輻射探測(cè)用的碘化物閃爍體的制作方法
【專利說明】福射探測(cè)用的碩化物閃爍體
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01110159547.2、申請(qǐng)日為2011年5月10日的發(fā)明專利申請(qǐng)的 分案申請(qǐng)。 障]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2010年5月10日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/332,945的權(quán)益。本申請(qǐng)也 設(shè)及共同受讓的與本申請(qǐng)同日提交的名為"福射探測(cè)用的氯化物閃爍體（CHLORIDE SCINTILLATOR FOR RADIATION DETECTIONr的非臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)，并要求于2010年5月 10日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/332,972和與本申請(qǐng)同日提交的名為"福射探測(cè)用的面 化物閃爍體化ALIDE SCINTILLATOR FOR RADIATION DETECTIONr的非臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng) 的權(quán)益，并要求于2010年5月10日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/332,934的權(quán)益。所有申請(qǐng) 在此引入作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容設(shè)及用于在安全成像、醫(yī)學(xué)成像、顆粒物理學(xué)W及其它應(yīng)用中探測(cè)電 離福射的閃爍體材料，所述電離福射例如是X-射線、T-射線和熱中子福射和帶電粒子。本 公開內(nèi)容特別設(shè)及艦化物閃爍體材料。某些方案也設(shè)及運(yùn)些閃爍體材料的具體組合物、其 制備方法W及利用運(yùn)些閃爍體材料作為組分的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004] 閃爍體材料（其對(duì)沖擊福射（impinging radiation)如X-射線、丫-射線和熱中子 福射和帶電粒子產(chǎn)生響應(yīng)發(fā)出光脈沖）用于探測(cè)器中，運(yùn)些探測(cè)器在醫(yī)學(xué)成像、顆粒物理 學(xué)、地質(zhì)勘探、安全和其它相關(guān)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。關(guān)于選擇閃爍體材料的考慮一般包括但 不限于亮度(1皿inosity)、衰減時(shí)間和發(fā)射波長(zhǎng)。
[0005] 雖然已經(jīng)制備了許多種閃爍體材料，但仍一直需要更優(yōu)的閃爍體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開內(nèi)容通常設(shè)及艦化物閃爍體材料和制備運(yùn)些閃爍體材料的方法。在一個(gè)方 案中，艦化物閃爍體材料是單晶的且具有式AMi-xEuxl3、A3Mi-xEuxl5和AM2(i-x)Eu2xl5之一的組 成，其中A基本由任何堿金屬元素（如Li、化、K、Rb、Cs)或其任意組合組成，Μ基本由Sr、Be或 其任意組合組成，且0 < X。。該類型的閃爍體包括單晶的AS；Ti-xEuxl3、A3S;ri-xEuxl5和 ASr2(i-x)E；U2xl5。更特別的實(shí)例包括單晶 CsSri-瓜ixl3、Cs3S；Ti-xE：Uxl5 和 CsSr2(i-x)E；U2xl5。
[0007] 本公開內(nèi)容的另一方面設(shè)及制備具有上述組成的氯化物閃爍體材料的方法。在一 個(gè)實(shí)施例中，混和高純度起始艦化物（如Csl、Sr 12、Eul2和稀±艦化物），將其烙融W合成具 有所需閃爍體材料組成的化合物。然后閃爍體材料的單晶通過化idgman方法(或垂直梯度 凝固（Vertical Gradient Freeze method)VGF)法)從所合成的化合物生長(zhǎng)，其中將包含所 合成的化合物的密封安飯W受控的速度從熱區(qū)域至冷區(qū)域輸送通過受控的溫度梯度，從而 由烙融的合成化合物形成單晶閃爍體。
[0008] 本公開內(nèi)容的另一方面設(shè)及使用包含上述閃爍體材料之一的探測(cè)器進(jìn)行成像的 方法。
【附圖說明】
[0009] 圖1示出了 CsSri-xEuxl3晶體的能譜，其中x=0.01 (歸一化到BG0標(biāo)準(zhǔn)樣品在波段 11〇.100);所述譜使用13元3丫-射線源(662 1?5￥)測(cè)量。
[0010]圖2示出了 CsSri-xEu山晶體的能譜，其中x=0.05,在和圖1相同的條件下。
[0011]圖3示出了CsSri-xEu山晶體的能譜，其中x=0.075，在和圖1相同的條件下。
[001^ 圖4示出了 CsSri-xEu山晶體的能譜，其中x=0.1，在和圖1相同的條件下。
[OOU]圖5示出了CsSri-xEu山晶體的閃爍衰減時(shí)間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫- 射線源(662 keV)測(cè)量。
[0014]圖6示出了 CsSr2(i-x)Eu2xI日晶體的閃爍衰減時(shí)間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫-射線源(662 keV)測(cè)量。
[001引圖7示出了兩種CsSri-xEu山晶體的能譜，其中X分別為0.07和0.08,在和圖1相同的 條件下。
[0016]圖8示出了CsSri-xEu山晶體的閃爍衰減時(shí)間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫- 射線源(662 keV)測(cè)量。
[0017]圖9示出了 CsSr2(i-x)Eu2山晶體的閃爍衰減時(shí)間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫-射線源(662 keV)測(cè)量。
【具體實(shí)施方式】 [001引 I.概述 無機(jī)閃爍體通常用于核和高能物理研究、醫(yī)學(xué)成像、國(guó)±安全W及地質(zhì)勘探。運(yùn)些材料 一般對(duì)于探測(cè)具有充分的阻止能力、高亮度、室溫下高光譜能量分辨率W及短衰減時(shí)間。
[0019] 面化物閃爍體的耐久性(viabi 1 ity)已經(jīng)，并且連續(xù)，被觀測(cè)。例如，Ce3+滲雜的 LaBn是安全應(yīng)用中的最好且最普遍使用的閃爍體之一。另一個(gè)例子為，Eu2+滲雜的Srl2表 現(xiàn)出大約85000個(gè)光子/MeV的高光輸出和大約4%的能量分辨率。
[0020] 本公開內(nèi)容設(shè)及面化物閃爍體材料，更特別公開了新的艦化物單晶閃爍體和制備 運(yùn)些閃爍體材料的方法。在一個(gè)方案中，艦化物閃爍體材料是單晶的且具有下式的組成： ASn-xEuxl3、 AsSri-xEuxI已、或 ASr2(i-x：)Eu2xI 已。 其中A基本由任何堿金屬元素(如Li、化、K、肺、Cs)或其任意組合組成，且0含X含1。更特 別的實(shí)例包括 CsS;ri-xE：Uxl3、Cs3S;ri-xE：Uxl5 和 CsSr2(i-x)E：U2xl5。
[0021] 本公開內(nèi)容的另一方面設(shè)及制備具有上述組成的氯化物閃爍體材料的方法。在一 個(gè)實(shí)例中，混和高純度起始艦化物(如Csl、Srl2、Eul2和稀±艦化物），和將其烙融W合成具 有所需閃爍體材料組成的化合物。閃爍體單晶通過化idgman方法（或垂直梯度凝固（VGF) 法)從所合成的化合物生長(zhǎng)，其中將包含所合成的化合物的密封安飯W受控的速度從熱區(qū) 域至冷區(qū)域輸送通過受控的溫度梯度，從而由烙融的合成化合物形成單晶閃爍體。
[0022]本公開內(nèi)容的另一方面中，上述閃爍體材料用于通過閃爍進(jìn)行福射探測(cè)。例如，福 射探測(cè)器能包括上述閃爍體，其響應(yīng)于沖擊福射產(chǎn)生光子。閃爍體光禪合到光子探測(cè)器，如 光電倍增管(PMT)，其經(jīng)設(shè)置W接收通過閃爍體產(chǎn)生的光子，且適于產(chǎn)生指示光子生成的信 號(hào)。運(yùn)種探測(cè)器可用于例如安全檢查和醫(yī)學(xué)診斷成像的應(yīng)用。
[00剖 II.實(shí)施例配置 (a)閃爍體晶體生長(zhǎng) 在一個(gè)方案中，生長(zhǎng)上述單晶艦化物。首先，制備CsI、Srl2、Eul2其他稀±艦化物，并在 純氮?dú)夥諊螺d入到在手套箱中的石英安飯中。起始原料為至少99.99%純度的所有無水珠 粒（可W例如由Sigma-Aldrich得到）。經(jīng)載入的安飯然后連接至真空系統(tǒng)。在石英安飯內(nèi) 的真空被抽空達(dá)到至少lXl(T6mBar后，利用氨焰密封。用垂直梯度凝固（VGF)技術(shù)生長(zhǎng) ASri-xEuxl3、A3Sri-xEuxI日和ASr2(i-x)Eu2xI日單晶。在直徑至多1英寸的真空密封的石英安飯中 生長(zhǎng)單晶。用Mellen 24-區(qū)Sunfire電動(dòng)力學(xué)梯度烙爐（Mellen 24-zone Sunfire Electro-Dynamic Gradient furnace)實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)變溫度梯度。熱梯度W0