(57)【要約】  シンチレーターは化学式：Ａ２ＢＸ６［式中、Ａは一価イオンを含み、Ｂは四価イオンを含み、Ｘはハロゲン化物イオンを含む］を有するホスト材料を含む。ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓからなる群から選択される。ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択される。ＸはＣｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択される。
2018529830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式：Ａ２ＢＸ６［式中、Ａは一価イオンを含み、Ｂは四価イオンを含み、Ｘはハロゲン化物イオンを含む］を有するホスト材料
を含むシンチレーター。
【請求項２】
ＡがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓからなる群から選択される、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項３】
ＢがＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択される、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項４】
ＸがＣｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択される、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項５】
熱中性子、高速中性子、及びガンマ線のうち少なくとも１つに対して光応答を示す、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項６】
６６２ｋｅＶで約４％以下のエネルギー分解能を有する、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項７】
前記ホスト材料が、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｐｂ２＋、Ｂｉ３＋、Ｉｎ＋、Ｓｎ２＋、Ｓｂ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｅｕ２＋、Ｙｂ２＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのアクチベーターイオンをさらに含む、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項８】
前記ホスト材料が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ；Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのさらなるカチオンドーパントをさらに含み、前記さらなるカチオンドーパントが、前記シンチレーターの前記ホスト材料中に本来なら存在しない、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項９】
前記さらなるカチオンドーパントが、置き換えられる前記ホスト材料のカチオンに対して約２０原子％以下の量で前記ホスト材料中に組み込まれる、請求項８に記載のシンチレーター。
【請求項１０】
前記ホスト材料が、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、Ｏ２−、Ｓ２−、Ｓｅ２−、Ｔｅ２−、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのさらなるアニオンドーパントをさらに含み、前記さらなるアニオンドーパントが、前記シンチレーターの前記ホスト材料中に本来なら存在しない、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項１１】
前記さらなるアニオンドーパントが、置き換えられる前記ホスト材料のアニオンに対して約２０原子％以下の量で前記ホスト材料中に組み込まれる、請求項１０に記載のシンチレーター。
【請求項１２】
前記ホスト材料が、熱中性子を捕捉するように構成されたさらなる成分をさらに含み、前記さらなる成分が、前記シンチレーターの前記ホスト材料中に本来なら存在しない、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項１３】
前記さらなる成分が６Ｌｉである、請求項１２に記載のシンチレーター。
【請求項１４】
前記ホスト材料が以下の式：Ｃｓ２ＨｆＣｌ６、Ｎａ２ＨｆＣｌ６、Ｌｉ２ＨｆＣｌ６、Ｃｓ２ＨｆＢｒ６、Ｎａ２ＨｆＢｒ６、Ｌｉ２ＨｆＢｒ６、Ｃｓ２ＨｆＩ６、Ｎａ２ＨｆＩ６、Ｌｉ２ＨｆＩ６、Ｃｓ２ＺｒＣｌ６、Ｎａ２ＺｒＣｌ６、Ｌｉ２ＺｒＣｌ６、Ｃｓ２ＺｒＢｒ６、Ｎａ２ＺｒＢｒ６、Ｌｉ２ＺｒＢｒ６、Ｃｓ２ＨｆＩ６、Ｎａ２ＨｆＣｌ６、Ｌｉ２ＨｆＩ６、Ｃｓ２ＺｒＣｌ６、Ｎａ２ＺｒＣｌ６、Ｌｉ２ＺｒＣｌ６、Ｃｓ２ＺｒＢｒ６、Ｎａ２ＺｒＢｒ６、Ｌｉ２ＺｒＢｒ６、Ｃｓ２ＺｒＩ６、Ｎａ２ＺｒＩ６、Ｌｉ２ＺｒＩ６、Ｃｓ２ＴｉＣｌ６、Ｎａ２ＴｉＣｌ６、Ｌｉ２ＴｉＣｌ６、Ｃｓ２ＴｉＢｒ６、Ｎａ２ＴｉＢｒ６、Ｌｉ２ＴｉＢｒ６、Ｃｓ２ＴｉＩ６、Ｎａ２ＴｉＩ６、又はＬｉ２ＴｉＩ６のいずれかを有する、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項１５】
前記シンチレーターの少なくとも１つの寸法の長さが約１ｍｍ〜約１２インチの範囲内である、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項１６】
光学的に透明な単結晶である、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項１７】
溶融成長によって形成されるという物理的特性を有する、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項１８】
請求項１に記載のシンチレーターと；
前記シンチレーターからの光パルスに対応するパルストレースを処理するように構成された処理デバイスと
を含む、放射線検出システム。
【請求項１９】
光学的に透明な圧粉又は焼結多結晶体である、請求項１に記載のシンチレーター。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシンチレーターと；
前記シンチレーターの平面内の異なる点で、前記シンチレーターからの光パルスを検出するように構成された光検出器アレイと
を含む、Ｘ線撮影システムであって、
前記シンチレーターが、前記光パルスを前記光検出器アレイへ実質的に誘導するように、前記光検出器アレイの付近に配置されている、Ｘ線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
米国エネルギー省とローレンスリバモア国立研究所を運営するためのローレンスリバモア国家安全保障、ＬＬＣとの間の契約番号ＤＥ−ＡＣ５２−０７ＮＡ２７３４４に従い、米国政府は本発明の権利を有する。
【０００２】
発明の分野
本発明はシンチレーターに関し、より詳細には放射線検出に特に有用である可能性があるＫ２ＰｔＣｌ６結晶構造を有するシンチレーターに関する。
【０００３】
背景
ガンマ線放射体の検出及び分類は、脆弱な標的及び庶民を高エネルギー爆発物から守ることにおいて重要性が高まっている。多くの核爆発物は、爆発物を構成する物質の放射性崩壊に起因してガンマ線を放出する。しかし、多くのあまり有害ではなく非爆発性の物質もガンマ線を放出する。したがって、場合により容器又は何らかのタイプの車両、例えば乗用車、バン、貨物コンテナなどの内側にさらに隠された、未知の物質中のガンマ線放射体の種類を特定し、可能なときは常に識別することができることが望ましい。
【０００４】
多くの種類の物質は、ガンマ線分光器において互いに非常に近いと思われるガンマ線を放射する。シンチレーター検出器は、ガンマ線が結晶中の原子と相互作用すると発光する結晶を使用する。発光の強度は、ガンマ線を放射している物質の種類を決定するのに使用できる。シンチレーター検出器は、他の種類の放射線、例えばアルファ線、ベータ線、及びＸ線などを検出するのにも使用してもよい。高エネルギー分解能のシンチレーター検出器は、間隔の狭いガンマ線ラインを生じるガンマ線放射体同士を識別するために、間隔の狭いガンマ線ラインを分解するのに有用である。
【０００５】
弱いガンマ線源の検出感度及び迅速で明確な同位体同定は、主にエネルギー分解能によって決まり、高い有効原子番号の検出器物質によっても向上する。一般に、ガンマ線検出器はそれらのエネルギー分解能によって特徴付けられる。分解能は絶対又は相対用語で示すことができる。一貫性のために、すべての分解能用語は本明細書において相対用語で示される。検出器の分解能を表す一般的な方式は、半値全幅（ＦＷＨＭ）をピークエネルギーで割ることによるものである。これはピーク分布上の最高点の半分における、スペクトルのグラフ上のガンマ線ピークの幅に等しい。
【０００６】
ＮａＩ（Ｔｌ）は優れたシンチレーションカウンターとして当技術分野において知られており、ガンマ線分光計として特に有用であることが知られている。高原子番号、３．６７ｇ／ｃｍ３の密度、高い光収率（３８，０００光子／ＭｅＶ）、６６２ｋｅＶで約７％のエネルギー分解能、及び固有の放射能がないことの組み合わせによって、ＮａＩ（Ｔｌ）は最も重要なシンチレーターの１つとなる。さらに、ＮａＩシンチレーターに関連する別の利点は、それを単結晶の形態で製造することが容易であることである。しかし、ＮａＩは等方性の機械特性及び熱的特性をもたらす岩塩（ＮａＣｌ）の立方構造を有し、これは結晶成長プロセスの際に非常に好ましいが、吸湿性も非常に高い。
【０００７】
弱い線源を迅速に検出及び特定できる、ガンマ線分光法に基づく改善された放射性同位体同定検出器は、より良好なエネルギー分解能及び大きい有効原子番号を実現する高感度の検出器材料を必要とする。６６２ｋｅＶで２．６％もの好ましい最高エネルギー分解能、及び直径１”×高さ１”を超えるサイズを現在実現するシンチレーターは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）及びＳｒＩ２（Ｅｕ）である。これらの結晶は非立方構造を有し吸湿性であり、これらの要素は共に結晶の成長収率を低下させ、最大の得られるシンチレーターサイズをおよそ直径２”×高さ３”に制限する。ヨウ化ストロンチウムの場合、ドーパントであるＥｕＩ２の精製及びＥｕＩ２中の水の除去は処理時間を増大させる。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）も固有の放射能を有し、これは大容量検出器及び低計数率の用途において、望ましくないバックグラウンドをもたらし、弱い線源の放射性同位体同定の性能を妨げる。
【０００８】
ガンマ線分光法での応用のために検討されている別のクラスの結晶は、希土類エルパソライトの系統である。これらは、大部分がＣｓ２ＬｉＹＣｌ６（ＣＬＹＣ）を有するダブルペロブスカイト構造で結晶化する第四級化合物、及び報告されているその他のものである。それらの一般式はＡＢ２ＭＸ６であり、式中、Ｘ−はハロゲン化物イオン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）である。この構造の主な興味深い特徴は、中性子検出のためのＡ部位に６Ｌｉが組み込まれ、Ｂ部位にＣｅ３＋活性化物質が組み込まれていることであるが、しかしＣＬＹＣの２０，０００光子／ＭｅＶの光収率はガンマ線シンチレーターの中ではやや低めであり、Ｌｉ及び希土類イオンの両方の存在によって結晶が吸湿性となる。
【０００９】
概要
一実施形態によれば、シンチレーターは化学式：Ａ２ＢＸ６［式中、Ａは一価イオンを含み、Ｂは四価イオンを含み、Ｘはハロゲン化物イオンを含む］を有するホスト材料を含む。
【００１０】
本発明の他の態様及び利点は、図面と併せて用いられる場合に例によって本発明の原理を説明する、以下の詳細の説明から明らかとなる。
【００１１】
本発明の性質及び利点、並びに好ましい使用様式をさらに理解するために、添付の図面と併せて読まれる以下の詳細な説明を参照するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態による、分光システムの単純化した配置図である。
【図２】一実施形態による、シンチレーター材料を作製する方法のフローチャートの図である。
【図３】別の実施形態による、シンチレーター材料を作製する方法のフローチャートの図である。
【図４】非ドープＣｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターについてＳｒ−９０ベータ線源を使用して得られた放射線ルミネセンススペクトルを示す図である。
【図５】６６２ｋｅＶガンマ線に対する非ドープＣｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターの応答のタイミング測定のデジタルオシロスコープのトレースを示す図である。
【図６】Ｃｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーター（０．６５ｃｍ３のサイズ）及び標準ＮａＩ（Ｔｌ）結晶（１”×１”のサイズ）についてＣｓ−１３７線源を使用して得られた、共に１２μｓの整形時間で測定された波高スペクトルを示す図である。
【図７】２５４ｎｍの励起下における、紙のバックグラウンド（０．５ｃｍ四方）上の、非ドープの光学的に透明なＣｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターの写真の図である。
【図８】Ｃｓ２ＨｆＣｌ６、ＳｒＩ２（Ｅｕ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、及びＬａＢｒ３（Ｃｅ）についての、実験による電子光収率の非比例性曲線を示す図である。
【００１３】
詳細な説明
以下の説明は本発明の一般原理を示す目的のために記載され、本明細書において主張される本発明の概念を限定することを意図していない。さらに、本明細書に記載の特定の特徴は、様々な考えられる組み合わせ及び置き換えのそれぞれにおいて、他の記載される特徴との組み合わせで使用できる。
【００１４】
本明細書において別途具体的に定義されない限り、すべての用語は、本明細書が暗に示す意味、並びに当業者が理解する意味、及び／又は辞書、論文などで定義される意味を含めた、それらの最も広い考えられる解釈を与えられることになる。
【００１５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は別段の指定がない限り複数の指示対象を含むことにも注意しなければならない。
【００１６】
また、本明細書において使用する場合、「約」という用語は、値と組み合わされた場合、その基準値のプラスマイナス１０％を指す。例えば、約１０ｎｍの長さは１０ｍｍ±１ｍｍの長さを指し、４％の分解能は４±０．４％を指す、などである。
【００１７】
さらに本明細書において使用する場合、「光学的に透明」である材料は、実質的に相分離がない（例えば＞８０％相分離がない、好ましくは＞９０％相分離がない）材料を指し、そのためその材料は均質である（例えば１相を含む）。さらに、光学的に透明な材料は、光が内部を均一に伝搬し少なくとも９０％の入射光を透過させることができる材料である。
【００１８】
本明細書における説明は、任意の当業者が本発明を作製及び使用できるように示され、本発明の特定の用途及びそれらの要件に関連して提示される。本開示を読めば、様々な実施形態からの特徴を合わせてそれらのさらなる及び／又は代替的な実施形態を創出することを含めて、開示される実施形態に対する様々な修正が当業者にとって容易に明らかとなる。
【００１９】
さらに、本明細書において定義される一般的原理は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び用途に応用することができる。したがって、本発明は示される実施形態に限定されることを意図しているのではなく、本明細書で開示される原理及び特徴と矛盾しない最も広い範囲を与えられるべきである。
【００２０】
前述のように、様々なシンチレーター材料が過去に検討されてきた。しかし、これらの既知のシンチレーター組成物の多くは望ましくない結晶構造（例えば、非立方晶構造）の問題があり、及び／又は吸湿性があり、したがってそれらの得られるシンチレーションサイズを制限し、又はそれらの使用及び開発を困難にする。
【００２１】
本明細書で開示される実施形態は、一般化学式Ａ２ＭＸ６及び／又は一般的結晶構造Ｋ２ＰｔＣｌ６を有する、新規の光学的に透明なシンチレーターを記載する。これらの新規の光学的に透明なシンチレーターは、低吸湿性を示し、固有の放射能がなく、さらなるアクチベーターイオン、カチオンドーパント、及び／又はアニオンドーパントが含まれていなくても、高い比例性光収率を示す。
【００２２】
以下は、Ｋ２ＰｔＣｌ６結晶構造を有するこれらの新規の光学的に透明なシンチレーター、及び／又は関連するシステム及び方法の、一般的及び具体的な実施形態のいくつかの実施例である。
【００２３】
例えば、一般的な一実施形態において、シンチレーターは化学式：Ａ２ＢＸ６［式中、Ａは一価イオンを含み、Ｂは四価イオンを含み、Ｘはハロゲン化物イオンを含む］を有するホスト材料を含む。
【００２４】
シンチレーター系放射線検出器システム
図１を参照すると、分光システム１００の単純化した図が一実施形態にしたがって示される。選択肢として、分光システム１００は、本明細書で挙げられる任意の他の実施形態、例えば他の図に関連して記載されるものなどによる特徴と併せて実施してもよい。当然、分光システム１００及び本明細書に記載の他のシステムは、本明細書で挙げられる例示的な実施形態に具体的に記載されていてもよく又は記載されていなくてもよい、様々な用途において及び／又は置き換えにおいて使用してもよい。例えば、分光システム１００は、様々なアプローチで、図１に示すものよりも多くの又は少ない構成要素を含んでいてもよい。
【００２５】
図１に示すように、分光システム１００はシンチレーター材料１０２、例えば本明細書に記載される種類のものなどを含み、これは本明細書において互換的にシンチレーターと呼ばれる。システム１００は光検出器１０４、例えば光電子増倍管、シリコン光電子増倍管、フォトダイオード、又は当技術分野において既知の他のデバイス／トランスデューサーなども含み、これはシンチレーター１０２からの発光の大きさを検出及び記録することができる。分光システム１００は好ましくは、Ｘ線、ガンマ線、及び／又は中性子を記録するように、並びに前記の形態の放射線同士を部分的に又は完全に識別できるように構成されている。
【００２６】
シンチレーター１０２は、シンチレーター１０２に関与する中性子、ガンマ線、Ｘ線、又は他の放射線などの事象が発生すると、光パルスを生じる。例えば、ガンマ線がシンチレーター１０２を通過すると、光子が放出され、シンチレーター１０２から放射される光パルスとして現れる。光パルスは光検出器１０４により検出され、パルスの大きさに対応する電気信号へ変換される。次いで、光パルスの積分を解析しそれによりシンチレーターによって吸収されたガンマ線エネルギーを特定することによって、放射線の種類を決定できる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、システム１００は、前置増幅器及び／若しくはデジタイザー（図１に示されない）をさらに含んでいてもよく、又は前置増幅器及び／若しくはデジタイザーに連結可能であってもよい／連結されていてもよい。
【００２８】
他の実施形態において、システム１００は、シンチレーター１０２からの光パルスに対応した、光検出器１０４によるパルストレース出力を処理するように構成された、処理デバイス１０６を含んでいてもよい。いくつかのアプローチにおいて、処理デバイス１０６はさらに、光検出器１０４によるパルストレース出力に基づく放射線像データを生成するように構成されていてもよい。
【００２９】
さらなるアプローチにおいて、システム１００は、処理デバイスに永続的には連結されていない光検出器からのデータを受け取る、処理デバイスを含んでいてもよい。例示的な処理デバイスとしては、マイクロプロセッサー、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コンピューターなどが挙げられる。
【００３０】
処理の結果は出力及び／又は保存されてもよい。例えば、結果はディスプレイデバイス１０８上に任意の形態で、例えばシンチレーター又はその誘導体からの全光量に関する受け取ったカウント数のヒストグラムなどで、表示することができる。
【００３１】
本発明の一実施形態を実行することができるプログラム環境は、例示的には１つ又は複数の汎用コンピューター又は専用デバイス、例えば携帯型コンピューターなどを組み込む。そのようなデバイス（例えば、プロセッサー、メモリー、データ記憶装置、入出力デバイス）の詳細は良く知られており、明確にするために省略する。
【００３２】
本発明の技術は様々な技術を使用して実施してもよいことも理解するべきである。例えば、本明細書に記載の方法は、コンピューターシステム上で動くソフトウェアで実施してもよく、又はこの方法の操作を行うための１つ若しくは複数のプロセッサー及び論理回路（ハードウェア及び／又はソフトウェア）、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイス、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など、及び／若しくは様々なそれらの組み合わせを利用したハードウェアで実施してもよい。特に、本明細書に記載の方法は、物理的な（例えば、非一時的）コンピューター可読媒体などの記憶媒体上にある、一連のコンピューター実行可能命令によって実施されてもよい。さらに、本発明の特定の実施形態はオブジェクト指向ソフトウェアプログラミングの概念を採用することができるが、本発明はそのように限定されず、コンピューターの操作を指示する他の形態を採用するように容易に適合される。
【００３３】
本発明の一部は、コンピューターコードを有する物理的なコンピューター可読媒体を含む、コンピュータープログラム製品の形態で提供することもできる。コンピューター可読媒体は、光媒体、例えば読み取り専用及び書き込み可能のＣＤ及びＤＶＤ、磁気メモリー又は媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、半導体メモリー（例えば、フラッシュメモリー及び他の携帯型メモリーカードなど）などを含めた、コンピューターにより使用するためのコンピューターコードを保存することが可能な任意の物理的媒体を含んでいてもよい。
【００３４】
シンチレーター材料
様々なアプローチにおいて、シンチレーターは組成Ａ２ＢＸ６［式中、Ａは適切な一価イオンであり、Ｂは適切な四価イオンであり、Ｘは適切なハロゲン化物イオンである］を含む。好ましいアプローチにおいて、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓからなる群から選択してもよく；ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択してもよく；ＸはＣｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択してもよい。シンチレーターの構成成分（Ａ、Ｂ、及びＸ）は、化学式Ａ２ＢＸ６の全体の化学量論が維持されるならば、任意の割合で存在していてもよい。特定のアプローチにおいて、シンチレーター結晶は以下の化学式：Ｃｓ２ＨｆＣｌ６、Ｎａ２ＨｆＣｌ６、Ｌｉ２ＨｆＣｌ６、Ｃｓ２ＨｆＢｒ６、Ｎａ２ＨｆＢｒ６、Ｌｉ２ＨｆＢｒ６、Ｃｓ２ＨｆＩ６、Ｎａ２ＨｆＩ６、Ｌｉ２ＨｆＩ６、Ｃｓ２ＺｒＣｌ６、Ｎａ２ＺｒＣｌ６、Ｌｉ２ＺｒＣｌ６、Ｃｓ２ＺｒＢｒ６、Ｎａ２ＺｒＢｒ６、Ｌｉ２ＺｒＢｒ６、Ｃｓ２ＨｆＩ６、Ｎａ２ＨｆＣｌ６、Ｌｉ２ＨｆＩ６、Ｃｓ２ＺｒＣｌ６、Ｎａ２ＺｒＣｌ６、Ｌｉ２ＺｒＣｌ６、Ｃｓ２ＺｒＢｒ６、Ｎａ２ＺｒＢｒ６、Ｌｉ２ＺｒＢｒ６、Ｃｓ２ＺｒＩ６、Ｎａ２ＺｒＩ６、Ｌｉ２ＺｒＩ６、Ｃｓ２ＴｉＣｌ６、Ｎａ２ＴｉＣｌ６、Ｌｉ２ＴｉＣｌ６、Ｃｓ２ＴｉＢｒ６、Ｎａ２ＴｉＢｒ６、Ｌｉ２ＴｉＢｒ６、Ｃｓ２ＴｉＩ６、Ｎａ２ＴｉＩ６、又はＬｉ２ＴｉＩ６のいずれかを有していてもよい。
【００３５】
さらなるアプローチにおいて、シンチレーターは、各結晶が独立に上記の化学構造のいずれかを有する、１つ又は複数の結晶組成物の混合物で構成されていてもよい。例えば、１つのアプローチにおいて、シンチレーターは化学式Ａ２ＢＸ６を有する単結晶であってもよい。別のアプローチにおいて、シンチレーターは少なくとも第１及び第２の組成物を含んでいてもよく、ここで第１及び第２の結晶は共に化学式Ａ２ＢＸ６を有するが、但し第１の結晶の構成成分（例えば、Ａ、Ｂ、及び／又はＸ）の１つ又は複数が第２の結晶の構成成分と異なっている。
【００３６】
いくつかのアプローチにおいて、シンチレーターは、シンチレーターに与えられたエネルギーを捕捉し紫外、可視、又は赤外領域の光を放出するように構成された、１つ又は複数のアクチベーターイオンを含んでいてもよい。一般に、活性化物質によって生じる発光は、前記活性化物質の電子構造に特有である。様々なアプローチにおいて、１つ又は複数のアクチベーターイオンは、発光波長又は減衰時間の変化、発光の量の増加又は減少、及びガンマ線又はＸ線検出器としてのシンチレーターのスペクトル分解能の改善のうちの１つ又は複数によって、出力シンチレーション光を純粋なシンチレーター（すなわち、アクチベーターイオンを含まないが他の点は同一であるシンチレーター）のものと比較して改変するように特に構成されていてもよい。適切なアクチベーターイオンとしては、限定はされないが、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｐｂ２＋、Ｂｉ３＋、Ｉｎ＋、Ｓｎ２＋、Ｓｂ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｅｕ２＋、Ｙｂ２＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋、及びそれらの組み合わせを挙げることができる。好ましいアプローチにおいて、シンチレーター中に含まれる１つ又は複数の活性化物質の総量は約１０原子％以下とすることができる。
【００３７】
さらなるアプローチにおいて、シンチレーターは、本来ならホスト媒体を通って移動するエネルギーを捕捉することによって、シンチレーターの性能を向上させるように構成された、１つ又は複数のさらなるカチオンドーパントを含んでいてもよい。カチオンドーパントの適切な例としては、限定はされないが、一価カチオン、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなど；三価カチオン、例えばＬａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど；及び四価カチオン、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどが挙げられる。本明細書で使用する場合、これらのさらなるカチオンドーパントは、シンチレーターのホスト材料／媒体中にまだ存在していない材料を指す。例えば、シンチレーターのホスト媒体が化学式Ｃｓ２ＨｆＣｌ６を有する１つのアプローチにおいて、カチオンＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１つ又は複数は、前記ホスト材料／媒体中にまだ存在していないので、さらなるドーパントとして含めてもよい。好ましいアプローチにおいて、シンチレーター中に含められる各カチオンドーパントは、置き換えられるホストイオンに対して約２０原子％以下のレベルで存在してもよく、最も好ましくは約２原子％でドープされる。なお、さらなるアプローチにおいて、シンチレーターの性能は、シンチレーターに上記のさらなるカチオンドーパントのうちの２つを共ドープすることによってさらに改善させることができる。
【００３８】
さらなるアプローチにおいて、シンチレーターは、本来ならホスト材料／媒体を通って移動するエネルギーを捕捉することによって、シンチレーターの性能を向上させるように構成された、１つ又は複数のさらなるアニオンドーパントを含んでいてもよい。アニオンドーパントの適切な例としては、限定はされないが、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、Ｏ２−、Ｓ２−、Ｓｅ２−、及びＴｅ２−が挙げられる。また、本明細書で使用する場合、これらのさらなるアニオンドーパントは、シンチレーターのホスト材料／媒体中にまだ存在していない材料を指す。例えば、シンチレーターのホスト材料／媒体が化学式Ｃｓ２ＨｆＣｌ６を有する１つのアプローチにおいて、アニオンＦ−、Ｂｒ−、Ｉ−、Ｏ２−、Ｓ２−、Ｓｅ２−、及びＴｅ２−のうちの１つ又は複数は、前記ホスト材料／媒体中にまだ存在していないので、さらなるドーパントとして含めてもよい。好ましいアプローチにおいて、シンチレーター中に含められる各アニオンドーパントは、置き換えられるホストイオンに対して約２０原子％以下のレベルで存在してもよく、最も好ましくは約２原子％でドープされる。
【００３９】
他のアプローチにおいて、シンチレーターは熱中性子を検出するように特に構成された成分を含んでいてもよい。いくつかのアプローチにおいて、この成分は小さい有効原子番号を有していてもよい。例えば、１つのアプローチにおいて、シンチレーターは６Ｌｉをさらなる成分／熱中性子捕捉剤として含んでいてもよい。
【００４０】
シンチレーターは、アクチベーターイオン、さらなるカチオンドーパント、さらなるアニオンドーパント、及び熱中性子の捕捉のために特に構成された成分の任意の組み合わせを含んでいてもよいことに注目することが重要である。例えば、シンチレーターは、以下の任意選択材料：アクチベーターイオン、さらなるカチオンドーパント、さらなるアニオンドーパント、及び熱中性子の捕捉のために特に構成された成分のうちいずれも含まなくてもよく、又はそれらの１つ、２つ、若しくはすべてを含んでいてもよい。
【００４１】
さらなるアプローチにおいて、シンチレーターは１つ又は複数の光学的に透明な結晶で構成されていてもよく、ここで結晶の少なくとも１つが構造的なずれがない又は最小限である立方体対称を有する。特定のアプローチにおいて、シンチレーターは１つ又は複数の結晶で構成されていてもよく、ここで結晶の少なくとも１つがＫ２ＰｔＣｌ６結晶構造を有する。
【００４２】
さらなるアプローチにおいて、シンチレーターは１つ又は複数の光学的に透明な結晶で構成されていてもよく、ここでシンチレーターの少なくとも１つの寸法の長さは約１ｍｍ〜約１２インチの範囲内である。
【００４３】
さらなるアプローチにおいて、シンチレーターは、溶融されておらず光学的に透明な多結晶モノリス／多結晶体として成長した粉末から焼結させてもよく、ここでシンチレーターの少なくとも１つの寸法の長さは約１ｍｍ〜約１２インチの範囲内である。
【００４４】
さらに他のアプローチにおいて、シンチレーターは、光学的に透明の又は半透明の圧粉（ｐｒｅｓｓｅｄ  ｐｏｗｄｅｒ）の形態であってもよく、これはＸ線撮影の用途において特に有用である場合がある。
【００４５】
好ましいアプローチにおいて、シンチレーターは４００ｎｍ付近に中心がある発光ピークを有する。なお、さらに好ましいアプローチにおいて、シンチレーターは約１０μｓ以下、より好ましくは約４μｓ以下の減衰時間を示す。さらに好ましいアプローチにおいて、シンチレーターは６６２ｋｅＶで約４％以下の分解能、より好ましくは６６２ｋｅＶで約３％以下の分解能を有する。
【００４６】
シンチレーター材料を作製する例示的な方法
いくつかのアプローチにおいて、本明細書に記載のシンチレーターは溶融成長技術により（例えば、ブリッジマン方法又はチョクラルスキー方法により）形成させてもよい。図２は、一実施形態にしたがって溶融成長技術により単結晶シンチレーターを作製する１つの例示的な方法２００を提示する。方法２００、及び本明細書に示される他の方法は、任意の所望の環境で実施してもよい。さらに、様々な実施形態にしたがって、図２に示す操作よりも多くの操作又は少ない操作が方法２００に含まれていてもよい。本明細書に記載のシンチレーターの上記の特徴のいずれかを、様々な方法にしたがって記載される実施形態のいずれかにおいて使用してもよいことにも注目すべきである。
【００４７】
図２に示すように、方法２００は、典型的には約４００℃〜約１４００℃の範囲の温度で結晶が溶融するまで結晶を加熱するステップを含む。操作２０２を参照のこと。いくつかのアプローチにおいて、結晶は組成Ａ２ＢＸ６を含み、式中、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓからなる群から選択されてもよく；ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択されてもよく；ＸはＣｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択されてもよい。
【００４８】
任意選択のアプローチにおいて、１つ又は複数のアクチベーターイオン（例えば、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｐｂ２＋、Ｂｉ３＋、Ｉｎ＋、Ｓｎ２＋、Ｓｂ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｅｕ２＋、Ｙｂ２＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋、及びそれらの組み合わせ）を、通常は溶融プロセスの前に、結晶中に組み込んでもよい。別の任意選択のアプローチにおいて、１つ又は複数のさらなるカチオンドーパント（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びそれらの組み合わせ）を、溶融プロセスの前に及び／又は溶融プロセスの間に、結晶中に組み込んでもよい。さらに別の任意選択のアプローチにおいて、１つ又は複数のさらなるアニオンドーパント（例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、Ｏ２−、Ｓ２−、Ｓｅ２−、Ｔｅ２−、及びそれらの組み合わせ）を、溶融プロセスの前に及び／又は溶融プロセスの間に、結晶中に組み込んでもよい。なお、さらなる任意選択のアプローチにおいて、１つ又は複数の熱中性子捕捉剤（例えば、６Ｌｉ）を、溶融プロセスの前に及び／又は溶融プロセスの間に、結晶中に組み込んでもよい。
【００４９】
また、図２に示すように、結晶を溶融させた後、単結晶が実質的に形成されるように、結晶をゆっくり冷却する。操作２０４を参照のこと。
【００５０】
本明細書に記載のシンチレーターはまた、溶融プロセスを含まない技術によって形成させてもよい。例えば、図３は一実施形態にしたがって、焼結型プロセスによって単結晶シンチレーターを作製する１つの例示的な方法３００を提示する。方法３００、及び本明細書に示される他の方法は、任意の所望の環境で実施してもよい。さらに、様々な実施形態にしたがって、図２に示す操作よりも多くの操作又は少ない操作が方法３００に含まれていてもよい。本明細書に記載のシンチレーターの上記の特徴のいずれかを、様々な方法にしたがって記載される実施形態のいずれかにおいて使用してもよいことにも注目すべきである。
【００５１】
図３に示すように、方法３００は、粒子を合わせて粒子材料を形成するステップを含む。操作３０２を参照のこと。好ましいアプローチにおいて、粒子材料中の粒子の各々はサイズが約１０ｎｍ〜約１０ｍｍの範囲内である。なお、さらに好ましいアプローチにおいて、粒子材料は組成Ａ２ＢＸ６を有し、式中、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓからなる群から選択されてもよく；ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅからなる群から選択されてもよく；ＸはＣｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択されてもよい。
【００５２】
様々なアプローチにおいて、粒子材料は以下のさらなる材料：１つ又は複数のアクチベーターイオン（例えば、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｐｂ２＋、Ｂｉ３＋、Ｉｎ＋、Ｓｎ２＋、Ｓｂ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｅｕ２＋、Ｙｂ２＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋、及びそれらの組み合わせ）；１つ又は複数のさらなるカチオンドーパント（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びそれらの組み合わせ）；１つ又は複数のさらなるアニオンドーパント（例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、Ｏ２−、Ｓ２−、Ｓｅ２−、Ｔｅ２−、及びそれらの組み合わせ）；及び／又は１つ又は複数の熱中性子捕捉剤（例えば、６Ｌｉ）のいずれかを場合により含んでいてもよい。
【００５３】
また、図３に示すように、方法３００は、溶融せずに粒子を融合させて光学的に連続した固体とするために、周囲圧力の数気圧以上の圧力及び／又は約１５０℃を超える、周囲温度を超える温度をかけるステップを含む。操作３０４を参照のこと。
【００５４】
実験結果及び比較例
本明細書に記載のシンチレーターと関連するいくつかの例示的な実験結果及び比較例、並びに本明細書に記載のシンチレーターを作製する方法を以下に提示する。これらの実験結果及び比較例は決して限定するものではなく、例証の目的のみのために提示されることに注意することが重要である。
【００５５】
前記シンチレーターが立方晶構造、低吸湿性を有し、固有の放射能がなく、意図的な活性化物質を一切ドープしなくても高い比例性光収率を有する、新規で高原子番号（有効（又は平均）Ｚ＝５８）、中程度の密度（３．８６ｇ／ｃｍ３）の、ガンマ線分光法用のＣｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターを調製した。Ｃｓ２ＨｆＣｌ６の結晶構造は粉末Ｘ線回折データから、塩化白金カリウムＫ２ＰｔＣｌ６と等構造の空間群Ｆｍ−３ｍ（＃２２５）である、格子パラメーターａ０＝１０．４２±０．０１Åを有する立方晶であることが決定された。Ｃｓ２ＨｆＣｌ６の構造は、フッ素イオンの位置のセシウムイオン及びカルシウムイオンに代わる［ＨｆＣｌ６］−２八面体を有する、カルシウムフッ化物（ＣａＦ２）の構造に類似した逆ほたる石である。一般式Ａ２ＢＸ６を有するＫ２ＰｔＣｌ６結晶構造は、構成成分が非常に多様なイオンであってもよく、例えばＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのいずれかであってもよく；ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅのいずれかであってもよく；Ｘ−はＣｌ、Ｂｒ、Ｉのいずれかであってもよいという点で、汎用である。
【００５６】
Ｃｓ２ＨｆＣｌ６を溶融成長技術により成長させた。使用した出発物質はすべて良好な純度を示した。９９．９９８％の純粋なＣｓＣｌビーズ（典型的には１ｍｍ又は−１０メッシュ）、及び９９．９％（微量金属基準、Ｚｒを除く）ＨｆＣｌ４粉末を使用してＣｓ２ＨｆＣｌ６の要求される組成を得るように、化学量論比を準備した。出発物質は吸湿性が高くなかったにもかかわらず、出発物質は組み合わされて結晶に成長する前にわずかに感湿性であり、したがって水分レベル及び酸素レベルが１ｐｐｍ未満のままであるように制御されたアルゴン環境グローブボックス中で取り扱われ投入された。Ｃｓ２ＨｆＣｌ６は８２０℃で一致溶融し、これによりブリッジマン技術を使用した結晶成長に適したものとなった。原料装入物を溶融させ、０．５〜１ｃｍ／日の典型的な引張り速度で高温ゾーンから低温ゾーンへ平行移動させ、固体／液体界面において５℃／ｃｍの温度勾配を得た。適切な結晶を成長させたままのブールから切り出し、研磨して以下に示す研究のための４０〜１００ｍｍ３の体積試験結晶とした。アルキメデス方法によりＣｓ２ＨｆＣｌ６の密度は３．８６ｇ／ｃｍ３であると決定された。
【００５７】
９０Ｓｒ／９０Ｙ源（約１ＭｅＶの平均ベータエネルギーを有する）を使用してベータ励起放射線ルミネセンススペクトルを得た。熱電冷却されたシリコンＣＣＤカメラに連結された分光器で収集されたスペクトルを図４に示す。＜３０ｋｅＶのＸ線を供給するＸ線源管を採用するＸ線放射線ルミネセンスにおいて、シリコンＣＣＤ読み出しを採用する光ファイバー結合分光計により発光を収集した。Ｓｒ−９０ベータ線源で得られたＣｓ２ＨｆＣｌ６放射線ルミネセンスは、＜３０ｋｅＶのＸ線を使用してシリコンＣＣＤ読み出しにより得られたＸ線励起放射線ルミネセンスと良く一致している。標準ＢＧＯ結晶（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２）との比較により光収率（ＬＹ）は５４，０００ｐＨ／ＭｅＶと見積もられる。スペクトル間のわずかなシフトは、測定に使用された２つの分光計の間のスペクトル感度の違いに起因すると思われる。
【００５８】
図５は８．５ｍｍ３のＣｓ２ＨｆＣｌ６結晶についてのシンチレーション減衰を示す。６６２ｋｅＶ励起（Ｃｓ−１３７）、光電子増倍管、前置増幅器、及びデジタルオシロスコープを使用して、シンチレーションタイミングを試験した。シンチレーションタイミング応答は２つの成分からなる。速い減衰時間は０．３μｓであり、たった５％だけの積分強度を有するが、一方４．３７μｓの遅い成分はシンチレーションパルスの残りの９５％を占める。９００Ｖのバイアス下のバイアルカリ光電子増倍管、及び前置増幅器を使用して、周囲温度２２０℃でガンマ線スペクトルを得た。４０ｍｍ３試料により最良のシンチレーション性能が得られ、１３７Ｃｓ源を使用して６６２ｋｅＶで３．３７％のエネルギー分解能が得られた。見積もられる光収率（ＬＹ）は、Ｃｓ２ＨｆＣｌ６の６６２ｋｅＶガンマ線励起の波高を同様の試験条件下のＮａＩ（Ｔｌ）のものと比較することにより計算された。この測定から、非ドープＣｓ２ＨｆＣｌ６の見積もられるＬＹは約３３，０００光子／ＭｅＶである。
【００５９】
体積が０．６５ｃｍ３である第３のＣｓ２ＨｆＣｌ６試料を測定し、６６２ｋｅＶで３．３％のエネルギー分解能を得た。試料を前置増幅器に接続された光電子増倍管に光学的に連結させ、信号を分光増幅器で整形し（１２μｓの整形時間）、次いでマルチチャンネル分析器で記録した。エネルギー分解能を見積もるために、ガウス分布に非線形最小二乗フィッティングすることによりスペクトルをオフラインで分析した。このスペクトルをＮａＩ（Ｔｌ）結晶からのデータと共に図６に示す。ＮａＩ（Ｔｌ）と比較したＣｓ２ＨｆＣｌ６のガンマ光収率は３３，０００光子／ＭｅＶであると見積もられる。６０７ｋｅＶでのＣｓ２ＨｆＣｌ６スペクトルの小さいピークは、低容量検出器に典型的なＫα蛍光Ｘ線のエスケープに起因すると思われる。
【００６０】
図７は、２５４ｎｍの励起下における、紙のバックグラウンド（０．５ｃｍ四方）上の、非ドープの光学的に透明なＣｓ２ＨｆＣｌ６結晶の写真である。図７の白黒写真には示されないが、Ｃｓ２ＨｆＣｌ６結晶はその特徴的な青色発光を示す。
【００６１】
非ドープＣｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターの開発及び分析において遭遇した驚くべき予期しない知見の１つは、そのいわゆる「電子の非比例性」が非常に好ましいことであった。Ｃｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーター及び少数の良く知られたシンチレーター（例えば、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）、及びＳｒＩ２（Ｅｕ））の代表的な試料についての電子の非比例性データは図８に表される。理論上「理想的な」シンチレーターでは、図８の曲線はちょうど水平線となる（ここで縦座標は、生成する紫外−可視光子を、相対的光収率単位である光子／ｋｅＶにおける励起電子のエネルギーで割った比である）。すべてのシンチレーターは理想的なケースから外れている。しかし、水平の理想形からのずれが大きいほど、可能なエネルギー分解能は悪くなる。ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）、及びＳｒＩ２（Ｅｕ）についての、非比例性によるモデル化された寄与は５．０４％、２．４３％、及び２．２０％であったが（０．３％の推定誤差を含む）、非ドープＣｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターは同じ解析に基づき１．３７％の非比例性限定の分解能を有すると評価される。Ｃｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターに関して特に驚くべきで予期しないことは、図８に示される他のシンチレーターと比較して、並びに過去に研究されたが簡潔にするために図８から省略された他の既知のシンチレーターと比較して、最も平坦な曲線を示すことである。したがって非比例性のデータから、Ｃｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターは非ドープであっても優れたエネルギーを有すると予測され、予測はこれまでに得られた実験データ（例えば図６を参照）により裏付けられる。
【００６２】
上記の実験結果から、Ｋ２ＰｔＣｌ６逆ほたる石構造を有する立方晶に基づく、新しいクラスのシンチレーターが開発された。驚くことに、また予想外に、Ｃｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーターは、ドーパントを含まないがそれにもかかわらず、６６２ｋｅＶで３．３％の分解能を有することが分かった。光収率（光電子増倍管の読み出しによる）は現在、４００ｎｍ付近でおよそ３０，０００光子／ＭｅＶである。特定の理論によって拘束されることを望まないが、約４００ｎｍに中心がある非ドープＣｓ２ＨｆＣｌ６の広い発光バンドは、立方体の中心にあるＣｓ＋イオンにより創出される立方体環境中に置かれた、攪乱されていない［ＨｆＣｌ６］２−アニオン錯体の電荷移動型の遷移に基づく固有の発光中心によって生じ得ることが推測される。本明細書で論じたように、Ｃｓ２ＨｆＣｌ６シンチレーター中にアクチベーターイオン及び／又はカチオンドーパント及び／又はアニオンドーパントを含めると、光収率をさらに増加させ、発光減衰時間を短縮させ、発光スペクトルの波長をシフトさせ、そのエネルギー分解能を改善させることができる。
【００６３】
応用及び使用
本発明の実施形態は多様な用途において、潜在的には高い光収率及び／又はガンマ線、高速中性子及び熱中性子、荷電粒子などの識別が有用である任意の用途において使用してもよい。
【００６４】
本発明の様々な実施形態の例示的な使用としては、限定はされないが、放射線検出を必要とする用途が挙げられる。特定核物質（ＳＮＭ）の同定を含めた、放射性物質の検出、監視、及びモニタリングは、いくつかのそのような例である。様々な実施形態は、核燃料サイクル、国土安全保障用途、核拡散防止、医用画像、特定核物質、高エネルギー物理学施設などにおいても使用できる。さらに、中性子を最小で数百ｋｅＶ／ガンマ線当量のレジームまでのガンマ線と区別する能力は、拡散防止、国土安全保障、及び防衛の用途において非常に有用となる。
【００６５】
さらに他の使用としては、核ミサイル弾頭の位置を非侵入方式でモニタリングできる条約検査において使用するための検出器が挙げられる。さらなる使用としては、米国海洋港湾の通関業者のブイ上の検出器、貨物取り調べシステム、及び緊急対応の人員が秘密の核装置を検出又は捜索するのに使用できる計器における実施が挙げられる。放射線拡散装置の評価は別の用途である。
【００６６】
直前で論じたものなどの、放射線検出に関する用途において、本明細書に記載のシンチレーターのいずれかを放射線検出器において採用してもよい。特定のアプローチにおいて、この放射線検出器はシンチレーターのシンチレーション光応答を読み出す手段を含んでいてもよく、シンチレーション光に応答するように構成された光電子増倍管、シリコン光電子増倍管、フォトダイオード、又は任意のトランスデューサーを採用することにより、光収率の大きさを記録する。この放射線検出器は最終的に波高スペクトルを生じることができ、光応答はシンチレーターにより生成される光収率の各ビン内で収集されるカウント数のヒストグラムとして示される。さらに、好ましいアプローチにおいて、そのような放射線検出器はＸ線、ガンマ線、及び／又は中性子を記録するように構成されており、さらにこれらの特定の形態の放射線同士を部分的に又は完全に識別するように構成されている。
【００６７】
本明細書に記載のシンチレーターのさらなる用途としては、Ｘ線撮影、線量測定、及び科学研究を挙げることができる。例えば、別のアプローチにおいて、本明細書に記載のシンチレーターのいずれかをＸ線撮影システムに採用してもよく、ここでシンチレーターは、平面内の異なる点での光レベルを記録することによりピクセル化光検出器アレイで像を記録するために、光応答を読み出す手段として機能する。そのようなアプローチにおいて、シンチレーション光を光検出器アレイの中に実質的に誘導するように、シンチレーターは好ましくは光検出器アレイの付近に粉末の形態で配備されていてもよい。
【００６８】
本明細書で開示される本発明の概念は、複数の例示的な概要、実施形態、及び／又は実施においてその無数の特徴を説明するために、例として示されている。一般に開示される概念はモジュールと考えるべきであり、それらの任意の組み合わせ、置き換え、又は合成で実施してもよいことを認識するべきである。さらに、簡単な説明を読めば当業者が理解することになる、本発明で開示される特徴、機能、及び概念の任意の修正、変更、又は等価物も、この開示の範囲内にあると考えるべきである。
【００６９】
様々な実施形態が上記で記載されているが、それらは単に例として示され、限定するものではないことを理解するべきである。したがって、好ましい実施形態の幅及び範囲は上記の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ定義されるべきである。
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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