(57)【要約】【課題】  蛍光減衰時間の短縮を容易かつ確実に行うことができ、然も、十分な発光効率を得ることができる無機シンチレータの提供。【解決手段】  無機シンチレータは、金属酸化物からなる母体材料と、母体材料に含有されるＣｅからなる発光中心と、を有しており、放射線によりシンチレーションを起すことが可能な無機シンチレータであって、母体材料に、式（１）：３０００≦Ｉ≦３５００で表される条件を満たす４価のイオン化エネルギーＩ［ｋＪ・ｍｏｌ−１］を有するドーパントが更に含有されていることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物からなる母体材料と、前記母体材料に含有されるＣｅからなる発光中心と、を有しており、放射線によりシンチレーションを起すことが可能な無機シンチレータであって、
前記母体材料に、下記式（１）で表される条件を満たす４価のイオン化エネルギーＩ［ｋＪ・ｍｏｌ−１］を有するドーパントが更に含有されていること、
を特徴とする無機シンチレータ。
３０００≦Ｉ≦３５００・・・（１）
【請求項２】
前記ドーパントの含有量ｎ１［ｍｏｌ］と、前記発光中心の含有量ｎ２［ｍｏｌ］とが下記式（２）で表される条件を満たしていること、
を特徴とする請求項１に記載の無機シンチレータ。
０．０００１≦（ｎ１／ｎ２）≦０．１・・・（２）
【請求項３】
単結晶であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無機シンチレータ。
【請求項４】
前記ドーパントがＨｆであること、を特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の無機シンチレータ。
【請求項５】
前記母体材料が下記一般式（３）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（４）〜（６）で表される条件を同時に満たしていること、
を特徴とする請求項１〜４のうちの何れか１項に記載の無機シンチレータ。
Ｌｎ２ｘＳｉｙＯ（３ｘ＋２ｙ）        ・・・（３）
０.９≦ｘ≦１.１              ・・・（４）
０.９≦ｙ≦２.１              ・・・（５）
４.５≦（３ｘ＋２ｙ）≦７.５  ・・・（６）
［式（３）〜（６）中、Ｌｎは希土類元素に属する元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素を示し、ｘ及びｙはそれぞれ前記式（３）〜（６）で表される条件を同時に満たす数値を示す。］
【請求項６】
前記母体材料が下記一般式（７）で表される化学組成を有していること、を特徴とする請求項５に記載の無機シンチレータ。
Ｇｄ２ＳｉＯ５  ・・・（７）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機シンチレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出核種断層撮像装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、「ＰＥＴ」という）では、これに搭載されるシンチレータの光学特性（波長変換特性等）が装置全体の撮像性能に与える影響が極めて大きいため、シンチレータの光学特性を向上させることが装置全体の撮像性能を向上させる上で最も重要なポイントの一つとなっている。そのため、優れた光学特性を有するシンチレータを構成可能なシンチレータ材料の探索や、そのシンチレータを実用化するための結晶育成技術等の製造技術の開発が精力的に進められている。また、高エネルギー物理の分野では、宇宙から地球に飛来する微量な高エネルギー粒子を検出し、分析するため等の実験に使用するために、微量な高エネルギー粒子を効率よく検出できるシンチレータの実用化が求められている。
【０００３】
ＰＥＴに搭載されるシンチレータとしては、蛍光出力が高いもの、蛍光減衰時間が短いもの、エネルギー分解能が高いもの等が求められている。特に、ＰＥＴを用いた検査の対象となる被検体の負担を軽減する観点から、被検体当たりの検査時間を短くする必要があり、そのためには蛍光減衰時間の短いシンチレータが求められている。
【０００４】
蛍光減衰時間の短縮化を図ったシンチレータとしては、例えば、ランタノイドを含む複合金属酸化物からなる母体材料中に発光中心としてセリウムを含む構成を有する無機シンチレータが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この無機シンチレータとしては、例えば、一般式：ＣｅαＬｎ２−αＳｉＯ５、又は、一般式：ＣｅβＬｎ２−βＡｌＯ３で表される化学組成を有するシンチレータ等が知られている。ここで、０＜α＜０．１であり、０＜β＜０．１であり、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ又はＬｕを示す。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−８４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に記載のシンチレータをはじめとする従来のセリウムを発光中心とするシンチレータは、発光中心となるセリウムの含有量（母体材料を構成する金属元素に対する置換量）を増大させて蛍光減衰時間の短縮化を図ろうとすると発光効率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
例えば、一般式：ＣｅαＬｎ２−αＳｉＯ５で表される化学組成を有するシンチレータのうち、セリウム賦活珪酸ガドリニウム（ＣｅαＧｄ２−αＳｉＯ５）からなるシンチレータでは、蛍光減衰時間の短縮化を意図してガドリニウムに対するセリウムの置換量を増加させると、セリウム置換量の増加に伴って発光効率が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、蛍光減衰時間の短縮を容易かつ確実に行うことができ、然も、十分な発光効率を得ることができる無機シンチレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、母体材料中に含まれる発光中心となるセリウムの３価の状態から４価の状態への価数変化の発生が、セリウムの含有量を増加させて蛍光減衰時間の短縮化を図った場合における発光効率の低下の問題の発生に大きな影響を及ぼしていることを見出した。
【００１０】
すなわち、発光中心となるセリウムは、３価の状態（発光中心として発光に寄与する状態）から４価の状態（発光に寄与しない状態）への価数変化を起こしやすい元素であり、特に４価の状態のセリウムは発光に寄与しないばかりでなく３価の状態のセリウムに基づく発光光を吸収する特性を有する。そのため、母体材料中のセリウムの含有量を増加させた場合、４価の状態のセリウムの含有量も増加するため、発光効率が低下する大きな原因の一つとなっていることを本発明者らは見出した。
【００１１】
特に、セリウム賦活珪酸ガドリニウムからなるシンチレータにおいてガドリニウムに対するセリウムの置換量を増加させた場合、シンチレータが淡黄色に着色して発光効率が低下するが、これは母体材料中における４価の状態のセリウムの増加が大きな原因の一つとなっていることを本発明者らは見出した。
【００１２】
そして本発明者らは、更に検討を重ねた結果、セリウムを発光中心とするシンチレータにおいて、特定の４価のイオン化エネルギーを有するドーパントを添加することことにより、セリウムの３価から４価への価数変化を十分に防止することができ、上記目的が達成可能であることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は、金属酸化物からなる母体材料と、前記母体材料に含有されるＣｅからなる発光中心と、を有しており、放射線によりシンチレーションを起すことが可能な無機シンチレータであって、
前記母体材料に、下記式（１）で表される条件を満たす４価のイオン化エネルギーＩ［ｋＪ・ｍｏｌ−１］を有するドーパントが更に含有されていること、
を特徴とする無機シンチレータを提供する。
３０００≦Ｉ≦３５００・・・（１）
【００１４】
本発明のシンチレータは、Ｃｅからなる発光中心の他に、式（１）に示す条件を満たす４価のイオン化エネルギーを有するドーパントが母体材料中に更に含有されているため、母体材料中のセリウムの３価の状態から４価の状態への変化を十分に低減し、３価の状態に十分に保持することができる。そのため、蛍光減衰時間の短縮を容易かつ確実に行うことができるとともに、十分な発光効率を得ることができる。
【００１５】
ここで、本発明において、「４価のイオン化エネルギーＩ［ｋＪ・ｍｏｌ−１］」とは、イオン化エネルギーのうち、ドーパントとなる元素の元素記号を「Ｍ」で表現した場合、「Ｍ＋３→Ｍ＋４+ｅ−」で表現される反応が進行するために必要なＭ＋３１ｍｏｌ当りのエネルギー（第４イオン化エネルギー）を示す。
【００１６】
また、発光中心（セリウム）の他に式（１）に示す条件を満たす４価のイオン化エネルギーを有するドーパントが母体材料中に含有されていることで、先に述べた本発明の効果を得ることが可能となる詳細なメカニズムについては明確に解明されていないが、本発明者らは、以下のように推察している。
【００１７】
セリウムの４価のイオン化エネルギーＩは３５４７ｋＪ・ｍｏｌ−１であることから、式（１）に示す条件を満たす４価のイオン化エネルギーを有するドーパントはセリウムよりも４価の状態になりやすい性質を有していると考えられる。そのため、セリウムの３価の状態から４価の状態への変化が母体材料中において十分に抑制されていると本発明者らは推察している。そして、母体材料中においてセリウムが３価の状態で保持されるようになることにより、十分な発光効率を得ることができるようになっていると本発明者らは推察している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蛍光減衰時間の短縮を容易かつ確実に行うことができ、然も、十分な発光効率を得ることができる無機シンチレータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の無機シンチレータについて詳細に説明する。
【００２０】
本発明の無機シンチレータは、先に述べたように、金属酸化物からなる母体材料と、この母体材料に含有されるＣｅからなる発光中心と、を有しており、放射線によりシンチレーションを起すことが可能な無機シンチレータであり、上記母体材料に、下記式（１）で表される条件を満たす４価のイオン化エネルギーＩ［ｋＪ・ｍｏｌ−１］を有するドーパントが更に含有されている。
【００２１】
３０００≦Ｉ≦３５００・・・（１）
【００２２】
本発明のシンチレータは、Ｃｅからなる発光中心の他に、式（１）に示す条件を満たす４価のイオン化エネルギーを有するドーパントが母体材料中に更に含有されているため、母体材料中のセリウムの３価の状態から４価の状態への変化を十分に低減し、３価の状態に十分に保持することができる。これにより、蛍光減衰時間の短縮を容易かつ確実に行うことができるとともに、十分な発光効率を得ることができる。
【００２３】
ここで、４価のイオン化エネルギーＩが３０００ｋＪ・ｍｏｌ−１未満のドーパント｛例えば、トリウム（４価のイオン化エネルギーＩ＝２７８０ｋＪ・ｍｏｌ−１）｝を含有させると、このタイプのドーパントは多量の放射性同位元素を含むため、得られる無機シンチレータは外部から照射される放射線により発光するだけでなく、それ自身から発せられる放射線によっても発光するようになり、ノイズが発生して、シンチレータとしての機能を発揮できなくなる。
【００２４】
また、４価のイオン化エネルギーＩが３５００ｋＪ・ｍｏｌ−１を超えるドーパント｛例えば、Ｎｂ（４価のイオン化エネルギーＩ＝３７００ｋＪ・ｍｏｌ−１）｝を含有させると、このタイプのドーパントはＣｅより４価になり難く、Ｃｅの３価から４価の状態への変化を十分に低減することができず、先に述べた本発明の効果を得ることができなくなる。
【００２５】
以上の観点から、式（１）に示す条件を満たす４価のイオン化エネルギーを有するドーパントとしては、Ｈｆが好ましい。
【００２６】
また、本発明の無機シンチレータは、放射線によりシンチレーションを起すことが可能な固体であれば、その固体の内部構造の状態は特に限定されず、例えば、１）単結晶状態、２）多結晶状態、３）アモルファス状態及び４）準結晶状態の何れかの状態をとってもよく、１）〜４）のうちの２以上の状態が混在した状態であってもよい。しかし、優れたシンチレーション特性をより確実に得る観点からは、本発明の無機シンチレータは単結晶であることが好ましい。
【００２７】
なお、本発明において、「放射線」とは、原子、分子をイオン化させるのに十分なエネルギーをもった粒子線（α線、β線、γ線、Ｘ線等）を示す。また、本発明において、「希土類元素に属する元素」とは、３族元素のうち、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｐｍ及びＹｂを示す。
【００２８】
また、本発明の効果をより確実に得る観点から、ドーパントの含有量ｎ１［ｍｏｌ］と、発光中心（Ｃｅ）の含有量ｎ２［ｍｏｌ］とが下記式（２）で表される条件を満たしていることが好ましい。
０．０００１≦（ｎ１／ｎ２）≦０．１・・・（２）
【００２９】
ここで（ｎ１／ｎ２）の値が０．０００１未満となると、母体材料中のセリウムの３価の状態から４価の状態への変化を十分に低減することが困難となる傾向が大きくなる。
【００３０】
また、（ｎ１／ｎ２）の値が０．１を超えると、育成された結晶インゴット中にボイド等の欠陥が発生しシンチレータ性能が悪化する傾向がある。
【００３１】
本発明の効果をより容易かつより確実に得る観点から、本発明の無機シンチレータは、母体材料が下記一般式（３）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（４）〜（６）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。
【００３２】
Ｌｎ２ｘＳｉｙＯ（３ｘ＋２ｙ）        ・・・（３）
０.９≦ｘ≦１.１              ・・・（４）
０.９≦ｙ≦２.１              ・・・（５）
４.５≦（３ｘ＋２ｙ）≦７.５  ・・・（６）
【００３３】
ここで、式（３）〜（６）中、Ｌｎは希土類元素に属する元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素を示し、ｘ及びｙはそれぞれ前記式（３）〜（６）で表される条件を同時に満たす数値を示す。
【００３４】
また、式（３）〜（６）の条件を満たす場合、本発明の無機シンチレータは、母体材料が下記一般式（７）で表される化学組成を有していることが好ましい。このような化学組成を有する母体材料を使用する無機シンチレータは本発明の効果をより容易に得ることができる。
【００３５】
Ｇｄ２ＳｉＯ５  ・・・（７）
【００３６】
次に、本発明の無機シンチレータの製造方法の一例（希土類珪酸塩単結晶を得る場合の製造方法の一例）について説明する。
【００３７】
無機シンチレータとして、希土類珪酸塩単結晶を得る場合、その製造方法は、溶融法に基づき原料を溶融状態とした溶融液を得る溶融工程と、溶融液を冷却固化させることにより、無機シンチレータの単結晶インゴットを得る冷却固化工程と、冷却固化工程を経て得られる単結晶インゴットを所望の形状及び大きさに切り出す切断工程とを含む。
【００３８】
本発明の無機シンチレータをより確実に得る観点から、上記溶融工程における溶融法はチョクラルスキー法であることが好ましい。更に、この場合、図１に示す構成を有する引き上げ装置１０を用いて溶融工程及び前記冷却固化工程における作業を行なうことが好ましい。
【００３９】
図１は本発明の無機シンチレータを製造するための製造装置の基本構成の一例を示す模式断面図である。
【００４０】
図１に示す引き上げ装置１０は、高周波誘導加熱炉（２ゾーン加熱育成炉）１４を有している。この高周波誘導加熱炉１４は先に述べた溶融工程及び冷却固化工程における作業を連続的に行うためのものである。
【００４１】
この高周波誘導加熱炉１４は耐火性を有する側壁が筒状の有底容器であり、有底容器の形状自体は公知のチョクラルスキー法に基づく単結晶製造に使用されるものと同様である。この高周波誘導加熱炉１４の底部の該側面には高周波誘導コイル１５が巻回されている。そして、高周波誘導加熱炉１４の内部の底面上には、るつぼ１７（例えば、Ｉｒ製のるつぼ）が配置されている。このるつぼ１７は、高周波誘導加熱ヒータを兼ねている。そして、るつぼ１７中に、無機シンチレータの原料を投入し、高周波誘導コイル１５に高周波誘導をかけると、るつぼ１７が加熱され、無機シンチレータの構成材料からなる溶融液１８（融液）が得られる。
【００４２】
また、高周波誘導加熱炉１４の溶融液１８に接触しない上部内壁面には、ヒータ１３（抵抗加熱ヒータ）が更に配置されている。このヒータはその加熱出力を高周波誘導コイル１５に対して独立に制御することが可能となっている。
【００４３】
また、高周波誘導加熱炉１４の底部中央には、高周波誘導加熱炉１４の内部から外部へ貫通する開口部（図示せず）が設けられている。そして、この開口部を通じて、高周波誘導加熱炉１４の外部からるつぼ支持棒１６が挿入されており、るつぼ支持棒１６の先端はるつぼ１７の底部に接続されている。このるつぼ支持棒１６を回転させることにより、高周波誘導加熱炉１４中において、るつぼ１７を回転させることができる。開口部とるつぼ支持棒１６との間には、パッキンなどによりシールされている。
【００４４】
次に、引き上げ装置１０を用いたより具体的な製造方法について説明する。
【００４５】
先ず、溶融工程では、るつぼ１７中に、無機シンチレータの単結晶の原料を投入し、高周波誘導コイル１５に高周波誘導をかけることにより、無機シンチレータの構成材料からなる溶融液１８（融液）を得る。
【００４６】
次に、冷却固化工程において溶融液を冷却固化させることにより、円柱状の無機シンチレータの単結晶インゴット１を得る。より具体的には、後述する育成工程と、冷却工程の２つの工程に分けて作業が進行する。
【００４７】
先ず、育成工程では、高周波誘導加熱炉１４の上部から、種子結晶２を下部先端に固定した引き上げ棒１２を溶融液１８中に投入し、次いで、引き上げ棒１２を引き上げながら、無機シンチレータの単結晶インゴット１を形成する。このとき、育成工程では、ヒータ１３の加熱出力を調節し、溶融液１８から引き上げられる無機シンチレータの単結晶インゴット１を、その断面が所定の直径となるまで育成する。
【００４８】
次に、冷却工程ではヒータの加熱出力を調節し、育成工程後に得られる育成後の単結晶インゴット（図示せず）を冷却する。
【００４９】
ここで、単結晶のクラックの発生を十分に防止して、式（１）で表される条件を満たす無機シンチレータの単結晶をより確実に製造する観点から、冷却工程では、溶融工程及び冷却固化工程の作業中に、高周波誘導加熱炉１４内の気相を、下記式（８）で表される条件を満たす不活性ガスを主成分とする混合ガスで満たしておくことが好ましい。
【００５０】
０％＜１００×｛Ｇ/（Ｅ＋Ｇ）｝≦２．０％・・・（８）
【００５１】
式（８）中、Ｅは混合ガス中の不活性ガスの分圧を示し、Ｇは混合ガス中の酸素ガスの分圧を示す。なお、本発明において、「不活性ガス」とは、希ガス及び窒素ガスを示す。
【００５２】
｛Ｇ/（Ｅ＋Ｇ）｝の値が０％となると、単結晶１に熱エッチングによるマイクロクラックが発生する傾向が大きくなる。また、｛Ｇ/（Ｅ＋Ｇ）｝の値が２．０％を超えると、結晶に着色が発生し、シンチレータ性能が低下する傾向が大きくなる。なお、｛Ｇ/（Ｅ＋Ｇ）｝の値が４．０％を超えると、るつぼの構成材料にＩｒを使用した場合には、この構成材料の蒸発が激しく進行するようになり、結晶の育成が困難になる。
【００５３】
次に、切断工程において、無機シンチレータの単結晶インゴット１を所望の形状及び大きさに切り出し、無機シンチレータの単結晶を得る。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の好適な実施例について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
直径１８０ｍｍ、高さ１８０ｍｍ、厚み３ｍｍmのＩｒ製るつぼの中に、原料として、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）２０４８９．１ｇ、二酸化珪素（ＳｉＯ２、純度９９．９９質量％）３４１３．１ｇ、酸化セリウム（ＣｅＯ２、純度９９．９９質量％）９７．８ｇ、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２、純度９９．９９質量％）２．４ｇを投入し、これらの混合物２４，００２．４ｇを得た。次に、高周波誘導加熱炉で１９５０℃以上に加熱し融解して溶融液を得た。
【００５７】
次に、種子結晶を先端に固定した引き上げ棒の当該先端を溶融液中に入れ種付けを行った。次に、引上げ速度１〜３ｍｍ／ｈの速度でネック径８ｍｍφの単結晶インゴットを引上げてネック部を形成した。その後、コーン部（直胴部）の引上げを行い、直径が１０５ｍｍφになった時点より、直胴部の引き上げを開始した。直胴部を育成した後、単結晶インゴットを融液から切り離し、冷却を開始した。
【００５８】
冷却終了後、得られた単結晶を取り出した。得られた単結晶インゴットは、結晶質量約１９．１ｋｇ、コーン部の長さ約８０ｍｍ、直胴部の長さ約２０２ｍｍ、直胴部の直径が約１２０ｍｍであった。
【００５９】
次に、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、以下ＩＣＰ）質量分析装置（セイコーインスツルメンツ社製、商品名：「ＳＰＱ９０００」）を用いて、得られた結晶中のセリウム濃度およびハフニウム濃度を測定した。
【００６０】
分析の結果、ドーパント（Ｈｆ）の含有量ｎ１［ｍｏｌ］と、発光中心（Ｃｅ）の含有量ｎ２［ｍｏｌ］との比（ｎ１／ｎ２）は、結晶上部で約０．００１６、結晶下部で約０．００１８であった。
【００６１】
また、発光中心（Ｃｅ）の含有量ｎ２［ｍｏｌ］とガドリニウムの含有量ｎ３［ｍｏｌ］との比（ｎ２／ｎ３）は、結晶上部で約０．３５％、結晶下部で約０．６％であった。更に、ドーパント（Ｈｆ）の含有量ｎ１［ｍｏｌ］と、ガドリニウムの含有量ｎ３［ｍｏｌ］との比（ｎ１／ｎ３）は、結晶上部で約５．６ｐｐｍ、結晶下部で約１１ｐｐｍであった。
【００６２】
内周刃切断機を用い、得られた単結晶インゴットを２０ｍｍ間隔で輪切り切断した。内周刃切断機の刃は、＃３２５〜４００の天然ダイヤモンドを電着したものを用いた。輪切り切断後、マルチバンドソーを用い、得られる単結晶を輪切り切断面と垂直方向に６ｍｍピッチで切断し、さらにそれら切断面と垂直方向に４ｍｍピッチで切断し、４ｍｍ×６ｍｍ×２０ｍｍの大きさを有する略直方体のサンプル（無機シンチレータの単結晶）を、結晶上端から１０サンプル切り出し、結晶下端から１０サンプル切り出した。
【００６３】
上記の２０サンプルの無機シンチレータについて、以下の方法により蛍光出力とエネルギー分解能を測定した。
【００６４】
各サンプル（略直方体）の６つの面のうちの４ｍｍ×６ｍｍの大きさを有する面（以下、「放射線入射面」という。）の１つを除く残り５つの面に、反射材としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テープを被覆した。次に、得られる各サンプルのＰＴＦＥテープを被覆していない上記放射線入射面を浜松ホトニクス社Ｒ８７８のフォトマル面（光電変換面）に光学グリースを用いて固定した。次に、各サンプルに対して１３７Ｃｓを用いた６１１ＫｅＶのガンマ線を照射し、各サンプルのエネルギースペクトルを測定し、各サンプルの蛍光出力とエネルギー分解能を評価した。その結果を表１に示す。ここで、蛍光出力の値が大きいほど、そのサンプルのシンチレータ性能は良いものであると評価でき、エネルギ分解能の値が小さいほどそのサンプルのシンチレータ性能は良いものであると評価できる。
【００６５】
【表１】
2005206640.tif 000002
【００６６】
（比較例１）
先ず、酸化ハフニウムをるつぼ中に投入しなかったこと以外は実施例１と同様の手順及び条件で溶融液を得た。次に、実施例１と同様の手順及び条件で入れ種付けを行った。次に、引上げ速度１〜３ｍｍ／ｈの速度でネック径８ｍｍφの単結晶インゴットを引上げてネック部を形成した。その後、コーン部（直胴部）の引上げを行い、直径が１０５ｍｍφになった時点より、直胴部の引き上げを開始した。直胴部を育成した後、単結晶インゴットを融液から切り離し、冷却を開始した。
【００６７】
冷却終了後、得られた単結晶を取り出した。得られた単結晶インゴットは、結晶質量約１９．０ｋｇ、コーン部の長さ約８０ｍｍ、直胴部の長さ約１９８ｍｍ、直胴部の直径が約１２０ｍｍであった。
【００６８】
次に、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、以下ＩＣＰ）質量分析装置（セイコーインスツルメンツ社製、商品名：「ＳＰＱ９０００」）を用いて、得られた結晶中のセリウム濃度およびハフニウム濃度を測定した。
【００６９】
分析の結果、発光中心（Ｃｅ）の含有量ｎ２［ｍｏｌ］とガドリニウムの含有量ｎ３［ｍｏｌ］との比（ｎ２／ｎ３）は、結晶上部で約０．３５％、結晶下部で約０．６％であった。また、Ｈｆの含有量ｎ１［ｍｏｌ］と、ガドリニウムの含有量ｎ３［ｍｏｌ］との比（ｎ１／ｎ３）は、結晶上部、結晶下部ともに検出限界未満（１ｐｐｍ未満）であった。
【００７０】
内周刃切断機を用い、得られた単結晶インゴットを２０ｍｍ間隔で輪切り切断した。内周刃切断機の刃は、＃３２５〜４００の天然ダイヤモンドを電着したものを用いた。輪切り切断後、マルチバンドソーを用い、得られる単結晶を輪切り切断面と垂直方向に６ｍｍピッチで切断し、さらにそれら切断面と垂直方向に４ｍｍピッチで切断し、４ｍｍ×６ｍｍ×２０ｍｍの大きさを有する略直方体のサンプル（無機シンチレータの単結晶）を、結晶上端から１０サンプル切り出し、結晶下端から１０サンプル切り出した。
【００７１】
上記の２０サンプルの無機シンチレータについて、以下の方法により蛍光出力とエネルギー分解能を測定した。
【００７２】
各サンプル（略直方体）の６つの面のうちの４ｍｍ×６ｍｍの大きさを有する面（以下、「放射線入射面」という。）の１つを除く残り５つの面に、反射材としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テープを被覆した。次に、得られる各サンプルのＰＴＦＥテープを被覆していない上記放射線入射面を浜松ホトニクス社Ｒ８７８のフォトマル面（光電変換面）に光学グリースを用いて固定した。次に、各サンプルに対して１３７Ｃｓを用いた６１１ＫｅＶのガンマ線を照射し、各サンプルのエネルギースペクトルを測定し、各サンプルの蛍光出力とエネルギー分解能を評価した。その結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2005206640.tif 000003
【００７４】
表１及び表２に示した結果から明らかなように、比較例１の無機シンチレータに比較して、発光中心となるセリウムの他に、ドーパントとしてハフニウムを母体材料中に更に添加してなる実施例１の無機シンチレータは、蛍光出力の値が大きくなり、エネルギー分解能の値が小さくなることが確認された。すなわち、比較例１の無機シンチレータに比較して、実施例１の無機シンチレータは優れたシンチレータ性能を有しており、蛍光減衰時間の短縮を容易かつ確実に行うことができ、然も、十分な発光効率を得ることができていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の無機シンチレータは、ＰＥＴに搭載されるシンチレータ、高エネルギー物理研究用シンチレータとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の無機シンチレータを製造するための製造装置の基本構成の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・単結晶（無機シンチレータ）、２・・・種子結晶、１０・・・引き上げ装置、１２・・・引き上げ棒、１３・・・抵抗加熱ヒータ、１４・・・高周波誘導加熱炉（２ゾーン加熱育成炉）、１５・・・高周波誘導コイル、１６・・・るつぼ支持棒、１７・・・るつぼ、１８・・・溶融液（融液）。
【図１】
2005206640.tif 000004