放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法
【課題】 高い蛍光強度を有する放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２（Ａは希土類元素のいずれか一種であり、Ｂは希土類元素、Ａｌ又はＧａのいずか一種であり、ＤはＡｌ又はＧａである）で表され且つ前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶とは異なるが融点が当該Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶と同一又はそれよりも１５０℃以内の範囲で低い融点を有するガーネット種結晶を用いて前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製する。
【解決手段】 一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２（Ａは希土類元素のいずれか一種であり、Ｂは希土類元素、Ａｌ又はＧａのいずか一種であり、ＤはＡｌ又はＧａである）で表され且つ前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶とは異なるが融点が当該Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶と同一又はそれよりも１５０℃以内の範囲で低い融点を有するガーネット種結晶を用いて前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法に関し、特に、主として、Ｘ線断層撮影装置（Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｘ線ＣＴ）、陽電子放射断層撮影装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）、タイム・オブ・フライト陽電子放射断層撮影装置（Ｔｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＴＯＦ−ＰＥＴ）などの医療診断装置に用いられる放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断や工業用非破壊検査などに放射線が利用され、例えば、医療装置として、Ｘ線ＣＴ、ＰＥＴなどが実用化されている。このような放射線を利用した装置には、ガンマ線やＸ線などの放射線を検出するための放射線検出器、例えば、シンチレータが使用されている。
【０００３】
シンチレータは、ガンマ線やＸ線などの放射線の刺激により可視光線又は可視光線に近い波長の電磁波を放射する物質であり、密度が高いこと、蛍光の減衰時間が短いこと、耐放射線性に優れていること、及び加工性が良いことが要求される。
【０００４】
このようなＰＥＴ用のシンチレータ材料としては、従来、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２単結晶（ＢＧＯ）が使用されていたが、高性能な特性を求めてセリウムをドープしたＧｄ２ＳｉＯ５（Ｃｅ：ＧＳＯ）単結晶が開発され、実用化された（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、その後、さらに高性能な特性を求めて種々の検討が行われ、セリウムをドープしたルテチウムオキシオルトシリケート結晶（Ｃｅ：Ｌｕ２ＳｉＯ５（Ｃｅ：ＬＳＯ））が開発され、現在最も高性能なものとして実用化されている（例えば、特許文献２、３、４等参照）。
【０００６】
しかし、このような希土類オルトシリケート単結晶は、劈開性が強く、育成中に割れたり、カット時にクラックが入りやすく加工時の制御が非常に難しい。
【０００７】
このような希土類オルトシリケート単結晶以外に、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２やＹ３Ａｌ５Ｏ１２のようなガーネット結晶も放射線検出用結晶（例えば、特許文献５参照）として発光量及び蛍光寿命などが多く検討されているが、現在主流となっているＢＧＯ、ＧＳＯ、ＬＳＯと比較すると、発光量及び蛍光寿命などの特性が大きく劣るため実用化されていないのが現状である（例えば、非特許文献１、２、３等参照）。
【０００８】
このような単結晶以外に、各種のセラミックス材料がシンチレータとして検討され、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣａＷＯ４、ＣｄＷＯ４（ＣＷＯ）などの多結晶体（セラミックス）（例えば、特許文献６参照）、（Ｇｄ，Ｙ）２Ｏ３：Ｅｕのような立方晶構造を有する希土類酸化物の多結晶体（セラミックス）（例えば、特許文献７参照）、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒのような希土類酸硫化物の多結晶体（セラミックス）（例えば、特許文献８参照）などが知られている。
【０００９】
このようなセラミックスシンチレータ材料は、粉末を焼結して製造されるため、透明性（透光性）の改良、焼結性の改良などに関して種々の提案がなされている。例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒなどの蛍光体セラミックス中の不純物量、特にリン酸塩（ＰＯ４）の含有量を１００ｐｐｍ以下とすることによって、シンチレータの光出力を向上させるという提案がある（例えば、特許文献９参照）。また、希土類酸硫化物粉末にＬｉＦ、Ｌｉ２ＧｅＦ６、ＮａＢＦ４のようなフッ化物を焼結助剤として添加し、これらの混合粉末を熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）で焼結することによって、高密度化させた蛍光体セラミックスが提案されている（例えば、特許文献１０参照）。
【００１０】
【特許文献１】特公昭６２−８４７２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】米国特許第４９５８０８０号明細書（Ｉ ＣＬＡＩＭ）
【特許文献３】米国特許第５０２５１５１号明細書（ＷＨＡＴ ＩＳ ＣＬＡＩＭＥＤ ＩＳ）
【特許文献４】特開平９−１１８５９３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】Ｕ．Ｓ．Ｐ．５，０５７，６９２（特公平６−７１６５）
【特許文献６】特公昭５９−４５０２２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献７】特開昭５９−２７２８３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献８】特開昭５８−２０４０８８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献９】特開平７−１８８６５５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献１０】特開平５−０１６７５６号公報（特許請求の範囲）
【非特許文献１】Ｍ．Ｍｏｓｚｙｎｓｋｉ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，ｏｎ Ｎｕｃｌ．，Ｓｃｉ．，４４（１９９７）１０５２
【非特許文献２】Ａ．Ｌｅｍｐｉｃｋｉ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，ｏｎ Ｎｕｃｌ．，Ｓｃｉ．，４２（１９９５）２８０
【非特許文献３】Ｃ．Ｗ．Ｅ．ｖａｎ Ｅｊｉｋ，Ｎｕｃｌ．，Ｉｎｓｔｒ． ａｎｄ Ｍｅｔｈ．，Ａ４６０（２００１）１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、高い蛍光強度を有する放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成する本発明の第１の態様は、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法において、一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２（Ａは希土類元素のいずれか一種であり、Ｂは希土類元素、Ａｌ又はＧａのいずか一種であり、ＤはＡｌ又はＧａである）で表され且つ前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶とは異なるが融点が当該Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶と同一又はそれよりも１５０℃以内の範囲で低い融点を有するガーネット種結晶を用いて前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法にある。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、請求項１において、前記ガーネット種結晶が、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｈｏ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２であることを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法にある。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部が、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのうち少なくとも一種以上の元素Ｚによって置換され、（ＺｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２（０＜ｘ＜０．５）で表されるガーネット系結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法にある。
【００１５】
本発明で作製される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、ガーネット構造を有するが、Ｌｕカチオンは酸素によって八配位、Ａｌカチオンは酸素によって六面体および四面体配位され、その結晶構造が８つの化学式単位を含む単位格子当たり１６０個のイオンを持つ立方晶系の構造を有するのが好ましい。なお、本発明で作製される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、結晶が透明でかつ高い蛍光度を有するのであれば、セラミック、多結晶、単結晶などの結晶状態を問わないが、単結晶が好ましいことはいうまでもない。
【００１６】
一方、このようなＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶が放射線を吸収した際に発生する蛍光の強度を増大させ、シンチレータとしての特性を向上させるため、又は蛍光ピークをシフトさせるなどのために、必要に応じてＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部を他の元素と置換してもよい。このようにＬｕと置換できる元素は、蛍光の波長に吸収が存在しないものを用いるのが好ましい。このようなＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕと置換できる元素としては、例えば、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕとのモル比で０．０１〜１０モル％置換することができる。なお、このようにＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部を他の元素と置換すると、蛍光の強度が上昇するが、発光波長や蛍光寿命が変化する場合があるので、所望の特性に合わせて適宜選択する必要がある。
【００１７】
本発明に用いる、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部と置換する他の元素としては、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂなどの希土類元素が挙げられるが、特にＣｅが好ましい。また、ガンマ線を照射したときに発光する光の波長をシフトさせるために、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部をガドリウムＧｄ、イットリウムＹ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂなどで置換できるが、特にＧｄが好ましい。
【００１８】
本発明により製造される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、ＰＥＴ又はＴＯＦ−ＰＥＴなどの検出器のシンチレータとして使用するので、高品質、かつ均質な結晶を得る必要がある。したがって、本発明に用いる結晶育成方法としては、ベルヌーイ法、結晶引上げ法（ＣＺ法）、ブリッジマン法、熱交換法、カイロポーラス法、又は帯域溶融法（ＦＺ法）などが挙げられるが、量産性の面から、ベルヌーイ法およびＣＺ法が好ましい。また、より結晶の品質を向上させる結晶育成方法としてはＦＺ法が好ましい。以下では、ＣＺ法又はＦＺ法を用いた、本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法を説明する。
【００１９】
結晶引上げ法では、酸化ガス、不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中でＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の材料を室温からその材料の融点以上の温度まで加熱して融液とし、その融液にガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を所定の回転数と速度で引上げることによって、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製するようになっている。
【００２０】
一方、帯域溶融法では、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の材料を圧縮成形した後、酸化ガス、不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中でその材料を室温からその材料の融点以上の温度まで加熱して融液とし、その融液にガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を所定の回転数と速度で移動することによって、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製するようになっている。
【００２１】
これらの方法に用いられるガーネット種結晶は、一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２で表されるガーネット構造を有するが、前述した本発明により製造される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料と同様の立方晶系の構造を有するのが好ましい。
【００２２】
本発明のガーネット種結晶を構成する元素Ａとしては、希土類元素が好ましく、元素Ｂとしては、希土類元素、Ａｌ又はＧａが好ましく、元素Ｄとしては、Ａｌ又はＧａが好ましいが、本発明に用いるガーネット種結晶としては、特にＥｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｈｏ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２が好ましい。
【００２３】
さらに、ガーネット種結晶の融点がＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の材料の融点よりも低い場合（特に、ガーネット種結晶の融点が、その材料の融点から０〜１５０℃の範囲で低い場合が好ましい）であっても、その材料の融液にそのガーネット種結晶を接触させた後のＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の育成速度を制御することによって、そのガーネット種結晶を本発明に用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により作製される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、蛍光強度が高いため、その放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料を用いた放射線検出器は高い解像力を有するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法について具体的に説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２６】
ＣＺ法を用いた本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法は、以下のようなものである。粉末又は多結晶の希土類酸化物原料、すなわち、粉末のＬｕ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などのマトリックス用原料に、必要に応じてＣｅＯ２などを坩堝内に充填し、空気あるいは酸素などの酸化ガス、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスあるいはＮ２とＨ２との合計を基準としてＨ２が１〜２０モル％占める還元ガス雰囲気中でそれらの混合物を室温から２０５０℃程度、すなわち、それらの混合物が融解する温度まで加熱する。次に、それらの混合物が融解して融液となったのを確認した後、その融液の温度をその混合物の融点近辺に保ちながら、その融液にＹ３Ａｌ５Ｏ１２やＴｍ３Ａｌ５Ｏ１２などのガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を５〜１０ｒｐｍで回転させながら０．１〜１０ｍｍ／ｈで引上げることによって、結晶中に気泡やスキャッタリングセンターなどのないＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶が得られる。
【００２７】
同様に、ＦＺ法を用いた本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法は、以下のようなものである。粉末又は多結晶の希土類酸化物原料、すなわち、粉末のＬｕ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などのマトリックス用原料に、必要に応じてＣｅＯ２などを添加し、その混合物をゴムチューブなどに充填した後、静水圧プレスで直径１０〜２０ｍｍ、長さ５０〜２００ｍｍに圧縮成形した後、所定の温度で焼成する。次に、空気あるいは酸素などの酸化ガス、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスあるいはＮ２とＨ２との合計を基準としてＨ２が１〜２０モル％占める還元ガス雰囲気下でその混合物を２０５０℃程度、すなわち、それらの材料が融解する温度まで加熱して、その混合物が融解して融液となったことを確認した後、その融液の温度をその混合物の融点近辺に保ちながら、その融液にＹ３Ａｌ５Ｏ１２やＴｍ３Ａｌ５Ｏ１２などのガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を５〜１０ｒｐｍで回転させながら０．１〜１０ｍｍ／ｈの速度で引下げることによって、結晶中に気泡やスキャッタリングセンターなどのないＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶が得られる。
【００２８】
このようにして得られるＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶は、ＰＥＴやＴＯＦ−ＰＥＴ用のシンチレータとして有用である。
【００２９】
また、このようなＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を所定の寸法に切り出したシンチレータは、放射線、例えばガンマ線を吸収することにより発生する蛍光の波長に合わせた光検出器、例えば、可視光又は紫外線の光電子増倍管などの光検出器と組み合わせることにより、放射線検出器とすることができる。
【００３０】
（実施例１）ＣＺ法による放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の作製
純度９９．９９％の市販のバルク粉砕原料であるＬｕ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２とのモル比率が２．９８５ｍｏｌ％対５．００ｍｏｌ％対０．０３ｍｏｌ％からなる混合物を攪拌混合し、坩堝内に充填した。それをそのまま単結晶作成炉内に置き、Ｎ２ガスでその炉内の空気を十分に置換した後、１２時間かけて２０００℃まで加熱した。引き続き、Ｎ２雰囲気下でその混合物の温度が２０５０℃になるまで加熱して坩堝内の混合物が融解して融液になったことを確認した後に、その融液にＹＡＧからなるガーネット種結晶（融点１９４０℃）を接触させ、そのガーネット種結晶を鉛直方向に引上げ速度５〜１０ｍｍ／ｈで素早く引上げを開始し、結晶が成長していることを確認した後、引上げ速度１．５ｍｍ／ｈ、回転数１０ｒｐｍで引上げ、結晶を成長・作製した。作製した結晶は、直径３０ｍｍ、長さ約５０ｍｍで、気泡、クラック及びスッキャッタリングセンターなどがなく、黄色透明かつ高品質な、Ｃｅで賦活されたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ：ＬｕＡＧ）結晶であった。
【００３１】
（実施例２）ＦＺ法による放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の作製
純度９９．９９％の市販のバルク粉砕原料であるＬｕ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２とのモル比率が２．９８５ｍｏｌ％対５．００ｍｏｌ％対０．０３ｍｏｌ％からなる混合物を攪拌混合した。その混合物をゴムチューブに充填した後、静水圧プレスで直径１０ｍｍ、長さ８０ｍｍに圧縮成形した後、大気中１４００℃で焼成した。次に、Ｎ２雰囲気下でその混合物を２０５０℃まで加熱して、その混合物が融解して融液となったことを確認した後に、その融液にＹＡＧからなるガーネット種結晶（融点１９４０℃）を接触させ、そのガーネット種結晶を鉛直方向に引下げ速度５〜１０ｍｍ／ｈで素早く引下げを開始し、結晶が成長していることを確認した後、引下げ速度１．５ｍｍ／ｈ、回転数１０ｒｐｍで引下げ、結晶を成長・作製した。作製したガーネット結晶は、直径６ｍｍ、長さ約４０ｍｍで、気泡、クラック及びスッキャッタリングセンター等がなく、黄色透明かつ高品質なＣｅ：ＬｕＡＧ結晶であった。
【００３２】
（Ｘ線回折測定）
実施例２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶を粉末にし、Ｘ線回折測定を行った。図１及び図２に得られたＸ線回折スペクトルを示す。ここで、●はＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に掲載されているＬｕＡＧ単結晶のＸ線回折データを示す。図１及び図２に示すように、得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のＸ線回折データは、ＣｅＯ２に起因するピークはなく、ＪＣＰＤＳに掲載されているＬｕＡＧ単結晶のＸ線回折データと一致し、得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶がＣｅ：ＬｕＡＧ単結晶であることを確認した。
【００３３】
次に、実施例１及び２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のガンマ線照射によるシンチレータ特性を測定した。なお、発光量の測定条件としては、線源にＣｓ１３７を用い、光電子増倍管（浜松ホトニクス社製、Ｒ２４８６）で測定した。得られたシンチレータ特性をそれぞれ表１に、実施例２のＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光スペクトルを図３に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１に示すように、実施例１及び２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光量は、それぞれ４３０ｃｈ、４４２ｃｈであった。また、図３に示すように、実施例２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光スペクトルは５１０ｎｍであり、その蛍光寿命は０．１μｓであった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法は、主として、Ｘ線断層撮影装置（Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｘ線ＣＴ）、陽電子放射断層撮影装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）、タイム・オブ・フライト陽電子放射断層撮影装置（Ｔｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＴＯＦ−ＰＥＴ）などの医療診断装置用の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造に用いられるが、その他、放射線検出用の各種用途の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例２に係るＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のＸ線回析スペクトルを示す図である。
【図２】実施例２に係るＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のＸ線回析スペクトルを示す図である。
【図３】実施例２に係るＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光スペクトルを示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法に関し、特に、主として、Ｘ線断層撮影装置（Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｘ線ＣＴ）、陽電子放射断層撮影装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）、タイム・オブ・フライト陽電子放射断層撮影装置（Ｔｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＴＯＦ−ＰＥＴ）などの医療診断装置に用いられる放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断や工業用非破壊検査などに放射線が利用され、例えば、医療装置として、Ｘ線ＣＴ、ＰＥＴなどが実用化されている。このような放射線を利用した装置には、ガンマ線やＸ線などの放射線を検出するための放射線検出器、例えば、シンチレータが使用されている。
【０００３】
シンチレータは、ガンマ線やＸ線などの放射線の刺激により可視光線又は可視光線に近い波長の電磁波を放射する物質であり、密度が高いこと、蛍光の減衰時間が短いこと、耐放射線性に優れていること、及び加工性が良いことが要求される。
【０００４】
このようなＰＥＴ用のシンチレータ材料としては、従来、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２単結晶（ＢＧＯ）が使用されていたが、高性能な特性を求めてセリウムをドープしたＧｄ２ＳｉＯ５（Ｃｅ：ＧＳＯ）単結晶が開発され、実用化された（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、その後、さらに高性能な特性を求めて種々の検討が行われ、セリウムをドープしたルテチウムオキシオルトシリケート結晶（Ｃｅ：Ｌｕ２ＳｉＯ５（Ｃｅ：ＬＳＯ））が開発され、現在最も高性能なものとして実用化されている（例えば、特許文献２、３、４等参照）。
【０００６】
しかし、このような希土類オルトシリケート単結晶は、劈開性が強く、育成中に割れたり、カット時にクラックが入りやすく加工時の制御が非常に難しい。
【０００７】
このような希土類オルトシリケート単結晶以外に、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２やＹ３Ａｌ５Ｏ１２のようなガーネット結晶も放射線検出用結晶（例えば、特許文献５参照）として発光量及び蛍光寿命などが多く検討されているが、現在主流となっているＢＧＯ、ＧＳＯ、ＬＳＯと比較すると、発光量及び蛍光寿命などの特性が大きく劣るため実用化されていないのが現状である（例えば、非特許文献１、２、３等参照）。
【０００８】
このような単結晶以外に、各種のセラミックス材料がシンチレータとして検討され、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣａＷＯ４、ＣｄＷＯ４（ＣＷＯ）などの多結晶体（セラミックス）（例えば、特許文献６参照）、（Ｇｄ，Ｙ）２Ｏ３：Ｅｕのような立方晶構造を有する希土類酸化物の多結晶体（セラミックス）（例えば、特許文献７参照）、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒのような希土類酸硫化物の多結晶体（セラミックス）（例えば、特許文献８参照）などが知られている。
【０００９】
このようなセラミックスシンチレータ材料は、粉末を焼結して製造されるため、透明性（透光性）の改良、焼結性の改良などに関して種々の提案がなされている。例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒなどの蛍光体セラミックス中の不純物量、特にリン酸塩（ＰＯ４）の含有量を１００ｐｐｍ以下とすることによって、シンチレータの光出力を向上させるという提案がある（例えば、特許文献９参照）。また、希土類酸硫化物粉末にＬｉＦ、Ｌｉ２ＧｅＦ６、ＮａＢＦ４のようなフッ化物を焼結助剤として添加し、これらの混合粉末を熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）で焼結することによって、高密度化させた蛍光体セラミックスが提案されている（例えば、特許文献１０参照）。
【００１０】
【特許文献１】特公昭６２−８４７２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】米国特許第４９５８０８０号明細書（Ｉ ＣＬＡＩＭ）
【特許文献３】米国特許第５０２５１５１号明細書（ＷＨＡＴ ＩＳ ＣＬＡＩＭＥＤ ＩＳ）
【特許文献４】特開平９−１１８５９３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】Ｕ．Ｓ．Ｐ．５，０５７，６９２（特公平６−７１６５）
【特許文献６】特公昭５９−４５０２２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献７】特開昭５９−２７２８３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献８】特開昭５８−２０４０８８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献９】特開平７−１８８６５５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献１０】特開平５−０１６７５６号公報（特許請求の範囲）
【非特許文献１】Ｍ．Ｍｏｓｚｙｎｓｋｉ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，ｏｎ Ｎｕｃｌ．，Ｓｃｉ．，４４（１９９７）１０５２
【非特許文献２】Ａ．Ｌｅｍｐｉｃｋｉ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，ｏｎ Ｎｕｃｌ．，Ｓｃｉ．，４２（１９９５）２８０
【非特許文献３】Ｃ．Ｗ．Ｅ．ｖａｎ Ｅｊｉｋ，Ｎｕｃｌ．，Ｉｎｓｔｒ． ａｎｄ Ｍｅｔｈ．，Ａ４６０（２００１）１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、高い蛍光強度を有する放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成する本発明の第１の態様は、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法において、一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２（Ａは希土類元素のいずれか一種であり、Ｂは希土類元素、Ａｌ又はＧａのいずか一種であり、ＤはＡｌ又はＧａである）で表され且つ前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶とは異なるが融点が当該Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶と同一又はそれよりも１５０℃以内の範囲で低い融点を有するガーネット種結晶を用いて前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法にある。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、請求項１において、前記ガーネット種結晶が、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｈｏ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２であることを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法にある。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部が、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのうち少なくとも一種以上の元素Ｚによって置換され、（ＺｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２（０＜ｘ＜０．５）で表されるガーネット系結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法にある。
【００１５】
本発明で作製される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、ガーネット構造を有するが、Ｌｕカチオンは酸素によって八配位、Ａｌカチオンは酸素によって六面体および四面体配位され、その結晶構造が８つの化学式単位を含む単位格子当たり１６０個のイオンを持つ立方晶系の構造を有するのが好ましい。なお、本発明で作製される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、結晶が透明でかつ高い蛍光度を有するのであれば、セラミック、多結晶、単結晶などの結晶状態を問わないが、単結晶が好ましいことはいうまでもない。
【００１６】
一方、このようなＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶が放射線を吸収した際に発生する蛍光の強度を増大させ、シンチレータとしての特性を向上させるため、又は蛍光ピークをシフトさせるなどのために、必要に応じてＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部を他の元素と置換してもよい。このようにＬｕと置換できる元素は、蛍光の波長に吸収が存在しないものを用いるのが好ましい。このようなＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕと置換できる元素としては、例えば、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕとのモル比で０．０１〜１０モル％置換することができる。なお、このようにＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部を他の元素と置換すると、蛍光の強度が上昇するが、発光波長や蛍光寿命が変化する場合があるので、所望の特性に合わせて適宜選択する必要がある。
【００１７】
本発明に用いる、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部と置換する他の元素としては、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂなどの希土類元素が挙げられるが、特にＣｅが好ましい。また、ガンマ線を照射したときに発光する光の波長をシフトさせるために、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部をガドリウムＧｄ、イットリウムＹ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂなどで置換できるが、特にＧｄが好ましい。
【００１８】
本発明により製造される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、ＰＥＴ又はＴＯＦ−ＰＥＴなどの検出器のシンチレータとして使用するので、高品質、かつ均質な結晶を得る必要がある。したがって、本発明に用いる結晶育成方法としては、ベルヌーイ法、結晶引上げ法（ＣＺ法）、ブリッジマン法、熱交換法、カイロポーラス法、又は帯域溶融法（ＦＺ法）などが挙げられるが、量産性の面から、ベルヌーイ法およびＣＺ法が好ましい。また、より結晶の品質を向上させる結晶育成方法としてはＦＺ法が好ましい。以下では、ＣＺ法又はＦＺ法を用いた、本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法を説明する。
【００１９】
結晶引上げ法では、酸化ガス、不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中でＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の材料を室温からその材料の融点以上の温度まで加熱して融液とし、その融液にガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を所定の回転数と速度で引上げることによって、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製するようになっている。
【００２０】
一方、帯域溶融法では、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の材料を圧縮成形した後、酸化ガス、不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中でその材料を室温からその材料の融点以上の温度まで加熱して融液とし、その融液にガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を所定の回転数と速度で移動することによって、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製するようになっている。
【００２１】
これらの方法に用いられるガーネット種結晶は、一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２で表されるガーネット構造を有するが、前述した本発明により製造される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料と同様の立方晶系の構造を有するのが好ましい。
【００２２】
本発明のガーネット種結晶を構成する元素Ａとしては、希土類元素が好ましく、元素Ｂとしては、希土類元素、Ａｌ又はＧａが好ましく、元素Ｄとしては、Ａｌ又はＧａが好ましいが、本発明に用いるガーネット種結晶としては、特にＥｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｈｏ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２が好ましい。
【００２３】
さらに、ガーネット種結晶の融点がＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の材料の融点よりも低い場合（特に、ガーネット種結晶の融点が、その材料の融点から０〜１５０℃の範囲で低い場合が好ましい）であっても、その材料の融液にそのガーネット種結晶を接触させた後のＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶の育成速度を制御することによって、そのガーネット種結晶を本発明に用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により作製される放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料は、蛍光強度が高いため、その放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料を用いた放射線検出器は高い解像力を有するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法について具体的に説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２６】
ＣＺ法を用いた本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法は、以下のようなものである。粉末又は多結晶の希土類酸化物原料、すなわち、粉末のＬｕ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などのマトリックス用原料に、必要に応じてＣｅＯ２などを坩堝内に充填し、空気あるいは酸素などの酸化ガス、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスあるいはＮ２とＨ２との合計を基準としてＨ２が１〜２０モル％占める還元ガス雰囲気中でそれらの混合物を室温から２０５０℃程度、すなわち、それらの混合物が融解する温度まで加熱する。次に、それらの混合物が融解して融液となったのを確認した後、その融液の温度をその混合物の融点近辺に保ちながら、その融液にＹ３Ａｌ５Ｏ１２やＴｍ３Ａｌ５Ｏ１２などのガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を５〜１０ｒｐｍで回転させながら０．１〜１０ｍｍ／ｈで引上げることによって、結晶中に気泡やスキャッタリングセンターなどのないＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶が得られる。
【００２７】
同様に、ＦＺ法を用いた本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法は、以下のようなものである。粉末又は多結晶の希土類酸化物原料、すなわち、粉末のＬｕ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などのマトリックス用原料に、必要に応じてＣｅＯ２などを添加し、その混合物をゴムチューブなどに充填した後、静水圧プレスで直径１０〜２０ｍｍ、長さ５０〜２００ｍｍに圧縮成形した後、所定の温度で焼成する。次に、空気あるいは酸素などの酸化ガス、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスあるいはＮ２とＨ２との合計を基準としてＨ２が１〜２０モル％占める還元ガス雰囲気下でその混合物を２０５０℃程度、すなわち、それらの材料が融解する温度まで加熱して、その混合物が融解して融液となったことを確認した後、その融液の温度をその混合物の融点近辺に保ちながら、その融液にＹ３Ａｌ５Ｏ１２やＴｍ３Ａｌ５Ｏ１２などのガーネット種結晶を接触させ、そのガーネット種結晶を５〜１０ｒｐｍで回転させながら０．１〜１０ｍｍ／ｈの速度で引下げることによって、結晶中に気泡やスキャッタリングセンターなどのないＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶が得られる。
【００２８】
このようにして得られるＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶は、ＰＥＴやＴＯＦ−ＰＥＴ用のシンチレータとして有用である。
【００２９】
また、このようなＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を所定の寸法に切り出したシンチレータは、放射線、例えばガンマ線を吸収することにより発生する蛍光の波長に合わせた光検出器、例えば、可視光又は紫外線の光電子増倍管などの光検出器と組み合わせることにより、放射線検出器とすることができる。
【００３０】
（実施例１）ＣＺ法による放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の作製
純度９９．９９％の市販のバルク粉砕原料であるＬｕ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２とのモル比率が２．９８５ｍｏｌ％対５．００ｍｏｌ％対０．０３ｍｏｌ％からなる混合物を攪拌混合し、坩堝内に充填した。それをそのまま単結晶作成炉内に置き、Ｎ２ガスでその炉内の空気を十分に置換した後、１２時間かけて２０００℃まで加熱した。引き続き、Ｎ２雰囲気下でその混合物の温度が２０５０℃になるまで加熱して坩堝内の混合物が融解して融液になったことを確認した後に、その融液にＹＡＧからなるガーネット種結晶（融点１９４０℃）を接触させ、そのガーネット種結晶を鉛直方向に引上げ速度５〜１０ｍｍ／ｈで素早く引上げを開始し、結晶が成長していることを確認した後、引上げ速度１．５ｍｍ／ｈ、回転数１０ｒｐｍで引上げ、結晶を成長・作製した。作製した結晶は、直径３０ｍｍ、長さ約５０ｍｍで、気泡、クラック及びスッキャッタリングセンターなどがなく、黄色透明かつ高品質な、Ｃｅで賦活されたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ：ＬｕＡＧ）結晶であった。
【００３１】
（実施例２）ＦＺ法による放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の作製
純度９９．９９％の市販のバルク粉砕原料であるＬｕ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２とのモル比率が２．９８５ｍｏｌ％対５．００ｍｏｌ％対０．０３ｍｏｌ％からなる混合物を攪拌混合した。その混合物をゴムチューブに充填した後、静水圧プレスで直径１０ｍｍ、長さ８０ｍｍに圧縮成形した後、大気中１４００℃で焼成した。次に、Ｎ２雰囲気下でその混合物を２０５０℃まで加熱して、その混合物が融解して融液となったことを確認した後に、その融液にＹＡＧからなるガーネット種結晶（融点１９４０℃）を接触させ、そのガーネット種結晶を鉛直方向に引下げ速度５〜１０ｍｍ／ｈで素早く引下げを開始し、結晶が成長していることを確認した後、引下げ速度１．５ｍｍ／ｈ、回転数１０ｒｐｍで引下げ、結晶を成長・作製した。作製したガーネット結晶は、直径６ｍｍ、長さ約４０ｍｍで、気泡、クラック及びスッキャッタリングセンター等がなく、黄色透明かつ高品質なＣｅ：ＬｕＡＧ結晶であった。
【００３２】
（Ｘ線回折測定）
実施例２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶を粉末にし、Ｘ線回折測定を行った。図１及び図２に得られたＸ線回折スペクトルを示す。ここで、●はＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に掲載されているＬｕＡＧ単結晶のＸ線回折データを示す。図１及び図２に示すように、得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のＸ線回折データは、ＣｅＯ２に起因するピークはなく、ＪＣＰＤＳに掲載されているＬｕＡＧ単結晶のＸ線回折データと一致し、得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶がＣｅ：ＬｕＡＧ単結晶であることを確認した。
【００３３】
次に、実施例１及び２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のガンマ線照射によるシンチレータ特性を測定した。なお、発光量の測定条件としては、線源にＣｓ１３７を用い、光電子増倍管（浜松ホトニクス社製、Ｒ２４８６）で測定した。得られたシンチレータ特性をそれぞれ表１に、実施例２のＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光スペクトルを図３に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１に示すように、実施例１及び２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光量は、それぞれ４３０ｃｈ、４４２ｃｈであった。また、図３に示すように、実施例２で得られたＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光スペクトルは５１０ｎｍであり、その蛍光寿命は０．１μｓであった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法は、主として、Ｘ線断層撮影装置（Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｘ線ＣＴ）、陽電子放射断層撮影装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）、タイム・オブ・フライト陽電子放射断層撮影装置（Ｔｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＴＯＦ−ＰＥＴ）などの医療診断装置用の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造に用いられるが、その他、放射線検出用の各種用途の放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例２に係るＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のＸ線回析スペクトルを示す図である。
【図２】実施例２に係るＣｅ：ＬｕＡＧ結晶のＸ線回析スペクトルを示す図である。
【図３】実施例２に係るＣｅ：ＬｕＡＧ結晶の発光スペクトルを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法において、一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２（Ａは希土類元素のいずれか一種であり、Ｂは希土類元素、Ａｌ又はＧａのいずか一種であり、ＤはＡｌ又はＧａである）で表され且つ前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶とは異なるが融点が当該Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶と同一又はそれよりも１５０℃以内の範囲で低い融点を有するガーネット種結晶を用いて前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ガーネット種結晶が、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｈｏ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２であることを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部が、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのうち少なくとも一種以上の元素Ｚによって置換され、（ＺｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２（０＜ｘ＜０．５）で表されるガーネット系結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法。
【請求項１】
Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法において、一般式Ａ３Ｂ２Ｄ３Ｏ１２（Ａは希土類元素のいずれか一種であり、Ｂは希土類元素、Ａｌ又はＧａのいずか一種であり、ＤはＡｌ又はＧａである）で表され且つ前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶とは異なるが融点が当該Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶と同一又はそれよりも１５０℃以内の範囲で低い融点を有するガーネット種結晶を用いて前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ガーネット種結晶が、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｈｏ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２であることを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶を構成するＬｕの一部が、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのうち少なくとも一種以上の元素Ｚによって置換され、（ＺｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２（０＜ｘ＜０．５）で表されるガーネット系結晶を作製することを特徴とする放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１６２５１（Ｐ２００６−１６２５１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９５６３３（Ｐ２００４−１９５６３３）
【出願日】平成１６年７月１日（２００４．７．１）
【出願人】（０００２４２４２６）北辰工業株式会社 (55)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１日（２００４．７．１）
【出願人】（０００２４２４２６）北辰工業株式会社 (55)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]