[发明专利]闪烁体用石榴石型晶体和使用该石榴石型晶体的放射线检测器

说明书

技术领域

本发明涉及闪烁体用石榴石型晶体、以及使用该石榴石型晶体的放射线检测器。

背景技术

闪烁体单晶在检测γ射线、X射线、α射线、β射线、中子线等的放射线检测器中使用，这种放射线检测器在正电子放射断层摄影（PET）装置或X射线计算机断层装置（CT装置）等医疗影像装置、高能量物理领域中的各种放射线计测装置、资源勘探装置等中广泛应用。通常，放射线检测器由闪烁体和受光元件构成，所述闪烁体吸收γ射线、X射线、α射线、β射线、中子线等，并将其转换成低能量的多个光子（闪烁光），所述受光元件接收闪烁体光，并将其转换成电信号等。在采用正电子放射断层摄影法（PET）的癌症诊断中，将微量的放射性同位素混合在具有聚集在癌细胞周围的性质的葡萄糖中并事先对患者进行给药，从中发出的伽玛射线通过闪烁体转换成多个低能量光子，使用光电二极管（photodiode，PD）、硅光电倍增管（Si-PM）、或光电倍增管（PMT）、或其他的光检测器将该光子转换成电信号，再使用PC等对电信号进行数据处理，由此得到图像等信息，找到癌症的位置。伽玛射线是沿180度正相反的方向射出1对2条，在PET装置中，放射线检测器（由闪烁体和光检测器构成）排列在圆周形上，伽玛射线所照射的两个位置的闪烁体发出光，光检测器将该光转换成电信号。通过后段的电路收集所有的该电信号，再使用软件重新构建图像。在高能量物理学中的放射线检测器中，操作过程也是一样的：闪烁体将放射线转换成多个低能量光子，使用光电二极管（PD）、硅光电倍增管（Si-PM）、或光电倍增管（PMT）、或其他的受光元件将该光子转换成电信号，再使用PC等对电信号进行数据处理。

PD或Si-PM特别是在放射线检测器或成像设备中具有广泛的用途。已知有各种PD，由硅半导体构成的PD或Si-PM，其灵敏度高的波长为450～700nm，在600nm附近灵敏度最高。因此，其与在600nm附近具有发光峰波长的闪烁体组合使用。在放射线成像中，使用闪烁体阵列与光检测器阵列的组合。作为光检测器，除位置敏感型PMT以外，还可以列举：半导体光检测器的阵列即PD阵列、雪崩·光电二极管·阵列（APD阵列）、盖格模式APD阵列等。通过使用光检测器确定闪烁体阵列的哪个像素发光，可以查明放射线进入了闪烁体阵列的哪个位置。

因此，在上述的适用于放射线检测器的闪烁体中，从检测效率的角度考虑，希望其密度高且原子序数大（光电吸收比高）；从高速响应的必要性或高能量分解能的角度考虑，希望其发光量多、荧光寿命（荧光衰减时间）短。另外，闪烁体的发光波长与光检测器的检测灵敏度高的波长范围一致也很重要。

目前，作为在各种放射线检测器中应用的优选的闪烁体，有具有石榴石结构的闪烁体。具有石榴石结构的闪烁体，其具有化学性质稳定、无裂开性或潮解性、加工性优异的优点。例如，在专利文献1中记载的利用来自Pr³⁺的4f5d能级的发光的具有石榴石结构的闪烁体，其荧光寿命短至40ns左右以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/049284号小册子

发明内容

但是，在专利文献1的技术中，发光峰波长为350nm以下的短波长，与由硅半导体构成的PD或Si-PM的灵敏度高的波长不一致。

本发明是鉴于上述情况而提出的，提供一种可以适宜地适用于放射线检测器、且荧光寿命短、具有高密度、高发光量及高能量分解能的闪烁体用晶体。

根据本发明的第1个方面，提供一种以通式（1）表示的闪烁体用石榴石型晶体：

Gd_3-x-yCe_xRE_yAl_5-zGa_zO₁₂       （1）

〔式（1）中，0.0001≤x≤0.15，0≤y≤0.1，2＜z≤4.5，RE是选自Y、Yb以及Lu中的至少一种〕。