シンチレータの製造方法及びシンチレータ
【課題】 十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータの製造方法及びシンチレータを提供する。
【解決手段】 本実施形態のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。
【解決手段】 本実施形態のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータの製造方法及び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、どのような特性あるいは仕様のシンチレータを採用するかが装置全体の性能を向上させる上で最も重要な要因の一つとなる。米国を中心にＰＥＴ診断の保険適用が進みビジネス拡大が進む中、高性能なＰＥＴ装置を得るために、優れたシンチレータの材料探索、実用化のための育成技術開発等が精力的に進められている。
【０００３】
最近ではＰＥＴの高性能化に伴い、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）型ＰＥＴに注目が集まっている。ＴＯＦ型ＰＥＴでは、シンチレータに、高い時間分解能及び蛍光出力、速い立ち上がり時間、並びに短い蛍光減衰時間が要求される。
【０００４】
また、高エネルギー物理分野では、宇宙からの微量な高エネルギー粒子を検出する等の実験に使用するために、微量の高エネルギー粒子を効率よく検出できるシンチレータが求められている。
【０００５】
シンチレータとしては、例えば特許文献１に開示された単結晶シンチレータが挙げられる。この単結晶シンチレータは、一般式Ｇｄ２−（ｘ＋ｙ）ＬｎｘＣｅｙＳｉＯ５（ここにＬｎはＳｃ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、ｘは０．０３〜１．９及びｙは０．００１〜０．２の値である。）で示されるセリウム付活珪酸ガドリニウム化合物からなる。
【特許文献１】特公平８−３５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、シンチレータの特性を示す項目として、蛍光出力、エネルギー分解能、蛍光減衰時間等があり、これらの特性の更なる向上が望まれている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のものを始めとする従来のシンチレータは上述の要求を満足するには未だ十分ではない。
【０００８】
そこで本発明は、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータの製造方法及び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、特許文献１に記載のものを始めとする従来のシンチレータは、実際には塩素を多量に含んでおり、それがシンチレータの上記特性に影響を及ぼすことを見出した。そして、シンチレータを製造する際に、塩素含有割合の少ない無機固体を出発原料として用いると、それよりも塩素含有割合の多い無機固体を出発原料として用いた場合に比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが得られることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、その低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、その溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。
【００１１】
本発明のシンチレータの製造方法では、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが得られる。これは、発光中心となる３価のセリウムの発光作用を塩素が阻害しており、その塩素の含有割合が低い無機固体を出発原料として用いたからと考えられる。
【００１２】
なお、無機固体中の塩素含有割合は、ＧＤ−ＭＳ法（グロー放電質量分析法）により測定される。
【００１３】
また、上記シンチレータは単結晶であることが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００１４】
また、上記母材が、ルテチウムを含む希土類珪酸塩結晶であることが好ましい。この場合、発光波長を所望の範囲に制御できる。さらに、上述の希土類珪酸塩結晶がガドリニウムを更に含むことが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００１５】
また、上記シンチレータが、下記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（２）及び（３）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
Ｌｕ２ｘＧｄ２（１−ｘ）−ｙＳｉＯ５：Ｃｅｙ…（１）
０．０５≦ｘ≦０．９…（２）
０．００１≦ｙ≦０．０２…（３）
【００１６】
なお、上記一般式（１）中、「：Ｃｅ」とはセリウムが発光中心として機能することを示す。また、上記一般式（１）で表される化学組成は、ＣｅｙＧｄ２（１−ｘ）−ｙＬｕ２ｘＳｉＯ５と表記することもできる。
【００１７】
また、本発明のシンチレータは、母材中にセリウムを発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる。
【００１８】
本発明のシンチレータでは、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間が得られる。これは、発光中心となる３価のセリウムの発光作用を塩素が阻害しており、本発明のシンチレータではその塩素の含有割合が低いからと考えられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータの製造方法及びシンチレータが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２１】
［シンチレータ］
本実施形態のシンチレータは、母材中にセリウム（Ｃｅ）を発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる。
【００２２】
このシンチレータでは、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間が得られる。これは、発光中心となる３価のＣｅの発光作用を塩素が阻害しており、本実施形態のシンチレータではその塩素の含有割合が低いからと考えられる。
【００２３】
上記シンチレータは、放射線によりシンチレーションを起こすことが可能な無機シンチレータである。放射線としては、例えば、原子又は分子等をイオン化させるのに十分なエネルギーを有する粒子線（例えばα線、β線、γ線、Ｘ線等）が挙げられる。
【００２４】
また、上記シンチレータは、結晶、アモルファス、準結晶又はこれらのうち２以上が混在した状態であってもよい。特に、上記シンチレータが、好ましくは単結晶又は多結晶、より好ましくは単結晶であると、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００２５】
上記シンチレータの母材は、希土類元素と、金属酸化物とを含むことが好ましい。希土類元素としては、例えば、イットリウム（Ｙ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）等が挙げられる。金属酸化物に含まれる金属元素としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）等が挙げられる。なお、本明細書において、金属元素とはＳｉを含む概念とする。
【００２６】
具体的には、母材は、希土類珪酸塩結晶であることが好ましい。特に、母材は、Ｌｕを含む希土類珪酸塩結晶であることが好ましい。この場合、シンチレータの発光波長を所望の範囲に制御できる。さらに、上記希土類珪酸塩結晶がＧｄを更に含むことが好ましい。この場合、母材はＬｕ、Ｇｄ及びＳｉを含み、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００２７】
さらに具体的には、母材として、例えば、ＹＴａＯ４、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｌｕ２ＳｉＯ５、Ｙ２ＳｉＯ５、Ｇｄ２ＳｉＯ５等の結晶が用いられる。
【００２８】
また、上記シンチレータが、下記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（２）及び（３）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
Ｌｕ２ｘＧｄ２（１−ｘ）−ｙＳｉＯ５：Ｃｅｙ…（１）
０．０５≦ｘ≦０．９…（２）
０．００１≦ｙ≦０．０２…（３）
【００２９】
さらに、上記シンチレータが、上記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（４）及び（５）で表される条件を同時に満たしていることがより好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性が更に確実に得られる。
０．１≦ｘ≦０．５…（４）
０．０１≦ｙ≦０．０２…（５）
【００３０】
さらに、上記シンチレータが、上記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（６）及び（７）で表される条件を同時に満たしていることが特に好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性が特に確実に得られる。
０．２≦ｘ≦０．３…（６）
０．０１５≦ｙ≦０．０２…（７）
【００３１】
［シンチレータの製造方法］
上記シンチレータは本実施形態のシンチレータの製造方法により好適に得られる。本実施形態のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、その溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。以下、低減工程、溶融工程及び固化工程についてそれぞれ詳細に説明する。
【００３２】
（低減工程）
まず、無機固体中の塩素含有割合を低減する。無機固体中の塩素含有割合を低減するには、（１）市販の無機固体から塩素含有割合の低い無機固体を選別してもよいし、（２）市販の無機固体を精製して塩素を除去してもよいし、或いは、（３）塩素をなるべく含有しないように無機固体を合成してもよい。（１）市販の無機固体から塩素含有割合の低い無機固体を選別する方法としては、例えば、市販の無機固体のイオン分析を行い、塩素含有割合の低い無機固体を選別する方法が挙げられる。（２）市販の無機固体を精製して塩素を除去する方法としては、例えば、市販の無機固体を空気中１０００℃程度で焼結させることにより塩素を除去する方法が挙げられる。（３）塩素をなるべく含有しないように無機固体を合成する方法としては、例えば、硝酸塩等を使用して共沈させる方法ではなくイオン交換法を用いて塩素含有割合の低い無機固体を合成する方法が挙げられる。
【００３３】
塩素含有割合を低減する無機固体としては、例えばＹ、Ｌｕ、Ｇｄ等の希土類元素を含む酸化物、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ等の金属元素を含む酸化物等が挙げられるが、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）が特に好ましい。酸化ルテチウム中の塩素含有割合は、１０００質量ｐｐｍ未満であると好ましく、５００質量ｐｐｍ未満であるとより好ましく、３００質量ｐｐｍ未満であると更に好ましく、１００質量ｐｐｍ未満であると特に好ましい。かかる酸化ルテチウムを出発原料として用いると、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが好適に得られる。
【００３４】
（溶融工程）
次に、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る。具体的には、例えば、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を溶融させる。
【００３５】
（固化工程）
次に、上記溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る。
【００３６】
このシンチレータの製造方法では、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが得られる。これは、発光中心となる３価のセリウムの発光作用を塩素が阻害しており、その塩素の含有割合が低い無機固体を出発原料に用いたからと考えられる。
【００３７】
上記溶融工程及び固化工程では、本実施形態のシンチレータを確実に得る観点から、チョクラルスキー法（ＣＺ法）が好適に用いられる。このとき、例えば図１に示される引き上げ装置１０を用いて作業を行うことが好ましい。
【００３８】
また、上記固化工程は、以下の成長工程と切断工程とを含むことが好ましい。
【００３９】
＜成長工程＞
成長工程では、溶融工程で得られた溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶が浸漬された溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の所定の結晶面に沿って結晶を成長させてインゴットを得ることが好ましい。種結晶及びインゴットは単結晶であることが好ましい。
【００４０】
＜切断工程＞
切断工程では、成長工程で得られたインゴットを所望の形状及び大きさに切り出すことが好ましい。このようにして、本実施形態のシンチレータが得られる。
【００４１】
ここで、図１を参照して、上記溶融工程及び固化工程の具体例について詳細に説明する。まず、図１に示されるシンチレータ製造装置の基本構成の一例について説明する。
【００４２】
図１は、本実施形態のシンチレータの製造に好適に用いられるシンチレータ製造装置の基本構成の一例を示す模式断面図である。図１に示される引き上げ装置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。高周波誘導加熱炉１４は、上記溶融工程及び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。
【００４３】
高周波誘導加熱炉１４は、耐火性を有する筒状の側壁を備えた有底容器である。この有底容器は、公知のＣＺ法において使用されるものと同様である。高周波誘導加熱炉１４の底部付近における側壁の外側には、高周波誘導コイル１５が巻回されている。高周波誘導加熱炉１４の内部には、るつぼ１７（例えば、イリジウム（Ｉｒ）製のるつぼ）が収容されており、るつぼ１７は高周波誘導加熱炉１４の底面上の所定位置に配置されている。
【００４４】
るつぼ１７は、高周波誘導加熱ヒータを兼ねている。るつぼ１７中に、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を出発原料として投入し、高周波誘導コイル１５に高周波誘導電力を印加すると、るつぼ１７が加熱される。その結果、上記混合物が溶融してなる溶融液（融液）１８が得られる。
【００４５】
また、高周波誘導加熱炉１４の内壁面上には、溶融液１８に接触していない抵抗加熱ヒータ１３が更に配置されている。抵抗加熱ヒータ１３の加熱出力は、高周波誘導コイル１５とは独立に制御可能である。
【００４６】
高周波誘導加熱炉１４の底面の中央付近には、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。この開口部を通じて、るつぼ支持棒１６が、高周波誘導加熱炉１４の外部から内部に向けて挿入されている。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。よって、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。上記開口部とるつぼ支持棒１６との間は、パッキン等によりシールされている。
【００４７】
続いて、上述の引き上げ装置１０を用いて実施される上記溶融工程及び固化工程の一例について説明する。
【００４８】
（溶融工程）
溶融工程では、るつぼ１７中に、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を出発原料として投入し、高周波誘導コイル１５に高周波誘導電力を印加することにより、溶融液１８を得る。
【００４９】
（固化工程）
＜成長工程＞
成長工程では、まず、高周波誘導加熱炉１４の上方から、先端に種結晶２が固定された引き上げ棒１２を溶融液１８中に浸漬することによって種結晶２を溶融液１８中に浸漬させる。その後、引き上げ棒１２を引き上げながら、種結晶２周囲の溶融液を結晶化させ、結晶を成長させる。これにより、シンチレータを得るための単結晶インゴット１が形成される。このとき、抵抗加熱ヒータ１３の加熱出力を調節し、溶融液１８から引き上げられる単結晶インゴット１を、その断面が所定の直径となるように成長させることが好ましい。その後、抵抗加熱ヒータ１３の加熱出力を調節し、単結晶インゴット１を冷却することが好ましい。
【００５０】
単結晶インゴット１の核となる種結晶２は、単結晶であると好ましい。具体的には、その単結晶が希土類珪酸塩単結晶であるとより好ましく、希土類元素としてＬｕ又はＧｄを含有すると更に好ましい。特にＬｕ及びＧｄの両方を含有する希土類珪酸塩単結晶を種結晶２として用いると、本実施形態のシンチレータを確実に作製可能となる。また、得られる単結晶インゴット１中の各元素を所望の含有割合にするために、種結晶２中の各元素の含有割合を所望の含有割合に調整することが好ましい。
【００５１】
なお、単結晶のクラックの発生を十分に防止して、単結晶をより確実に製造する観点から、上記溶融工程及び固化工程において、高周波誘導加熱炉１４内の雰囲気は、例えば希ガス、窒素等の不活性ガスを主成分とすることが好ましい。また、この場合、Ｃｅの含有割合が大きく、透明性の高いシンチレータが得られる。なお、高周波誘導加熱炉１４内の雰囲気は、酸素ガスを微量に含んでいてもよい。
【００５２】
＜切断工程＞
切断工程では、単結晶インゴット１を、所望の形状及び大きさに切り出す。このようにして上述のシンチレータが得られる。
【００５３】
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ない。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
まず、市販の酸化ルテチウム（信越化学社製）を、空気中１０００℃で焼結し、精製して塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）を得た（低減工程）。
【００５６】
続いて、図１中のるつぼ１７と同様の形状を有し、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚み１ｍｍのＩｒ製るつぼの中に、塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）８３．３９ｇ、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）３００．０５ｇ、二酸化珪素（ＳｉＯ２、純度９９．９９質量％）６２．９５ｇ、酸化セリウム（ＣｅＯ２、純度９９．９９質量％）３．６１ｇを投入し、これらの混合物４５０ｇを出発原料として得た。次に、そのＩｒ製るつぼを高周波誘導加熱炉内の所定位置に配置し、Ｉｒ製るつぼを１９５０℃以上に加熱して上記混合物を融解させて溶融液（溶融液の化学組成：Ｌｕ０．４Ｇｄ１．５９８ＳｉＯ５：Ｃｅ０．０２）を得た（溶融工程）。
【００５７】
続いて、種結晶が先端に固定され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。その後、引き上げ速度１．５〜２ｍｍ／ｈの速度で引き上げ棒を引き上げることにより、ネック径１０ｍｍφのネック部を育成した。ネック部を育成する際に、高周波誘導加熱炉内の雰囲気の酸素ガス濃度が０．７５体積％となるように、高周波誘導加熱炉内への窒素ガスの流入量と酸素ガスの流入量とを調整した。その後、コーン部の引き上げを行い、直径が２５ｍｍφになった後、直胴部の引き上げを開始した。直胴部を育成する際に、高周波誘導加熱炉内が窒素雰囲気となるように、高周波誘導加熱炉内に酸素ガスを供給せずに窒素ガスのみを供給した。直胴部を育成した後、結晶を溶融液から切り離して単結晶インゴットを得た（成長工程）。
【００５８】
続いて、高周波誘導加熱炉内を降温しながら単結晶インゴットを冷却した。冷却終了後、得られた単結晶インゴットを取り出した。得られた単結晶インゴットの結晶質量は約２５０ｇであり、コーン部の長さは３０ｍｍであり、直胴部の長さは約６０ｍｍであった。
【００５９】
続いて、得られた単結晶インゴットを、引き上げ方向において２０ｍｍ間隔（ピッチ）で輪切りにして単結晶体を得た。その後、得られた単結晶体を、輪切りの切断面において、第１方向に６ｍｍ間隔、第１方向に垂直な第２方向に４ｍｍ間隔で、格子状に切断した（切断工程）。このようにして、４ｍｍ×６ｍｍ×２０ｍｍの大きさを有する略直方体のシンチレータのサンプルを得た。
【００６０】
（実施例２）
低減工程において、塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）に代えて塩素含有割合が約３００質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）を得たこと以外は実施例１と同様にしてシンチレータのサンプルを得た。
【００６１】
（比較例１）
低減工程を経ずに、塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）に代えて塩素含有割合が１０００質量ｐｐｍ以上の酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）をそのまま用いたこと以外は実施例１と同様にしてシンチレータのサンプルを得た。
【００６２】
（評価結果）
実施例１及び２ではそれぞれ３つのサンプルを抜き出し、比較例１では１つのサンプルを抜き出して、各サンプルについて、（１）蛍光出力、（２）エネルギー分解能、及び（３）蛍光減衰時間について評価を行った。
【００６３】
まず、略直方体の上記各サンプルの６つの面のうち、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テープ（ＰＴＦＥテープ）を被覆した。次に、ＰＴＦＥテープが被覆されていない放射線入射面が光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｈ７１９５、商品名）のフォトマル面（光電変換面）に対向するように、光学グリースを用いて各サンプルを固定した。
【００６４】
固定された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た。測定されたエネルギースペクトルを用いて、（１）蛍光出力、（２）エネルギー分解能、及び（３）蛍光減衰時間について評価を行った。評価結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
ここで、（１）蛍光出力については、値が大きいほどそのサンプルのシンチレータ性能が良いものであると評価できる。また、（２）エネルギー分解能については、値が小さいほどそのサンプルのシンチレータ性能が良いものであると評価できる。また、（３）蛍光減衰時間については、ｔ１及びｔ２の値が小さいほどそのサンプルのシンチレータ性能が良いものであると評価できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のシンチレータは、例えば、ＰＥＴに搭載されるシンチレータ、石油探査等の地下探査用シンチレータ、高エネルギー物理研究用シンチレータ等として好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態のシンチレータの製造に好適に用いられるシンチレータ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】
【００６９】
１…単結晶インゴット、２…種結晶、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）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータの製造方法及び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、どのような特性あるいは仕様のシンチレータを採用するかが装置全体の性能を向上させる上で最も重要な要因の一つとなる。米国を中心にＰＥＴ診断の保険適用が進みビジネス拡大が進む中、高性能なＰＥＴ装置を得るために、優れたシンチレータの材料探索、実用化のための育成技術開発等が精力的に進められている。
【０００３】
最近ではＰＥＴの高性能化に伴い、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）型ＰＥＴに注目が集まっている。ＴＯＦ型ＰＥＴでは、シンチレータに、高い時間分解能及び蛍光出力、速い立ち上がり時間、並びに短い蛍光減衰時間が要求される。
【０００４】
また、高エネルギー物理分野では、宇宙からの微量な高エネルギー粒子を検出する等の実験に使用するために、微量の高エネルギー粒子を効率よく検出できるシンチレータが求められている。
【０００５】
シンチレータとしては、例えば特許文献１に開示された単結晶シンチレータが挙げられる。この単結晶シンチレータは、一般式Ｇｄ２−（ｘ＋ｙ）ＬｎｘＣｅｙＳｉＯ５（ここにＬｎはＳｃ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、ｘは０．０３〜１．９及びｙは０．００１〜０．２の値である。）で示されるセリウム付活珪酸ガドリニウム化合物からなる。
【特許文献１】特公平８−３５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、シンチレータの特性を示す項目として、蛍光出力、エネルギー分解能、蛍光減衰時間等があり、これらの特性の更なる向上が望まれている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のものを始めとする従来のシンチレータは上述の要求を満足するには未だ十分ではない。
【０００８】
そこで本発明は、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータの製造方法及び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、特許文献１に記載のものを始めとする従来のシンチレータは、実際には塩素を多量に含んでおり、それがシンチレータの上記特性に影響を及ぼすことを見出した。そして、シンチレータを製造する際に、塩素含有割合の少ない無機固体を出発原料として用いると、それよりも塩素含有割合の多い無機固体を出発原料として用いた場合に比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが得られることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、その低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、その溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。
【００１１】
本発明のシンチレータの製造方法では、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが得られる。これは、発光中心となる３価のセリウムの発光作用を塩素が阻害しており、その塩素の含有割合が低い無機固体を出発原料として用いたからと考えられる。
【００１２】
なお、無機固体中の塩素含有割合は、ＧＤ−ＭＳ法（グロー放電質量分析法）により測定される。
【００１３】
また、上記シンチレータは単結晶であることが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００１４】
また、上記母材が、ルテチウムを含む希土類珪酸塩結晶であることが好ましい。この場合、発光波長を所望の範囲に制御できる。さらに、上述の希土類珪酸塩結晶がガドリニウムを更に含むことが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００１５】
また、上記シンチレータが、下記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（２）及び（３）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
Ｌｕ２ｘＧｄ２（１−ｘ）−ｙＳｉＯ５：Ｃｅｙ…（１）
０．０５≦ｘ≦０．９…（２）
０．００１≦ｙ≦０．０２…（３）
【００１６】
なお、上記一般式（１）中、「：Ｃｅ」とはセリウムが発光中心として機能することを示す。また、上記一般式（１）で表される化学組成は、ＣｅｙＧｄ２（１−ｘ）−ｙＬｕ２ｘＳｉＯ５と表記することもできる。
【００１７】
また、本発明のシンチレータは、母材中にセリウムを発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる。
【００１８】
本発明のシンチレータでは、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間が得られる。これは、発光中心となる３価のセリウムの発光作用を塩素が阻害しており、本発明のシンチレータではその塩素の含有割合が低いからと考えられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータの製造方法及びシンチレータが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２１】
［シンチレータ］
本実施形態のシンチレータは、母材中にセリウム（Ｃｅ）を発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる。
【００２２】
このシンチレータでは、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間が得られる。これは、発光中心となる３価のＣｅの発光作用を塩素が阻害しており、本実施形態のシンチレータではその塩素の含有割合が低いからと考えられる。
【００２３】
上記シンチレータは、放射線によりシンチレーションを起こすことが可能な無機シンチレータである。放射線としては、例えば、原子又は分子等をイオン化させるのに十分なエネルギーを有する粒子線（例えばα線、β線、γ線、Ｘ線等）が挙げられる。
【００２４】
また、上記シンチレータは、結晶、アモルファス、準結晶又はこれらのうち２以上が混在した状態であってもよい。特に、上記シンチレータが、好ましくは単結晶又は多結晶、より好ましくは単結晶であると、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００２５】
上記シンチレータの母材は、希土類元素と、金属酸化物とを含むことが好ましい。希土類元素としては、例えば、イットリウム（Ｙ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）等が挙げられる。金属酸化物に含まれる金属元素としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）等が挙げられる。なお、本明細書において、金属元素とはＳｉを含む概念とする。
【００２６】
具体的には、母材は、希土類珪酸塩結晶であることが好ましい。特に、母材は、Ｌｕを含む希土類珪酸塩結晶であることが好ましい。この場合、シンチレータの発光波長を所望の範囲に制御できる。さらに、上記希土類珪酸塩結晶がＧｄを更に含むことが好ましい。この場合、母材はＬｕ、Ｇｄ及びＳｉを含み、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
【００２７】
さらに具体的には、母材として、例えば、ＹＴａＯ４、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｌｕ２ＳｉＯ５、Ｙ２ＳｉＯ５、Ｇｄ２ＳｉＯ５等の結晶が用いられる。
【００２８】
また、上記シンチレータが、下記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（２）及び（３）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性がより確実に得られる。
Ｌｕ２ｘＧｄ２（１−ｘ）−ｙＳｉＯ５：Ｃｅｙ…（１）
０．０５≦ｘ≦０．９…（２）
０．００１≦ｙ≦０．０２…（３）
【００２９】
さらに、上記シンチレータが、上記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（４）及び（５）で表される条件を同時に満たしていることがより好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性が更に確実に得られる。
０．１≦ｘ≦０．５…（４）
０．０１≦ｙ≦０．０２…（５）
【００３０】
さらに、上記シンチレータが、上記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（６）及び（７）で表される条件を同時に満たしていることが特に好ましい。この場合、優れたシンチレーション特性が特に確実に得られる。
０．２≦ｘ≦０．３…（６）
０．０１５≦ｙ≦０．０２…（７）
【００３１】
［シンチレータの製造方法］
上記シンチレータは本実施形態のシンチレータの製造方法により好適に得られる。本実施形態のシンチレータの製造方法は、無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、その溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程とを含む。以下、低減工程、溶融工程及び固化工程についてそれぞれ詳細に説明する。
【００３２】
（低減工程）
まず、無機固体中の塩素含有割合を低減する。無機固体中の塩素含有割合を低減するには、（１）市販の無機固体から塩素含有割合の低い無機固体を選別してもよいし、（２）市販の無機固体を精製して塩素を除去してもよいし、或いは、（３）塩素をなるべく含有しないように無機固体を合成してもよい。（１）市販の無機固体から塩素含有割合の低い無機固体を選別する方法としては、例えば、市販の無機固体のイオン分析を行い、塩素含有割合の低い無機固体を選別する方法が挙げられる。（２）市販の無機固体を精製して塩素を除去する方法としては、例えば、市販の無機固体を空気中１０００℃程度で焼結させることにより塩素を除去する方法が挙げられる。（３）塩素をなるべく含有しないように無機固体を合成する方法としては、例えば、硝酸塩等を使用して共沈させる方法ではなくイオン交換法を用いて塩素含有割合の低い無機固体を合成する方法が挙げられる。
【００３３】
塩素含有割合を低減する無機固体としては、例えばＹ、Ｌｕ、Ｇｄ等の希土類元素を含む酸化物、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ等の金属元素を含む酸化物等が挙げられるが、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）が特に好ましい。酸化ルテチウム中の塩素含有割合は、１０００質量ｐｐｍ未満であると好ましく、５００質量ｐｐｍ未満であるとより好ましく、３００質量ｐｐｍ未満であると更に好ましく、１００質量ｐｐｍ未満であると特に好ましい。かかる酸化ルテチウムを出発原料として用いると、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが好適に得られる。
【００３４】
（溶融工程）
次に、低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る。具体的には、例えば、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を溶融させる。
【００３５】
（固化工程）
次に、上記溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る。
【００３６】
このシンチレータの製造方法では、従来のシンチレータに比べて、十分に高い蛍光出力、良好なエネルギー分解能、及び短い蛍光減衰時間を有するシンチレータが得られる。これは、発光中心となる３価のセリウムの発光作用を塩素が阻害しており、その塩素の含有割合が低い無機固体を出発原料に用いたからと考えられる。
【００３７】
上記溶融工程及び固化工程では、本実施形態のシンチレータを確実に得る観点から、チョクラルスキー法（ＣＺ法）が好適に用いられる。このとき、例えば図１に示される引き上げ装置１０を用いて作業を行うことが好ましい。
【００３８】
また、上記固化工程は、以下の成長工程と切断工程とを含むことが好ましい。
【００３９】
＜成長工程＞
成長工程では、溶融工程で得られた溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶が浸漬された溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の所定の結晶面に沿って結晶を成長させてインゴットを得ることが好ましい。種結晶及びインゴットは単結晶であることが好ましい。
【００４０】
＜切断工程＞
切断工程では、成長工程で得られたインゴットを所望の形状及び大きさに切り出すことが好ましい。このようにして、本実施形態のシンチレータが得られる。
【００４１】
ここで、図１を参照して、上記溶融工程及び固化工程の具体例について詳細に説明する。まず、図１に示されるシンチレータ製造装置の基本構成の一例について説明する。
【００４２】
図１は、本実施形態のシンチレータの製造に好適に用いられるシンチレータ製造装置の基本構成の一例を示す模式断面図である。図１に示される引き上げ装置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。高周波誘導加熱炉１４は、上記溶融工程及び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。
【００４３】
高周波誘導加熱炉１４は、耐火性を有する筒状の側壁を備えた有底容器である。この有底容器は、公知のＣＺ法において使用されるものと同様である。高周波誘導加熱炉１４の底部付近における側壁の外側には、高周波誘導コイル１５が巻回されている。高周波誘導加熱炉１４の内部には、るつぼ１７（例えば、イリジウム（Ｉｒ）製のるつぼ）が収容されており、るつぼ１７は高周波誘導加熱炉１４の底面上の所定位置に配置されている。
【００４４】
るつぼ１７は、高周波誘導加熱ヒータを兼ねている。るつぼ１７中に、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を出発原料として投入し、高周波誘導コイル１５に高周波誘導電力を印加すると、るつぼ１７が加熱される。その結果、上記混合物が溶融してなる溶融液（融液）１８が得られる。
【００４５】
また、高周波誘導加熱炉１４の内壁面上には、溶融液１８に接触していない抵抗加熱ヒータ１３が更に配置されている。抵抗加熱ヒータ１３の加熱出力は、高周波誘導コイル１５とは独立に制御可能である。
【００４６】
高周波誘導加熱炉１４の底面の中央付近には、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。この開口部を通じて、るつぼ支持棒１６が、高周波誘導加熱炉１４の外部から内部に向けて挿入されている。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。よって、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。上記開口部とるつぼ支持棒１６との間は、パッキン等によりシールされている。
【００４７】
続いて、上述の引き上げ装置１０を用いて実施される上記溶融工程及び固化工程の一例について説明する。
【００４８】
（溶融工程）
溶融工程では、るつぼ１７中に、酸化ガドリニウム、珪素酸化物、酸化セリウム、及び塩素含有割合を低減した酸化ルテチウムの混合物を出発原料として投入し、高周波誘導コイル１５に高周波誘導電力を印加することにより、溶融液１８を得る。
【００４９】
（固化工程）
＜成長工程＞
成長工程では、まず、高周波誘導加熱炉１４の上方から、先端に種結晶２が固定された引き上げ棒１２を溶融液１８中に浸漬することによって種結晶２を溶融液１８中に浸漬させる。その後、引き上げ棒１２を引き上げながら、種結晶２周囲の溶融液を結晶化させ、結晶を成長させる。これにより、シンチレータを得るための単結晶インゴット１が形成される。このとき、抵抗加熱ヒータ１３の加熱出力を調節し、溶融液１８から引き上げられる単結晶インゴット１を、その断面が所定の直径となるように成長させることが好ましい。その後、抵抗加熱ヒータ１３の加熱出力を調節し、単結晶インゴット１を冷却することが好ましい。
【００５０】
単結晶インゴット１の核となる種結晶２は、単結晶であると好ましい。具体的には、その単結晶が希土類珪酸塩単結晶であるとより好ましく、希土類元素としてＬｕ又はＧｄを含有すると更に好ましい。特にＬｕ及びＧｄの両方を含有する希土類珪酸塩単結晶を種結晶２として用いると、本実施形態のシンチレータを確実に作製可能となる。また、得られる単結晶インゴット１中の各元素を所望の含有割合にするために、種結晶２中の各元素の含有割合を所望の含有割合に調整することが好ましい。
【００５１】
なお、単結晶のクラックの発生を十分に防止して、単結晶をより確実に製造する観点から、上記溶融工程及び固化工程において、高周波誘導加熱炉１４内の雰囲気は、例えば希ガス、窒素等の不活性ガスを主成分とすることが好ましい。また、この場合、Ｃｅの含有割合が大きく、透明性の高いシンチレータが得られる。なお、高周波誘導加熱炉１４内の雰囲気は、酸素ガスを微量に含んでいてもよい。
【００５２】
＜切断工程＞
切断工程では、単結晶インゴット１を、所望の形状及び大きさに切り出す。このようにして上述のシンチレータが得られる。
【００５３】
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ない。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
まず、市販の酸化ルテチウム（信越化学社製）を、空気中１０００℃で焼結し、精製して塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）を得た（低減工程）。
【００５６】
続いて、図１中のるつぼ１７と同様の形状を有し、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚み１ｍｍのＩｒ製るつぼの中に、塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）８３．３９ｇ、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）３００．０５ｇ、二酸化珪素（ＳｉＯ２、純度９９．９９質量％）６２．９５ｇ、酸化セリウム（ＣｅＯ２、純度９９．９９質量％）３．６１ｇを投入し、これらの混合物４５０ｇを出発原料として得た。次に、そのＩｒ製るつぼを高周波誘導加熱炉内の所定位置に配置し、Ｉｒ製るつぼを１９５０℃以上に加熱して上記混合物を融解させて溶融液（溶融液の化学組成：Ｌｕ０．４Ｇｄ１．５９８ＳｉＯ５：Ｃｅ０．０２）を得た（溶融工程）。
【００５７】
続いて、種結晶が先端に固定され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。その後、引き上げ速度１．５〜２ｍｍ／ｈの速度で引き上げ棒を引き上げることにより、ネック径１０ｍｍφのネック部を育成した。ネック部を育成する際に、高周波誘導加熱炉内の雰囲気の酸素ガス濃度が０．７５体積％となるように、高周波誘導加熱炉内への窒素ガスの流入量と酸素ガスの流入量とを調整した。その後、コーン部の引き上げを行い、直径が２５ｍｍφになった後、直胴部の引き上げを開始した。直胴部を育成する際に、高周波誘導加熱炉内が窒素雰囲気となるように、高周波誘導加熱炉内に酸素ガスを供給せずに窒素ガスのみを供給した。直胴部を育成した後、結晶を溶融液から切り離して単結晶インゴットを得た（成長工程）。
【００５８】
続いて、高周波誘導加熱炉内を降温しながら単結晶インゴットを冷却した。冷却終了後、得られた単結晶インゴットを取り出した。得られた単結晶インゴットの結晶質量は約２５０ｇであり、コーン部の長さは３０ｍｍであり、直胴部の長さは約６０ｍｍであった。
【００５９】
続いて、得られた単結晶インゴットを、引き上げ方向において２０ｍｍ間隔（ピッチ）で輪切りにして単結晶体を得た。その後、得られた単結晶体を、輪切りの切断面において、第１方向に６ｍｍ間隔、第１方向に垂直な第２方向に４ｍｍ間隔で、格子状に切断した（切断工程）。このようにして、４ｍｍ×６ｍｍ×２０ｍｍの大きさを有する略直方体のシンチレータのサンプルを得た。
【００６０】
（実施例２）
低減工程において、塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）に代えて塩素含有割合が約３００質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）を得たこと以外は実施例１と同様にしてシンチレータのサンプルを得た。
【００６１】
（比較例１）
低減工程を経ずに、塩素含有割合が約５０質量ｐｐｍの酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）に代えて塩素含有割合が１０００質量ｐｐｍ以上の酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３、純度９９．９９質量％）をそのまま用いたこと以外は実施例１と同様にしてシンチレータのサンプルを得た。
【００６２】
（評価結果）
実施例１及び２ではそれぞれ３つのサンプルを抜き出し、比較例１では１つのサンプルを抜き出して、各サンプルについて、（１）蛍光出力、（２）エネルギー分解能、及び（３）蛍光減衰時間について評価を行った。
【００６３】
まず、略直方体の上記各サンプルの６つの面のうち、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テープ（ＰＴＦＥテープ）を被覆した。次に、ＰＴＦＥテープが被覆されていない放射線入射面が光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｈ７１９５、商品名）のフォトマル面（光電変換面）に対向するように、光学グリースを用いて各サンプルを固定した。
【００６４】
固定された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た。測定されたエネルギースペクトルを用いて、（１）蛍光出力、（２）エネルギー分解能、及び（３）蛍光減衰時間について評価を行った。評価結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
ここで、（１）蛍光出力については、値が大きいほどそのサンプルのシンチレータ性能が良いものであると評価できる。また、（２）エネルギー分解能については、値が小さいほどそのサンプルのシンチレータ性能が良いものであると評価できる。また、（３）蛍光減衰時間については、ｔ１及びｔ２の値が小さいほどそのサンプルのシンチレータ性能が良いものであると評価できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のシンチレータは、例えば、ＰＥＴに搭載されるシンチレータ、石油探査等の地下探査用シンチレータ、高エネルギー物理研究用シンチレータ等として好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態のシンチレータの製造に好適に用いられるシンチレータ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】
【００６９】
１…単結晶インゴット、２…種結晶、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）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、
前記低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、
前記溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程と、
を含む、シンチレータの製造方法。
【請求項２】
前記シンチレータは単結晶である、請求項１に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項３】
前記母材が、ルテチウムを含む希土類珪酸塩結晶である、請求項１又は２に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項４】
前記希土類珪酸塩結晶がガドリニウムを更に含む、請求項３に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項５】
前記シンチレータが、下記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（２）及び（３）で表される条件を同時に満たしている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシンチレータの製造方法。
Ｌｕ２ｘＧｄ２（１−ｘ）−ｙＳｉＯ５：Ｃｅｙ…（１）
０．０５≦ｘ≦０．９…（２）
０．００１≦ｙ≦０．０２…（３）
【請求項６】
母材中にセリウムを発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる、シンチレータ。
【請求項１】
無機固体中の塩素含有割合を低減する低減工程と、
前記低減工程によって塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させることにより、溶融液を得る溶融工程と、
前記溶融液を固化させることにより、母材中にセリウムを発光中心として含むシンチレータを得る固化工程と、
を含む、シンチレータの製造方法。
【請求項２】
前記シンチレータは単結晶である、請求項１に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項３】
前記母材が、ルテチウムを含む希土類珪酸塩結晶である、請求項１又は２に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項４】
前記希土類珪酸塩結晶がガドリニウムを更に含む、請求項３に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項５】
前記シンチレータが、下記一般式（１）で表される化学組成を有し、かつ、下記式（２）及び（３）で表される条件を同時に満たしている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシンチレータの製造方法。
Ｌｕ２ｘＧｄ２（１−ｘ）−ｙＳｉＯ５：Ｃｅｙ…（１）
０．０５≦ｘ≦０．９…（２）
０．００１≦ｙ≦０．０２…（３）
【請求項６】
母材中にセリウムを発光中心として含み、かつ、塩素含有割合を低減した無機固体を溶融させた後に固化させることによって得られる、シンチレータ。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２４１２５１（Ｐ２００６−２４１２５１Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５６４８１（Ｐ２００５−５６４８１）
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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