(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）：
Ｇｄ３−ｘ−ｙＰｒｘＲＥｙＡｌ５−Ｚ  ＭＺＯ１２    （１）
（式（１）中、０．０００１≦ｘ≦０．１５、０．９７≦ｙ≦２．４、０≦ｚ≦４．８であり、ＭはＧａおよびＳｃから選択される少なくとも１種であり、ＲＥはＹおよびＬｕから選択される少なくとも１種である）で表され、
蛍光寿命が２５ナノ秒以下の蛍光成分を有する、シンチレータ用ガーネット型結晶。
【請求項２】
前記蛍光成分が２５ナノ秒の蛍光寿命を有するとともに、前記蛍光成分の蛍光ピーク波長が、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、請求項１に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。
【請求項３】
単結晶である、請求項１または２に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のシンチレータ用ガーネット型結晶から構成されるシンチレータと、前記シンチレータの発光を検出する受光器とを備える、放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータ用ガーネット型結晶およびこれを用いる放射線検出器に関する。より詳細には、本発明は、ガンマ線、Ｘ線、α線、中性子線を吸収し、シンチレーション光に急速に変換するための賦活剤としてプラセオジムを含有するシンチレータ用結晶、およびこれを用いる放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータ結晶はガンマ線、Ｘ線、α線、中性子線等を検出する放射線検出器に用いられ、このような放射線検出器は、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）装置やＸ線ＣＴ装置などの医療画像装置、高エネルー物理分野における各種放射線計測装置、資源探査装置などに幅広く応用されている。
【０００３】
例えば、陽電子放射断層撮影（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：５１１ｅＶ）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いる。そのため、検出器には、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る。
【０００４】
さらに、近年ではＴｉｍｅ  ｏｆ  ｆｌｉｇｈｔ型ＰＥＴ（ＴＯＦ−ＰＥＴ）と呼ばれる、消滅ガンマ線が放射線検出器までに到達する時間差を計測することで、位置検出精度を向上させたＰＥＴも登場している。ＴＯＦ−ＰＥＴに用いられる放射線検出器では、特に高速応答が求められるため、このような放射線検出器に用いられるシンチレータは蛍光寿命が短いことが重要である。
【０００５】
一般に、放射線検出器に適するシンチレータとしては、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。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細長い形状（例えばＰＥＴでは５ｘ３０ｍｍ程度）で稠密に並べる必要から、取り扱い易さ、加工性、大型結晶作製が可能なこと、さらには価格も重要な選定要因となっている。
【０００６】
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、ガーネット構造を有するシンチレータがある。ガーネット構造を有するシンチレータは、化学的に安定で、劈開性や潮解性が無く、加工性に優れるという利点がある。
【０００７】
特許文献１および非特許文献１には、Ｐｒ３＋の４ｆ５ｄ準位からの発光を利用するガーネット構造を持つシンチレータが記載されている。例えば、Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２シンチレータは、密度が６．７ｇ／ｃｍ３と比較的高く、発光量が２００００ｐｈｏｔｏｎ／ＭｅＶ程度と大きく、蛍光寿命が２２ｎｓ程度と短いが、Ｌｕの自己放射能による自己発光が問題となる場合がある。一方、Ｐｒ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２は、蛍光寿命が１１．５ｎｓ程度と短いものの、密度が４．７ｇ／ｃｍ３と小さく、発光量はＰｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２の半分程度と小さい。
【０００８】
また、非特許文献２には、Ｃｅ３＋の４ｆ５ｄ準位からの発光を利用するガーネット構造を持つシンチレータが記載されている。同文献に記載の（ＧｄＹ）３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ）多結晶では、発光量が８０００〜２００００ｐｈｏｔｏｎ／ＭｅＶと大きいものの、蛍光寿命が４０〜８０ナノ秒程度と長い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開２００６／０４９２８４号パンフレット
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ａ）  ２０２，  Ｎｏ．１，  Ｒ４−Ｒ６（２００５），"Ｐｈｏｔｏ−  ａｎｄ  ｒａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｒ−ｄｏｐｅｄ  Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ"
【非特許文献２】Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａ，５７９（２００７）２３−２６，"Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｃｅｒａｍｉｃ  ＹＡＧ（Ｃｅ）Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒｓ  ｔｏ  （ＹＧｄ）３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ）  ｆｏｒ  ｇａｍｍａ−ｒａｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放射線検出器に好適に適用できる、蛍光寿命の短いシンチレータ用結晶を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明によれば、一般式（１）：
Ｇｄ３−ｘ−ｙＰｒｘＲＥｙＡｌ５−Ｚ  ＭＺＯ１２    （１）
（式（１）中、０．０００１≦ｘ≦０．１５、０．６≦ｙ≦２．８、０≦ｚ≦４．８であり、ＭはＧａおよびＳｃから選択される少なくとも１種であり、ＲＥはＹ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも１種である）で表され、蛍光寿命が２５ナノ秒以下の蛍光成分を有する、シンチレータ用ガーネット型結晶が提供される。
【００１３】
本発明のシンチレータ用ガーネット型結晶は、Ｐｒ３＋の４ｆ５ｄ準位からの発光を利用するものであり、蛍光寿命は２５ナノ秒以下（発光のピークは３３０ｎｍ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することができる。また、高時間分解能が実現されることにより、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結晶はＴＯＦ−ＰＥＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、およびＣＴ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利用できる。
【００１４】
上記シンチレータ用ガーネット型結晶において、上記蛍光成分が２５ナノ秒の蛍光寿命を有するとともに、上記蛍光成分の蛍光ピーク波長が、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり得る。一実施形態において、ガンマ線により励起されて発する蛍光波長が２００ｎｍ以上３５０ｎｍであり得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放射線検出器に好適に適用できる、蛍光寿命の短いシンチレータ用ガーネット型結晶が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ｇｄ１．２Ｐｒ０．０３Ｙ１．７７Ａｌ５Ｏ１２単結晶（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２））を示す図である。
【図２】Ｇｄ２Ｐｒ０．０３Ｙ０．９７Ａｌ２．５Ｓｃ０．５Ｏ１２単結晶（Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ）を示す図である。
【図３】Ｇｄ０．５７Ｐｒ０．０３Ｌｕ２．４Ａｌ３Ｇａ２Ｏ１２単結晶（Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧ）を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る単結晶の発光特性を、Ｒａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅで測定した結果のプロファイルを示すグラフである。
【図５】Ｇｄ１．２Ｐｒ０．０３Ｙ１．７７Ａｌ５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２））における蛍光減衰曲線のプロファイルである。
【図６】Ｇｄ２Ｐｒ０．０３Ｙ０．９７Ａｌ２．５Ｓｃ０．５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ）における蛍光減衰曲線のプロファイルである。
【図７】Ｇｄ０．５７Ｐｒ０．０３Ｌｕ２．４Ａｌ３Ｇａ２Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧ）における蛍光減衰曲線のプロファイルである。
【図８】Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２）、Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ、Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧに、１３７Ｃｓγ線を照射して得られたエネルギースペクトルである。
【図９】Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２）に、２５２Ｃｆ中性子線を照射して得られたエネルギースペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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ガーネット型結晶は、以下の一般式（１）で表される；
Ｇｄ３−ｘ−ｙＰｒｘＲＥｙＡｌ５−Ｚ  ＭＺＯ１２    （１）
式（１）中、０．０００１≦ｘ≦０．１５、０．６≦ｙ≦２．８、０≦ｚ≦４．８であり、ＭはＧａおよびＳｃから選択される少なくとも１種であり、ＲＥはＹ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも１種である。
上記のプラセオジム賦活ガーネット型結晶は、２５ナノ秒以下の短い蛍光寿命を有するとともに、大きい発光量を兼ね備える。
【００１８】
上記式（１）で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶において、Ｐｒの濃度ｘは、０．０００１≦ｘ≦０．１５であり、好ましくは、０．００１≦ｘ≦０．１であり、より好ましくは、０．０１５≦ｘ≦０．０９である。
【００１９】
上記式（１）で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶は、２５ナノ秒以下、好ましくは、２０ナノ秒以下、より好ましくは、１５ナノ秒以下の蛍光寿命（蛍光減衰時間）を有する。
【００２０】
上記式（１）で表されるシンチレータ用ガーネット型結晶は、好ましくは、放射線により励起された場合、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の蛍光ピーク波長で発光する。
【００２１】
本発明のシンチレータ用ガーネット型単結晶の製造方法について、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く、これらの出発原料を、融液形成時に目的の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有する元素（例えば、Ｔｂなど）を極力含まない原料を用いることが好ましい。
【００２２】
結晶の育成は、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。または、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。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％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。
【００２３】
本実施形態の酸化物のガーネット型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）等が挙げられるが、これらに限定されない。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。
【００２４】
一方、シンチレータ用結晶として小型の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といった液相法や雰囲気焼結法、反応焼結法、熱間等方加圧式焼結法等の焼結法が好ましい。
【００２５】
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。
【００２６】
シンチレータ用単結晶の製造においては、さらに高周波発振機、集光加熱器、および抵抗加熱機を使用してもよい。
【００２７】
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、これに限定されるものではない。
【００２８】
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ことができる。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、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、単結晶を作製することができる。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
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。
【００３２】
続いて、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。
【００３３】
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。また種結晶として方位の明確なものを使用することが好ましい。
【００３４】
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は終了となる。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よい。
【００３５】
本発明におけるガーネット構造を有するシンチレータ単結晶は、シンチレータの発光を検出する受光器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、これらの放射線検出器を放射線検出器として備えたことを特徴とする放射線検査装置としても使用可能である。
【００３６】
放射線検査装置としては、資源探査用検出器、高エネルギー物理用検出器や医用画像処理装置等が挙げられる。医用画像処理装置の例としては、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）装置、Ｘ線ＣＴ、ＳＰＥＣＴなどが挙げられる。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が挙げられる。また、これらを組み合わせて使用することができる。
【００３７】
本発明の実施形態に従う放射線検出器において使用される受光器としては、位置検出型光電子増倍管（ＰＳ−ＰＭＴ）、シリコンフォトマルチプライヤー（Ｓｉ−ＰＭ）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。
以下、参考形態の例を付記する。
１．一般式（１）：
Ｇｄ３−ｘ−ｙＰｒｘＲＥｙＡｌ５−Ｚ  ＭＺＯ１２    （１）
（式（１）中、０．０００１≦ｘ≦０．１５、０．６≦ｙ≦２．８、０≦ｚ≦４．８であり、ＭはＧａおよびＳｃから選択される少なくとも１種であり、ＲＥはＹ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも１種である）で表され、
蛍光寿命が２５ナノ秒以下の蛍光成分を有する、シンチレータ用ガーネット型結晶。
２．前記蛍光成分が２５ナノ秒の蛍光寿命を有するとともに、前記蛍光成分の蛍光ピーク波長が、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、１．に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。
３．単結晶である、１．または２．に記載のシンチレータ用ガーネット型結晶。
４．１．〜３．のいずれかに記載のシンチレータ用ガーネット型結晶から構成されるシンチレータと、前記シンチレータの発光を検出する受光器とを備える、放射線検出器。
【実施例】
【００３８】
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１〜１０程度となるような関係があった。
【００３９】
（実施例１）
マイクロ引下げ法により、Ｇｄ１．２Ｐｒ０．０３Ｙ１．７７Ａｌ５Ｏ１２の組成（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２））で表されるガーネット型シンチレータ単結晶を作製した。得られた結晶を、図１に示す。この単結晶は、透明であった。
【００４０】
（実施例２）
マイクロ引下げ法により、Ｇｄ２Ｐｒ０．０３Ｙ０．９７Ａｌ２．５Ｓｃ０．５Ｏ１２の組成（Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ）で表されるガーネット型シンチレータ単結晶を作製した。得られた結晶を、図２に示す。この単結晶は、透明であった。
【００４１】
（実施例３）
マイクロ引下げ法により、Ｇｄ０．５７Ｐｒ０．０３Ｌｕ２．４Ａｌ３Ｇａ２Ｏ１２の組成（Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧ）で表されるガーネット型シンチレータ単結晶を作製した。得られた結晶を、図３に示す。この単結晶は、透明であった。
【００４２】
（比較例１）
マイクロ引下げ法により、Ｇｄ２．７７Ｐｒ０．０３Ｙ０．２Ａｌ５Ｏ１２の組成（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ２．８））で表される結晶の作製を行ったが、得られた結晶ではガーネット相とペロブスカイト相の複数の結晶相が確認され、単結晶は得られなかった。
【００４３】
（比較例２）
マイクロ引下げ法により、Ｇｄ２．４Ｐｒ０．０３Ｌｕ０．５７Ａｌ５Ｏ１２の組成（Ｐｒ１％：ＧＬＡＧ）で表される結晶の作製を行ったが、得られた結晶ではガーネット相とペロブスカイト相の複数の結晶相が確認され、単結晶は得られなかった。
【００４４】
実施例１、２および３で得られた単結晶を、２ｘ２ｘ５ｍｍサイズに加工・研磨した後、各々の発光特性を、Ｒａｄｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｘ線励起：ＣｕＫα）にて測定した。得られたプロファイルを図４に示す。図４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）を表す。
【００４５】
さらに、実施例１、２および３で得られた単結晶の蛍光減衰曲線を、Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅにて観測し、蛍光寿命を測定した。結果を、それぞれ、図５、図６および図７に示す。
【００４６】
図５は、Ｇｄ１．２Ｐｒ０．０３Ｙ１．７７Ａｌ５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２））における蛍光減衰曲線を示す。Ｇｄ１．２Ｐｒ０．０３Ｙ１．７７Ａｌ５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２））の蛍光寿命は、１０．１ナノ秒であった。
【００４７】
図６は、Ｇｄ２Ｐｒ０．０３Ｙ０．９７Ａｌ２．５Ｓｃ０．５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ）における蛍光減衰曲線を示す。Ｇｄ２Ｐｒ０．０３Ｙ０．９７Ａｌ２．５Ｓｃ０．５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ）の蛍光寿命は、１１．３ナノ秒であった。
【００４８】
図７は、Ｇｄ０．５７Ｐｒ０．０３Ｌｕ２．４Ａｌ３Ｇａ２Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧ）における蛍光減衰曲線を示す。Ｇｄ０．５７Ｐｒ０．０３Ｌｕ２．４Ａｌ３Ｇａ２Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧ）の蛍光寿命は、８．３ナノ秒であった。
【００４９】
実施例１、２および３で得られた単結晶を、２ｘ２ｘ５ｍｍサイズに加工・研磨し、２ｘ２ｍｍ面以外の５面をテフロン（登録商標）テープで覆い、２ｘ２ｍｍの面を光学接着剤を用いて光電子増倍管に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射して得られたエネルギースペクトルを、図８に示す。発光量はＰｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２）では４０００ｐｈｏｔｏｎ／ＭｅＶ、Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧでは１５００  ｐｈｏｔｏｎ／ＭｅＶ、Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧでは１２００ｐｈｏｔｏｎ／ＭｅＶであった。
【００５０】
Ｇｄ１．２Ｐｒ０．０３Ｙ１．７７Ａｌ５Ｏ１２（Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２））を、２ｘ２ｘ５ｍｍサイズに加工・研磨し、を２ｘ２ｍｍ面以外の５面をテフロン（登録商標）テープで覆い、２ｘ２ｍｍの面を光学接着剤を用いて光電子増倍管に接着し、２５２Ｃｆ中性子線を照射して得られたエネルギースペクトルを、図９に示す。Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２）中に含まれるＧｄと中性子との（ｎ，γ）反応により放出されるγ線がＰｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２）に吸収されることで生じるフォトピークを確認した。
【００５１】
Ｐｒ１％：ＧＹＡＧ（Ｇｄ１．２）、Ｐｒ１％：ＧＹＳＡＧ、Ｐｒ１％：ＧＬＡＧＧ単結晶に関する諸特性を表１にまとめる。これらの結果からもわかる通り、本発明におけるプラセオジム賦活ガーネット型単結晶は、蛍光寿命が１２ナノ秒未満と短いため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。
【００５２】
【表１】
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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８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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