輻射探測用的碘化物閃爍體的制作方法
【專利說明】福射探測用的碩化物閃爍體
[0001] 本申請是申請號為201110159547.2、申請日為2011年5月10日的發明專利申請的 分案申請。 障]對相關申請的交叉引用 本申請要求2010年5月10日提交的美國臨時申請序列號61/332,945的權益。本申請也 設及共同受讓的與本申請同日提交的名為"福射探測用的氯化物閃爍體（CHLORIDE SCINTILLATOR FOR RADIATION DETECTIONr的非臨時美國專利申請，并要求于2010年5月 10日提交的美國臨時申請序列號61/332,972和與本申請同日提交的名為"福射探測用的面 化物閃爍體化ALIDE SCINTILLATOR FOR RADIATION DETECTIONr的非臨時美國專利申請 的權益，并要求于2010年5月10日提交的美國臨時申請序列號61/332,934的權益。所有申請 在此引入作為參考。
技術領域
[0003] 本公開內容設及用于在安全成像、醫學成像、顆粒物理學W及其它應用中探測電 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 公開內容特別設及艦化物閃爍體材料。某些方案也設及運些閃爍體材料的具體組合物、其 制備方法W及利用運些閃爍體材料作為組分的設備。
【背景技術】
[0004] 閃爍體材料（其對沖擊福射（impinging radiation)如X-射線、丫-射線和熱中子 福射和帶電粒子產生響應發出光脈沖）用于探測器中，運些探測器在醫學成像、顆粒物理 學、地質勘探、安全和其它相關領域有廣泛的應用。關于選擇閃爍體材料的考慮一般包括但 不限于亮度(1皿inosity)、衰減時間和發射波長。
[0005] 雖然已經制備了許多種閃爍體材料，但仍一直需要更優的閃爍體材料。
【發明內容】
[0006] 本公開內容通常設及艦化物閃爍體材料和制備運些閃爍體材料的方法。在一個方 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。更特別的實例包括單晶 CsSri-瓜ixl3、Cs3S；Ti-xE：Uxl5 和 CsSr2(i-x)E；U2xl5。
[0007] 本公開內容的另一方面設及制備具有上述組成的氯化物閃爍體材料的方法。在一 個實施例中，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，其中將包含所 合成的化合物的密封安飯W受控的速度從熱區域至冷區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] 本公開內容的另一方面設及使用包含上述閃爍體材料之一的探測器進行成像的 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標準樣品在波段 11〇.100);所述譜使用13元3丫-射線源(662 1?5￥)測量。
[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間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫- 射線源(662 keV)測量。
[0014]圖6示出了 CsSr2(i-x)Eu2xI日晶體的閃爍衰減時間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫-射線源(662 keV)測量。
[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間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫- 射線源(662 keV)測量。
[0017]圖9示出了 CsSr2(i-x)Eu2山晶體的閃爍衰減時間譜，其中x=0.01;所述譜使用i37Cs 丫-射線源(662 keV)測量。
【具體實施方式】 [001引 I.概述 無機閃爍體通常用于核和高能物理研究、醫學成像、國±安全W及地質勘探。運些材料 一般對于探測具有充分的阻止能力、高亮度、室溫下高光譜能量分辨率W及短衰減時間。
[0019] 面化物閃爍體的耐久性(viabi 1 ity)已經，并且連續，被觀測。例如，Ce3+滲雜的 LaBn是安全應用中的最好且最普遍使用的閃爍體之一。另一個例子為，Eu2+滲雜的Srl2表 現出大約85000個光子/MeV的高光輸出和大約4%的能量分辨率。
[0020] 本公開內容設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 運些閃爍體材料的方法。在一個方案中，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 別的實例包括 CsS;ri-xE：Uxl3、Cs3S;ri-xE：Uxl5 和 CsSr2(i-x)E：U2xl5。
[0021] 本公開內容的另一方面設及制備具有上述組成的氯化物閃爍體材料的方法。在一 個實例中，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，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 域至冷區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]本公開內容的另一方面中，上述閃爍體材料用于通過閃爍進行福射探測。例如，福 射探測器能包括上述閃爍體，其響應于沖擊福射產生光子。閃爍體光禪合到光子探測器，如 光電倍增管(PMT)，其經設置W接收通過閃爍體產生的光子，且適于產生指示光子生成的信 號。運種探測器可用于例如安全檢查和醫學診斷成像的應用。
[00剖 II.實施例配置 (a)閃爍體晶體生長 在一個方案中，生長上述單晶艦化物。首先，制備CsI、Srl2、Eul2其他稀±艦化物，并在 純氮氣氛圍下載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）。經載入的安飯然后連接至真空系統。在石英安飯內 的真空被抽空達到至少lXl(T6mBar后，利用氨焰密封。用垂直梯度凝固（VGF)技術生長 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 生長單晶。用Mellen 24-區Sunfire電動力學梯度烙爐（Mellen 24-zone Sunfire Electro-Dynamic Gradient furnace)實現垂直轉變溫度梯度。熱梯度W0