專利名稱：用于檢測輻射的閃爍劑以及相關(guān)方法和制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
作為本公開內(nèi)容的一般介紹，本發(fā)明涉及發(fā)光材料，例如用來檢測電離性輻射的那些材料。在一些特定的實施方案中，本發(fā)明涉及一種專用于檢測伽馬射線和X-射線的閃爍劑組合物(和相關(guān)設(shè)備)。
背景技術(shù)：
已知各種用來檢測高能輻射的技術(shù)。它們許多都依賴所使用的閃爍劑材料。通常使用固態(tài)閃爍劑作為用來檢測伽馬射線、X-射線、宇宙射線和特征為能級大于大約1keV的粒子的輻射檢測器的組成部分。閃爍劑晶體與光檢測裝置即光檢測器耦合。當(dāng)來自放射源的光子碰撞晶體時，晶體發(fā)出光。光檢測器產(chǎn)生正比于所接收的光脈沖數(shù)量和他們的強度的電信號。
已發(fā)現(xiàn)閃爍劑有用于化學(xué)、物理、地質(zhì)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。這些應(yīng)用的具體實例包括正電子發(fā)射層析X射線攝影法(PET)設(shè)備，用于石油和天然氣工業(yè)的測井，和各種數(shù)字成像應(yīng)用。還研究了用于安全設(shè)備的檢測器，例如用于放射源的檢測器，該放射源可以指示貨物集裝箱中放射性材料的存在。
閃爍劑的具體組成對設(shè)備的性能起決定性的作用。閃爍劑必須響應(yīng)于X射線和伽馬射線的激勵。此外，閃爍劑應(yīng)當(dāng)具有可提高放射性檢測的許多特性。例如，大部分閃爍劑材料必須具有一種或多種下面的特性高光輸出、短衰減時間、高“阻止本領(lǐng)(stopping power)”和可接受的能量分辨率(其它特性也是非常重要的，這取決于如何使用閃爍劑，如下所述)。
具有大部分或所有這些特性的各種閃爍劑材料已被使用很長時間。實例包括鉈活化的碘化鈉(NaI(TI))、鍺酸鉍(BGO)、摻雜鈰的原硅酸釓(GSO)、摻雜鈰的原硅酸镥(LSO)、和鈰活化的鑭系元素鹵化物。這些材料的每一種具有適于一定應(yīng)用的特性。然而，它們許多也具有一些缺點。共同的問題是低的光輸出、物理弱點(physical weakness)和不能生產(chǎn)大尺寸、高質(zhì)量的單晶。也存在其它缺點。例如，鉈活化的材料是非常吸濕的，并且也產(chǎn)生大量的和持續(xù)的余輝，這會干擾閃爍劑的功能。此外，BGO材料經(jīng)常具有緩慢的衰減時間。另一方面，LSO材料是昂貴的，并且也可以包含放射性镥同位素，其也可以干擾閃爍劑的功能。
通常，那些對為輻射檢測器獲得最優(yōu)化的閃爍劑組合物感興趣的人員可以回顧前述的各種特性，并由此為特定的設(shè)備選擇最好的組成(因為對于一個實例，用于測井應(yīng)用的閃爍劑組合物必須能夠在高溫下運行，而用于PET設(shè)備的閃爍劑必須經(jīng)常顯示出高的阻止本領(lǐng))。然而，大多數(shù)閃爍劑所需要的整體性能等級隨所有輻射檢測器的復(fù)雜性和差異性的增加而不斷上升。
基于這些考慮，發(fā)現(xiàn)新的閃爍劑材料的優(yōu)點是顯而易見的。該材料應(yīng)當(dāng)顯示出卓越的光輸出。它們還應(yīng)當(dāng)具有一種或多種其它理想的特性，例如相對快的衰減時間和優(yōu)良的能量分辨率特性，特別是在伽馬射線的情況下。此外，它們應(yīng)當(dāng)能夠被有效地、以合理的成本和可接受的晶體尺寸生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一實施方案涉及閃爍劑組合物，包括下面組分，和其任意反應(yīng)產(chǎn)物；(a)基體材料，包括(i)至少一種由堿土金屬和鉛組成的組中選出的元素；(ii)至少一種鑭系元素鹵化物；和(b)用于基體材料的活化劑，包括鈰、鐠、或鈰和鐠的混合物。
另一實施方案涉及用于檢測高能輻射的輻射檢測器。該檢測器包括光檢測裝置(例如光檢測器)，其可操作地連接到閃爍劑晶體，如這里所述。
利用閃爍劑檢測器檢測高能輻射的方法代表另一個實施方案。該方法包括下列步驟(A)由本公開文本中提出的閃爍劑晶體接收輻射，這樣產(chǎn)生光子，其具有輻射的特性；和(B)由耦合到閃爍劑晶體的光子檢測器檢測光子。
通過閱讀本說明書的其余內(nèi)容，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


附圖1是依據(jù)本發(fā)明實施方案的閃爍劑組合物的發(fā)射頻譜圖(X射線激發(fā)下的)。
附圖2是與附圖1相似的但具有不同成分比例的組合物的發(fā)射頻譜圖。
附圖3是依據(jù)本發(fā)明實施方案的另一閃爍劑組合物的發(fā)射頻譜圖(X射線激發(fā)下的)。
附圖4是與附圖3相似的但具有不同成分比例的組合物的發(fā)射頻譜圖。
附圖5是與附圖3相似的但具有不同成分比例的另一組合物的發(fā)射頻譜圖。
具體實施例方式
基體材料的一種成分(組分a(i))包括至少一種選自由堿土金屬和鉛組成的組中的元素。該堿土金屬可以是鎂、鈣、鍶或鋇(鋇本身在一些實施方案中是最優(yōu)選的堿土金屬)。此外，也可以使用兩種或多種堿土金屬的許多不同的組合-具有或不具有鉛。在一些實施方案中，優(yōu)選鋇、鈣或鋇和鈣的組合。在其它的實施方案中，可以使用三種堿土金屬，或兩種堿土金屬和鉛(例如鋇、鍶和鉛)的組合物。
基體材料的組分a(ii)包括至少一種鑭系元素鹵化物化合物。該鹵離子是溴、氯或碘。每個單獨的鹵離子可以用于一些應(yīng)用。溴或氯經(jīng)常優(yōu)選用于一些實施方案。然而，在其它的實施方案中，可以優(yōu)選碘(例如，碘在一些情況下呈現(xiàn)非常高的光輸出特性)。
組分a(ii)的鑭系元素可以是任一種稀土元素即鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥。兩種或多種鑭系元素的混合物也是可能的(本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是釔和鈧可以緊密地與稀土元素族結(jié)合，因此，為了這里公開的目的，這兩種元素也被認(rèn)為是鑭系元素的一部分)。優(yōu)選的鑭系元素可以選自從鑭、釔、釓、镥、鈧、鐠和其混合物構(gòu)成的組。在特別優(yōu)選的實施方案中，鑭系元素是鑭自身。
鑭系元素鹵化物的一些特定的、非限制性的實例如下氯化镥、溴化镥、碘化镥、氯化釔、溴化釔、碘化釔、氯化釓、溴化釓、氯化鐠、溴化鐠和其混合物。在一些實施方案中，采用鹵化鑭，即碘化鑭(LaI3)、溴化鑭(LaBr3)、氯化鑭(LaCl3)和其混合物，例如至少兩種鑭系元素鹵化物的固溶體。
用于特定實施方案的閃爍劑的一些具體族也可以被描述。例如，閃爍劑基體可以包括下列式的化合物βLnX5(I)
或β2LnX7(II)其中β是選自由堿土金屬和鉛組成的組的至少一種元素；Ln是至少一種鑭系元素；并且X選自溴、氯、碘和其組合物構(gòu)成的組。
根據(jù)式(I)的化合物的非限制性實例是BaGdCl5、BaLaCl5、BaGdBr5、BaLuCl5、PbGdCl5和CaGdCl5。
根據(jù)式(II)的化合物的非限制性實例是Ba2YCl7、Ba2GdCl7、Ba2LaCl7、Ba2LuCl7、Ba2YBr7、Ba2YI7、Ba2LaBr7、Ba2LaI7、Sr2YCl7、BaSrYCl7、BaSrLaCl7、BaSrLuCl7、BaSrYBr7、BaSrLaBr7、BaSrLuBr7、Ca2YCl7、Ca2YBr7、Ca2LaCl7、Ca2LuCl7、Pb2YCl7、Pb2YBr7、Pb2LaCl7和Pb2LuCl7。
優(yōu)選用于一些應(yīng)用的數(shù)種基體材料是Ba2YCl7、Ba2GdCl7和Ba2LuCl7。
在一些實施方案中，基體材料可以進一步包括鉍。鉍的存在可以提高各種性質(zhì)，像阻止本領(lǐng)。鉍的數(shù)量(當(dāng)存在時)在一定程度上可以改變。通常，鉍的含量為包括鉍本身的基體材料(即組分(a))的總摩爾重量的大約1摩爾％至大約40摩爾％。在優(yōu)選實施方案中，鉍的等級為大約5摩爾％至大約20摩爾％(如下所述，在其它構(gòu)成的情況下，鉍可以被描述為整個閃爍劑組合物的一部分，而不是特別作為基體本身的組分)。
在本發(fā)明的其它實施方案中，基體材料進一步包括至少一種從堿金屬和鉈的組中選出的元素。堿金屬可以是鈉、鉀、銣或銫。銫有時是最優(yōu)選的堿金屬。此外，也可以使用許多堿金屬的不同組合-具有或不具有鉈。一個非限制性的實例是銫和鉀的組合物。
用于這些實施方案的閃爍劑的一些具體族也可以被舉例說明。從而，在一些情況下，閃爍劑基體可以包括下式的化合物AβLnX6(III)其中A是至少一種從由堿金屬和鉈構(gòu)成的組中選出的元素；和β是至少一種堿土金屬。也如前述，Ln是至少一種鑭系元素；和X是至少一種鹵素元素。在一些優(yōu)選實施方案中，“A”是鈉、銫或鈉和銫的組合。在一些閃爍劑化合物中銫特別有用。
這類基體材料的非限制性實例如下NaBaLaBr6，NaBaGdCl6，CsBaLaBr6，CsBaGdCl6，
NaCaLaBr6，NaCaGdCl6，CsCaLaBr6，CsCaGdCl6，NaBaLuBr6，NaBaLuCl6，CsBaLuBr6，和CsBaLuCl6。
(如前述實施方案的情況下，用于這些實施方案的基體材料可以進一步包括鉍，例如以如上所述的含量)。
在用于像式(III)所述的閃爍劑材料的一些具體實施方案中，基體可以包括具有下列式的化合物(CsxNa1-x)(BaxCa1-x)Ln(BrxCl1-x)6(IV)或(CsxRb1-x)(BaxCa1-x)Ln(BrxCl1-x)6(V)其中Ln是至少一種鑭系元素化合物，和每個x獨立地為0≤x≤1。
如上所述，閃爍劑化合物還包括活化劑(有時活化劑被稱為“摻雜劑”)。優(yōu)選的活化劑從由銫、鐠、和銫和鐠的混合物構(gòu)成的組中選出。根據(jù)發(fā)光效率和延遲時間，銫經(jīng)常是最優(yōu)選的活化劑。經(jīng)常采用它的三價形式Ce+3。該活化劑可以以其它形式，例如像氯化鈰或溴化鈰的鹵化物形式提供。
活化劑的適當(dāng)含量將取決于各種因素，例如特定的鹵化物和基體中存在的其它元素。其它因素包括所希望的發(fā)射特性和延遲時間，以及閃爍劑被結(jié)合進入的檢測設(shè)備的種類。通常，所采用活化劑的含量為基于活化劑和基體材料總摩爾的大約0.1摩爾％至大約20摩爾％。在許多優(yōu)選實施方案中，活化劑的數(shù)量范圍為大約1摩爾％至10摩爾％。
本發(fā)明的閃爍劑組合物經(jīng)常用基體材料成分和活化劑成分描述。然而，可以理解的是，當(dāng)組分被結(jié)合時，它們可以被認(rèn)為是單一的、密切混合的組合物，其仍保持活化劑和組分的屬性。這樣，例如，在堿土金屬為鋇，鑭系元素化合物為釔，鹵離子為氯和活化劑為鈰的示例性組合物可以由單一的化學(xué)式表述，例如Ba2(Y0.98Ce0.02)Cl7。
這里所描述的閃爍劑組合物可以各種形式制備并使用。該組合物經(jīng)常是單晶(即單晶)形式。單晶閃爍劑晶體更具有很大的透明趨向。它們對高能輻射檢測器(例如那些用于伽馬射線的檢測器)特別有用。閃爍劑組合物也可以其它形式使用，這取決于它的預(yù)定最終用途。例如，它可以是粉末形式。也可以理解的是，閃爍劑組合物可以包含少量的雜質(zhì)，如在先參考的公開文獻WO01/60944 A2和WO01/60945 A2(這里結(jié)合作為參考)中所描述的。這些雜質(zhì)通常由起始材料生成，并且典型地占閃爍劑組合物重量的小于大約0.1％。它們經(jīng)常地占組合物重量的小于大約0.01％。該組合物還可以包括附加的添加劑，其體積百分比通常小于大約1％。此外，更小數(shù)量的其它材料可以有目的地被包括在閃爍劑組合物中。
可以使用各種技術(shù)來制備閃爍劑組合物(可以理解的是，該組合物還可以包含這些技術(shù)的各種反應(yīng)產(chǎn)物)。通常，首先制備包含正確比例的所希望材料的適當(dāng)?shù)姆勰酉聛韴?zhí)行這樣的操作例如煅燒、模具成型、燒結(jié)和/或熱等靜壓。可以通過混和各種形式的反應(yīng)物(例如鹽、鹵化物、或這些形態(tài)的各種混和物)制備粉末。在一些情況下，以組合的形式使用各種成分(例如，它們可以那種形式在商業(yè)上獲得)。作為一種示例，可以使用堿金屬和堿土金屬的各種鹵化物。非限制性的實例包括化合物例如碘化鋇、氯化銫、溴化鉀、溴化銫、碘化銫、碘化鉈、溴化鉛、氯化鍶等。
通過任意適當(dāng)?shù)目纱_保徹底的、均勻的共混的技術(shù)混和反應(yīng)物。例如，可以在瑪瑙研缽和研杵中執(zhí)行混和。可選地，可以使用混和器或粉碎設(shè)備例如球磨機、碗形機、錘式粉碎機或噴氣磨機。通常必須采用傳統(tǒng)的預(yù)防措施以防止在混和過程中混入任何空氣或濕氣。該混和物還可以包含各種添加劑，例如融合化合物(fluxing compound)和粘合劑。取決于兼容性和/或溶解性，有時在研磨過程中可以使用各種液體作為媒介物。應(yīng)當(dāng)使用適當(dāng)?shù)难心ッ劫|(zhì)例如不會污染閃爍劑的材料，因為這樣的污染可以降低它的光發(fā)射性能。
共混之后，混合物然后在足以將混合物轉(zhuǎn)換為固溶體的溫度和時間條件下被鍛燒。這些條件將部分取決于基體材料和被使用的活化劑的具體類型。鍛燒過程中通常將混合物放在密封的容器中(例如石英或銀制成的管子或坩鍋)，這樣就沒有任何成分損失到空氣中。通常，在爐子里執(zhí)行鍛燒，溫度范圍為大約500℃至大約1500℃。鍛燒時間通常為大約15分鐘至大約10小時。通常在無氧氣和濕氣的氣氛例如真空或使用惰性氣體例如氮、氦、氖、氬、氪和氙中執(zhí)行鍛燒。鍛燒完成后，所得到的材料可以被粉碎，以將閃爍劑制成粉末形式。然后采用傳統(tǒng)的技術(shù)將粉末加工成輻射檢測器元件。
在單晶材料的情況下，制備技術(shù)也是本領(lǐng)域公知的。非限制性的示例性參考是G.Blasse等人的“Luminescent Materials”，Springer-Verlag(1994)。通常，在足以形成適合的、熔化的組合物的溫度下適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物被熔化。該熔化溫度將取決于反應(yīng)物本身的特性，但通常在大約650℃至大約1100℃的范圍內(nèi)。
可以采用各種技術(shù)從熔化的組合物中制備閃爍劑材料的單晶。它們在許多參考文獻中被描述，例如美國專利6,437,336(Pauwels等)；J.C.Brice的“CrystalGrowth Processes”，Blackie&Son Ltd(1986)；和“Encyclopedia Americana”，第8卷，Grolier Incorporated(1981)，第286-293頁。這些描述在這里被結(jié)合作為參考。晶體生長技術(shù)的非限制性實例是Bridgman-Stockbarger方法，切克勞斯基法，區(qū)域熔化方法(或“浮區(qū)”法)，和溫度梯度方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉這些加工方法的每一個的必需細(xì)節(jié)。
美國專利6,585,913(Lyons等人；這里結(jié)合作為參考)為生產(chǎn)單晶形式的閃爍劑的一種方法提供一些有用的信息。在這種方法中，所希望的組合物的晶種(如上所述)被加入到飽和溶液中。該溶液被容納在適當(dāng)?shù)嫩徨佒?，并包含適當(dāng)?shù)拈W爍劑材料前體。利用上述的生長技術(shù)之一，新的結(jié)晶材料被允許生長和添加到單晶。晶體的尺寸將部分取決于它所希望的最終用途，例如其將被結(jié)合到的輻射檢測器的類型。
本發(fā)明的其它實施方案涉及利用閃爍劑檢測器檢測高能輻射的方法。該檢測器包括由這里描述的閃爍劑化合物形成的一種或多種晶體。閃爍劑檢測器在本領(lǐng)域是公知的，在這里不需要詳細(xì)描述。討論這種設(shè)備的一些(選自許多)參考文獻是美國專利6,585,913和6,437,336，如上所述，和美國專利6,624,420(Chai等人)，其在這里也被結(jié)合作為參考。一般而言，在這些設(shè)備中的閃爍劑晶體接收來自被測源的輻射，并產(chǎn)生具有輻射特性的光子。該光子由一些類型的光檢測器(“光子檢測器”)檢測(該光檢測器通過傳統(tǒng)的電子和機械連接系統(tǒng)被連接到閃爍劑晶體)。
光檢測器可以是本領(lǐng)域公知的許多設(shè)備。非限制性的實例包括光電倍增管、光電二極管、CCD傳感器和圖像增強器。特定光檢測器的選擇將部分取決于被制作的輻射檢測器的類型和它所希望的用途。
包括閃爍劑和光檢測器的輻射檢測器本身可以被連接到各種工具和設(shè)備上，如前所述。非限制性的實例包括測井工具和核醫(yī)療設(shè)備(例如PET)。輻射檢測器也可以被連接到數(shù)字成像裝置，例如象素化平板設(shè)備。此外，閃爍劑可以用作屏幕閃爍劑的組分。例如，粉末狀閃爍劑材料可以被形成相對平的平板，其被連接到膠片，例如照相膠片。從一些源發(fā)射出的高能輻射例如X-射線將接觸閃爍劑并被轉(zhuǎn)換為可見光子，可見光子在膠片上顯影。此外，輻射檢測器還可以用于安全設(shè)備。例如，它們可以被用于檢測貨物集裝箱中放射性材料的存在。
這里將更詳細(xì)地描述幾種特定的最終應(yīng)用，盡管許多相關(guān)細(xì)節(jié)已是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。前述的測井設(shè)備代表這些輻射檢測器的重要應(yīng)用?？刹僮鞯貙⑤椛錂z測器連接到測井管的技術(shù)是公知的。美國專利5,869,836(Linden等人)中描述了一般概念，其在這里被結(jié)合作為參考。包含閃爍劑的晶體封裝通常在外殼的一端包括光學(xué)窗口。該窗口允許輻射誘發(fā)的閃爍劑光穿出晶體封裝以用于通過耦合到封裝的感光設(shè)備(例如光電倍增管)測量。該感光設(shè)備將從晶體發(fā)出的可見光子轉(zhuǎn)換為電脈沖，所述電脈沖通過相關(guān)電子設(shè)備整形和數(shù)字化。通過這種一般處理，可以檢測伽馬射線，其接下來可提供鉆孔洞周圍巖石層的分析。但是應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，測井設(shè)備的許多變型是可能的。
醫(yī)學(xué)成像裝置例如上述的PET設(shè)備代表這些輻射檢測器的另一個重要應(yīng)用。用于可操作地將輻射檢測器(包含閃爍劑)連接到PET設(shè)備的技術(shù)已是本領(lǐng)域公知的。在許多參考文獻中描述了一般概念，例如美國專利6,624,422(Williams等人)，在這里被結(jié)合作為參考。簡單地說，一種放射性藥物通常被注射到患者體內(nèi)，并集中在感興趣的器官內(nèi)。來自化合物的放射性核素衰減并發(fā)出正電子。當(dāng)正電子碰到電子時，它們被湮滅并轉(zhuǎn)換為光子或伽馬射線。PET掃描儀可以在三維方向上定位這些“湮滅”，并由此重建感興趣的器官的形狀以用于觀察。掃描儀中的檢測器模塊通常包括許多“檢測器塊”，連同相關(guān)電路一起。每個檢測器塊可以包含閃爍劑晶體陣列，以特定的排列與光電倍增管在一起。在測井設(shè)備的情況下，PET設(shè)備的許多變型是可能的。
閃爍劑的光輸出對測井和PET技術(shù)是很重要的。本發(fā)明可以提供閃爍劑材料，其具有用于苛求的技術(shù)應(yīng)用的所期望的光輸出。此外，晶體同時顯示出一些上述其它重要的特性，例如短衰減時間，高“阻止本領(lǐng)”和可接受的能量分辨率是可能的。而且，可以經(jīng)濟地制造閃爍劑材料。它們也可以在各種其它需要輻射檢測的設(shè)備中被采用。
實施例接下來的實施例僅僅是示意性的，不能被解釋為對本發(fā)明請求保護范圍的任何類型的限制。
實施例1制備鈰活化的閃爍劑組合物的兩個樣本，其中組合物的基體部分具有式Ba2YCl7。樣本A的標(biāo)稱組成是Ba2Y0.98Ce0.02Cl7。樣本B的標(biāo)稱組成是Ba2Y0.95Ce0.05Cl7。為了制備樣本A，在手套箱里稱量1.3594克BaCl2，0.6246克YCl3，和0.0161克CeCl3。對于樣本B，數(shù)量如下1.3560克BaCl2，0.6039克YCl3，和0.0401克CeCl3。對于每個樣本，材料被徹底共混，然后被密封在銀管中。在惰性氣氛下，在大約700℃鍛燒5個小時。
在X射線激勵下利用光學(xué)光譜儀確定這些樣本的發(fā)射光譜。附圖1和2均示出了作為強度(任意單位)的函數(shù)的波長曲線。樣本A的峰值激勵波長為大約350nm，而樣本B的峰值激勵波長為大約355nm。還可以確定的是，這些閃爍劑組合物可以由伽馬射線激勵到鈰離子的特征發(fā)射能級。這些發(fā)射特征清楚地指示出這里所述的組合物對采用其的各種設(shè)備檢測伽馬射線是非常有用的。
實施例2制備鈰活化的閃爍劑組合物的三個樣本，其中組合物的基體部分具有式NaBaLaBr6。樣本C的標(biāo)稱組成是NaBaLa0.95Ce0.05Br6。樣本D的標(biāo)稱組成是NaBaLa0.80Ce0.20Br6。樣本E的標(biāo)稱組成是NaBaLa0.90Ce0.10Br6。
為了制備樣本C，在手套箱里稱量0.2643克NaBr，0.7632克BaBr2，0.9239克LaBr3，和0.0488克CeBr3。對于樣本D，數(shù)量如下0.2642克NaBr，0.7630克BaBr2，0.7778克LaBr3，和0.1951克CeBr3。對于樣本E，數(shù)量如下0.2643克NaBr，0.7632克BaBr2，0.8752克LaBr3，和0.0976克CeBr3。在每種情況下，材料被徹底共混，然后被密封在銀管中。在隋性氣氛下，在大約700℃鍛燒5個小時。
在X射線激勵下利用光學(xué)光譜儀確定這些樣本的發(fā)射光譜。附圖3、4和5均示出了作為強度(任意單位)的函數(shù)的波長曲線。樣本C的峰值激勵波長為大約395nm，樣本D的峰值激勵波長為大約390nm，而樣本E的峰值激勵波長為大約395nm。如實施例1，這里示出閃爍劑組合物可以由伽馬射線激勵到鈰離子的特征發(fā)射能級。當(dāng)由X-射線或UV輻射激勵時，還可以發(fā)現(xiàn)所有的樣本都有效發(fā)射。
如實施例1，這里示出閃爍劑組合物可以由伽馬射線激勵到鈰離子的特征發(fā)射能級。當(dāng)由X射線或UV輻射激勵時，還可以發(fā)現(xiàn)所有的樣本都有效發(fā)射。這些發(fā)射特性清楚地指示出這里所述的組合物對采用其的各種設(shè)備檢測伽馬射線是非常有用的。
盡管參考一些具體的實施方案示出和描述了本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明的精神下可以對本發(fā)明進行其它的變型，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。由此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員預(yù)期的變型應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，所有上述的專利，專利公開文獻和其它參考文獻在這里被結(jié)合作為參考。
權(quán)利要求
1.一種閃爍劑組合物，包括下面的組分，和其任意反應(yīng)產(chǎn)物(a)基體材料，包括(i)至少一種由堿土金屬和鉛組成的組中選出的元素；(ii)至少一種鑭系元素鹵化物；和(b)用于基體材料的活化劑，包括鈰、鐠、或鈰和鐠的混合物。
2.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，其中組分a(i)包括至少兩種堿土金屬。
3.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，其中組分a(i)包括鉛和至少一種堿土金屬。
4.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，其中基于活化劑和基體材料的總摩爾計，活化劑的含量為大約0.1摩爾％至大約20摩爾％。
5.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，其中基體材料包括式βLnX5的化合物，其中β是選自由堿土金屬和鉛組成的組中的至少一種元素；Ln是至少一種鑭系元素；和X選自溴、氯、碘和其組合構(gòu)成的組。
6.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，其中基體材料包括式β2LnX7的化合物，其中β是選自由堿土金屬和鉛組成的組中的至少一種元素；Ln是至少一種鑭系元素；和X選自溴、氯、碘和其組合構(gòu)成的組。
7.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，進一步包括鉍。
8.權(quán)利要求1的閃爍劑組合物，其中基體材料進一步包括至少一種從堿金屬和鉈的組中選出的元素。
9.權(quán)利要求8的閃爍劑組合物，進一步包括鉍。
10.一種用于檢測高能輻射的輻射檢測器，包括(A)晶體閃爍劑，其包括下面的組合物，和其任意反應(yīng)產(chǎn)物(a)基體材料，包括(i)至少一種由堿土金屬和鉛組成的組中選出的元素；(ii)至少一種鑭系元素鹵化物；(b)用于基體材料的活化劑，包括鈰、鐠、或鈰和鐠的混合物；和(B)光學(xué)耦合到閃爍劑的光檢測器，以便能夠產(chǎn)生響應(yīng)于由閃爍劑產(chǎn)生的光脈沖發(fā)射的電信號。
11.權(quán)利要求10的輻射檢測器，其中所述光檢測器是選自光電倍增管、光電二極管、CCD傳感器和圖像增強器構(gòu)成的組中的至少一種設(shè)備。
12.權(quán)利要求10的輻射檢測器，可操作地連接到測井工具。
13.權(quán)利要求10的輻射檢測器，可操作地連接到核醫(yī)療設(shè)備。
14.權(quán)利要求13的輻射檢測器，其中核醫(yī)療設(shè)備包括正電子發(fā)射斷層分析(PET)設(shè)備。
15.權(quán)利要求10的輻射檢測器，可操作地連接到用于檢測貨物集裝箱中放射性材料的存在的設(shè)備。
16.一種利用閃爍劑檢測器檢測高能輻射的方法，包括步驟(A)由閃爍劑晶體接收輻射，以便產(chǎn)生具有輻射特性的光子；和(B)利用耦合到閃爍劑晶體的光子檢測器檢測光子；其中閃爍劑晶體由組合物形成，該組合物包括下面組分，和其任意反應(yīng)產(chǎn)物(a)基體材料，包括(i)至少一種由堿土金屬和鉛組成的組中選出的元素；(ii)至少一種鑭系元素鹵化物；和(b)用于基體材料的活化劑，包括鈰、鐠、或鈰和鐠的混合物。
全文摘要
本公開提出了一種閃爍劑組合物。該閃爍劑包括基體材料，該基體材料包括至少一種鑭系元素鹵化物，以及至少一種堿土金屬或鉛。還描述了用于該基體的活化劑例如鉛。論述了采用該閃爍劑的輻射檢測器，以及利用閃爍劑檢測器檢測高能輻射的相關(guān)方法。
文檔編號G01T1/202GK101085919SQ20071012669
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者A·M·斯里瓦斯塔瓦, S·J·杜克洛斯, H·A·科曼佐 申請人:通用電氣公司