒ２．９７がある。これらの各材料は、本発明の幾つかの実施形態で良好なシンチレータ機能を発揮し得る結晶構造を形成すると考えられる。
【００３５】
シンチレータ組成物は様々な形態で製造し、使用できる。幾つかの好ましい実施形態では、組成物は単結晶（すなわち単一の結晶）の形態である。単結晶シンチレーション結晶は透明となる傾向が高い。これらは高エネルギー放射線検出器、例えばガンマ線用検出器に特に有用である。
【００３６】
シンチレータ組成物は、その最終用途によっては、他の形態でも使用できる。例えば、粉体の形態であってもよい。なお、上述の国際公開第０１／６０９４４号及び同第０１／６０９４５号（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。）に記載されているように、シンチレータ組成物は少量の不純物を含んでいてもよい。こうした不純物は通常は原料に由来し、通例シンチレータ組成物の約０．１重量％未満をなす。大抵は、不純物は組成物の約０．０１重量％未満をなす。組成物は寄生添加剤を含んでいてもよく、その体積百分率は通常約１％未満である。さらに、シンチレータ組成物には微量の他の材料を意図的に配合してもよい。
【００３７】
シンチレータ材料は様々な従来技術で製造できる。（なお、シンチレータ組成物はこれらの技術による各種の反応生成物も含んでいることがある。）。通常、所望の材料を正確な比率で含む適当な粉体を最初に調製し、次いで焼成、型成形、焼結及び／又は熱間等方圧加圧のような作業を行う。粉体は、様々な形態の反応体（例えば、塩、酸化物、ハロゲン化物、シュウ酸塩、炭酸塩、硝酸塩又はそれらの混合物）の混合によって調製できる。幾つかの好ましい実施形態では、ランタニドとハロゲンは単一の反応体、例えば市販品として入手し得る塩化ランタンのようなハロゲン化ランタニドとして供給される。非限定的な具体例として、１種以上のハロゲン化ランタニドを、１種以上のハロゲン化アルカリ金属（所望の比率の）及び１種以上の賦活剤含有反応体と混合してもよい。
【００３８】
反応体の混合は、十分な均質混合が担保される適当な手段で実施できる。例えば、混合は瑪瑙乳鉢と乳棒で実施し得る。別法として、ボールミル、バウルミル、ハンマーミル又はジェットミルのようなブレンダ又は粉砕装置も使用できる。混合物はフラックス及びバインダのような各種添加剤も含んでいてもよい。混和性及び／又は溶解性によっては、粉砕時のビヒクルとして各種の液体（例えばヘプタン、又はエチルアルコールのようなアルコール）を使用できることもある。例えばシンチレータを汚染しない材料のような適当な粉砕媒体を使用すべきである。かかる汚染はシンチレータの発光性能を損ないかねないからである。
【００３９】
ブレンドした後、混合物は固溶体に変換させるため十分な温度及び時間条件下で焼成してもよい。これらの条件は、用いるマトリクス材料及び賦活剤の種類にある程度依存する。通常、焼成は温度約５００℃〜約１０００℃の炉で実施される。焼成時間は通例約１５分〜約１０時間である。
【００４０】
焼成は無酸素・無水雰囲気中（例えば真空中）或いは窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンのような不活性ガスを用いて実施される。焼成が完了した後、得られた材料を粉砕してシンチレータを粉体としてもよい。次いで従来技術を用いて粉体を放射線検出素子へと加工すればよい。
【００４１】
単結晶材料の製造法も当技術分野で周知である。参考文献の一例としては、Ｇ．Ｂｌａｓｓｅ  ｅｔ  ａｌ，  “Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ（１９９４）が挙げられる。通常、適当な反応体は一致溶融組成を形成するのに十分な温度で溶融される。溶融温度は反応体自体の種類によって左右されるが、通常は約６５０〜約１１００℃である。
【００４２】
溶融組成物からの単結晶シンチレータ材料の調製には、様々な技術を用いることができる。かかる技術は、米国特許第６４３７３３６号（Ｐａｕｗｅｌｓ他）、Ｊ．Ｃ．  Ｂｒｉｃｅ，  “Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ”，  Ｂｌａｃｋｉｅ  ＆  Ｓｏｎ  Ｌｔｄ  （１９８６）、及び“Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  Ａｍｅｒｉｃａｎａ”，  Ｖｏｌ．８，  ｐｐ．２８６−２９３，  Ｇｒｏｌｉｅｒ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（１９８１）などの多くの文献に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。結晶成長技術の非限定的な例は、ブリッジマン・ストックバーガー法、チョクラルスキー法、帯溶融法（「浮遊帯溶融法」ともいう。）及び温度勾配法である。これらの各方法の詳細は当業者に周知である。
【００４３】
単結晶の形態のシンチレータの製造に関しては、Ｌｙｏｎｓ他の米国特許第６５８５９１３号の教示に基づいて、一つの非限定的な例を挙げることができる。この方法では、（上述の）望ましい組成の種結晶を飽和溶液中に導入する。溶液は適当なるつぼに収容されており、シンチレータ材料の適当な前駆体を含んでいる。上述の成長技術のいずれかを用いて新しい結晶材料を成長させ、単結晶に加える。結晶の大きさはその最終用途、例えば、結晶を組み込む放射線検出器の種類によってある程度左右される。
【００４４】
本発明の他の実施形態は、シンチレーション検出器での高エネルギー放射線の検出法に関する。検出器は本明細書に記載のシンチレータ組成物からなる１以上の結晶を備える。シンチレーション検出器は当技術分野で周知であり、本明細書で詳細に説明するまでもない。かかる装置に関する文献としては、上述の米国特許第６５８５９１３号及び同第６４３７３３６号、さらに米国特許第６６２４４２０号（Ｃｈａｉ他）が挙げられ、それらの開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。一般に、これらの装置のシンチレータ結晶は検査すべき線源から放射線を受け、放射線に特有の光子を発生する。光子はある種の光検出器（「光子検出器」）で検出される。（光検出器は慣用の電子的及び機械的連結装置でシンチレータ結晶に接続される。）。
【００４５】
光検出器には様々な装置があり、すべて当技術分野で周知である。非限定的な例としては、光電子増倍管、フォトダイオード、ＣＣＤセンサ及びイメージインテンシファイア（画像増強管）が挙げられる。光検出器の選択は、製造する放射線検出器の種類及び用途にある程度依存する。
【００４６】
シンチレータと光検出器とを備える放射線検出器自体は、上述の通り、様々な機器及び装置に接続できる。非限定的な例として、検層工具及び核医学用装置（例えばＰＥＴ）が挙げられる。放射線検出器はデジタル画像装置、例えば画素化フラットパネル装置などにも接続できる。さらに、シンチレータはスクリーンシンチレータの構成部品としても役立つ。例えば、粉体シンチレータ材料を平板に成形して、フィルム（例えば写真フィルム）に取り付けてもよい。ある線源からの高エネルギー放射線（Ｘ線など）がシンチレータに接すると光子に変換され、フィルム上で現像される。
【００４７】
好ましい最終用途の幾つかについては、簡単な説明で足りる。検層装置については既に挙げたが、こうした放射線検出器の重要な用途の代表例である。放射線検出器を検層管に動作可能に接続する技術は周知である。一般的概念は米国特許第５８６９８３６号（Ｌｉｎｄｅｎ他）に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。シンチレータを収容した結晶パッケージは通常は収容ケースの一端に光学窓を備える。この窓を通して結晶パッケージから放射線誘起シンチレーション光が出ていき、パッケージと結合した光検出素子（例えば、光電子増倍管）で測定できる。光検出素子は結晶から放出された光子を電気パルスに変換し、付属電子回路で整形及びデジタル化される。この一般的プロセスによって、ガンマ線を検出でき、ひいてはボアホール周囲の岩盤層の分析を与える。
【００４８】
上述のＰＥＴ装置のような医用イメージング機器も、これらの放射線検出器の重要な用途の代表例である。（シンチレータを備えた）放射線検出器をＰＥＴ装置に動作可能に接続する技術も当技術分野で周知である。一般的概念は、米国特許第６６２４４２２号（Ｗｉｌｌｉａｍｓ他）などの多くの文献に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。簡潔に述べると、放射性医薬を患者に注射すると、問題とする器官に濃縮される。化合物の放射性核種が崩壊して陽電子を放出する。陽電子が電子と遭遇すると、それらは消滅して光子又はガンマ線に変換される。ＰＥＴスキャナはこれらの「消滅」の位置を三次元で特定して、問題とする器官の形状を再構成して観察することができる。スキャナ内の検出器モジュールは通常は多数の「検出器ブロック」を付属回路と共に含んでいる。各検出器ブロックは所定の構成のシンチレータ結晶のアレイを光電子増倍管と共に含んでいることもある。
【００４９】
検層及びＰＥＴ技術のいずれに対しても、シンチレータの光出力が決定的な重要性をもつ。本発明は、技術の要求条件の厳しい用途で望ましい光出力を与えるシンチレータ材料を提供することができる。さらに、本結晶は、上述の他の重要な特性（例えば短い減衰時間、高い「阻止能」及び妥当なエネルギー分解能など）の幾つかを同時に呈することができる。さらに、本シンチレータ材料は経済的に製造でき、放射線検出が必要とされる他の様々な装置にも使用できる。
【実施例】
【００５０】
以下の実施例は例示にすぎず、請求項に係る発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００５１】
実施例１
本例では、プラセオジム賦活シンチレータ組成物の２ｇサンプルを調製した。組成物のマトリックス部分は式ＬａＢｒ３のものであった。サンプルを調製するため、１．９８ｇのＬａＢｒ３及び０．０２０１ｇのＰｒＢｒ３をグローブボックス内で秤量した。材料を十分にブレンドしてから銀管内に封入した。焼成は不活性雰囲気中約７００℃で５時間実施した。焼成後の組成物の公称組成はＬａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｂｒ３であった。
【００５２】
サンプルのＸ線励起下での発光スペクトルを分光計を用いて測定した。図１は、強度（任意単位）の関数として波長（ｎｍ）のプロットを示す。サンプルのピーク発光波長は約４９０ｎｍ及び約５４０ｎｍであった。これらの発光特性は、本明細書に記載した組成物が、ガンマ線検出用の様々なデバイスに非常に有用であることを明らかに示している。
【００５３】
実施例２
本例では、プラセオジム賦活シンチレータ組成物の２ｇサンプルを調製した。組成物のマトリックス部分は式ＬａＢｒ３のものであった。サンプルを調製するため、１．９８７ｇのＬａＢｒ３及び０．０１３１ｇのＰｒＣｌ３をグローブボックス内で秤量した。材料を十分にブレンドしてから銀管内に封入した。焼成は不活性雰囲気中約７００℃で５時間実施した。焼成後の組成物の公称組成は、Ｌａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｃｌ０．０３Ｂｒ２．９７であった。
【００５４】
サンプルのＸ線励起下での発光スペクトルを分光計を用いて測定した。図２は、強度（任意単位）の関数として波長（ｎｍ）のプロットを示す。サンプルのピーク発光波長は約４９０ｎｍ及び約５４０ｎｍであった。これらのシンチレータ組成物がガンマ線によってプラセオジムイオンに特有の発光レベルに励起できることも確認した。これらの発光特性は、本明細書に記載した組成物が、ガンマ線検出用の様々なデバイスに非常に有用であることを明らかに示している。
【００５５】
実施例３
本例では、プラセオジム賦活シンチレータ組成物の２ｇサンプルを調製した。組成物のマトリックス部分は式Ｒｂ２ＬａＩ５のものであった。サンプルを調製するため、０．８９９５ｇのＲｂＩ、１．０７８４ｇのＬａＩ３及び０．０１６１ｇのＰｒＢｒ３をグローブボックス内で秤量した。材料を十分にブレンドしてから銀管内に封入した。焼成は不活性雰囲気中約７００℃で５時間実施した。焼成後の組成物の公称組成はＲｂ２Ｌａ０．９８Ｐｒ０．０２Ｉ５であった。
【００５６】
サンプルのＸ線励起下での発光スペクトルを分光計を用いて測定した。図３は、強度（任意単位）の関数として波長（ｎｍ）のプロットを示す。サンプルのピーク発光波長は約５４０ｎｍ及び約６６０ｎｍであった。これらの発光特性は、本明細書に記載した組成物が、ガンマ線検出用の様々なデバイスに非常に有用であることを明らかに示している。
【００５７】
実施例４
本例では、プラセオジム賦活シンチレータ組成物の２ｇサンプルを調製した。組成物のマトリックス部分は式Ｒｂ２ＬａＢｒ５のものであった。サンプルを調製するため、０．９３２５ｇのＲｂＢｒ、１．０４６１ｇのＬａＢｒ３及び０．０２１５ｇのＰｒＢｒ３をグローブボックス内で秤量した。材料を十分にブレンドしてから銀管内に封入した。焼成は不活性雰囲気中約７００℃で５時間実施した。焼成後の組成物の公称組成はＲｂ２Ｌａ０．９８Ｐｒ０．０２Ｂｒ５であった。
【００５８】
サンプルのＸ線励起下での発光スペクトルを分光計を用いて測定した。図４は、強度（任意単位）の関数として波長（ｎｍ）のプロットを示す。サンプルのピーク発光波長は約４９０ｎｍ及び６５０ｎｍであった。これらの発光特性は、本明細書に記載した組成物が、ガンマ線検出用の様々なデバイスに非常に有用であることを明らかに示している。
【００５９】
本発明の技術的思想から逸脱せずに、（本明細書に具体的に記載した事項を超える）様々な変更を本発明になし得ることは当業者には明らかであろう。従って、当業者が想到し得る変更も本発明の技術的範囲に属する。本明細書で引用した特許文献その他の文献の開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシンチレータ組成物Ｌａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｂｒ３の（Ｘ線励起下での）発光スペクトルのグラフ。
【図２】本発明の一実施形態に係るシンチレータ組成物Ｌａ０．９９Ｐｒ０．０１Ｃｌ０．０３Ｂｒ２．９７の（Ｘ線励起下での）発光スペクトルのグラフ。
【図３】本発明の一実施形態に係るシンチレータ組成物Ｒｂ２Ｌａ０．９８Ｐｒ０．０２Ｉ５の（Ｘ線励起下での）発光スペクトルのグラフ。
【図４】本発明の一実施形態に係るシンチレータ組成物Ｒｂ２Ｌａ０．９８Ｐｒ０．０２Ｂｒ５の（Ｘ線励起下での）発光スペクトルのグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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