专利名称：闪烁装置以及用于生产陶瓷闪烁体本体的方法
技术领域：
本披露是针对闪烁装置、特别是用于工业应用的闪烁装置，并且涉及陶瓷闪烁体本体。
背景技术：
闪烁装置被用于多种工业应用中。例如，闪烁装置被用于油和天然气行业中的测井并且用于医学领域的成像扫描。典型地，闪烁装置包括由一种对探测伽马射线、X射线、 紫外辐射或其他辐射有效的材料所生产的闪烁体本体，如一种闪烁体晶体。这些闪烁体本体可以吸收X射线或其他辐射并且发射光。所发射的光有时可以被记录在胶片上。一般， 这些闪烁体本体被包裹在壳体或套管中，这些壳体或套管包括一个窗口以允许辐射诱发的闪烁光从该晶体包装中传送出去。该光传到一个光传感装置，如一个光电倍增管、光电二极管或另一个将从该闪烁体本体发射出的光转化为电脉冲的光敏元件。在其他应用中，可以在用于医学成像设备的成像阵列中使用多个闪烁体本体。
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。图1是一种辐射探测器装置的一个具体实施方案的图示；图2是一个框图，展示了 χ射线计算机断层扫描设备的一个具体实施方案；图3是一个流程图，展示了一种生产陶瓷闪烁体本体的方法的一个具体实施方案；并且图4是一个流程图，展示了一种生产陶瓷闪烁体本体的方法的第二个具体实施方案。在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施例方式本申请的大量创新性的传授内容将具体地参考示例性实施方案进行说明。然而， 应该理解的是，这一类别的实施方案仅提供了此处这些创新性传授内容的许多有利用途的几个实例。概括地说，本申请的说明书中所作的叙述并不必然地限制所要求的物品、系统或方法中的任何一种。此外，一些叙述内容可能适用于某些创造性特征但不适用于其他。对测井和医学成像的要求从在苛刻和快速的条件下很精确的闪烁装置中获益。根据预期的应用，可以使用不同类别的闪烁材料来生产闪烁体本体。例如，在医学成像应用如正电子发射断层扫描术(PET)中经常使用单晶氧正硅酸盐，如氧正硅酸镥钇(LYSO)。典型地，这些材料的特征为相对较高的阻止本领以及快的衰减时间。但是，通常LYSO的特征为低的光输出，并且在PET扫描应用中的性能可能遭受镥的β -衰减产生的电子发射影响。另一类别的闪烁材料包括陶瓷的稀土次硫酸盐，如氧硫化钆(GOS)。与这些单晶材料如LYSO相比，陶瓷材料如GOS可能较不昂贵。但是，陶瓷的稀土次硫酸盐的六方结构通常造成“双折射”或在晶粒间界处的光散射。其结果是，与许多单晶材料相比，此类材料是较不透明的并且展现了较小的光输出或亮度。因此，可能由陶瓷的稀土次硫酸盐与某些活化剂之间的相容性造成的闪烁体效率及亮度方面的改进典型地被由其六方结构产生的降低的透明度所减少。又一类别的闪烁材料包括陶瓷的稀土氧化物，如镥或钇的氧化物、或钆镥氧化物或钆钇氧化物。立方晶格结构给予这些材料高的透明度，这增大了它们的光输出。虽然如此，大多数陶瓷的稀土氧化物中的原子距离比陶瓷的稀土次硫酸盐要短，例如，这造成了某些快速活化剂(如铈)的非辐射性弛豫。非辐射性弛豫降低了闪烁体效率，因为该活化剂衰减而不发射可见光。因此，立方的陶瓷稀土氧化物的较短的原子距离趋向于减小闪烁体效率以及亮度，这可能是由此类材料的透明性造成的。图1示出了一种辐射探测器装置100的一个具体实施方案。该辐射探测器装置 100包括一个光敏元件101、一个光管103以及一个闪烁装置105。虽然光敏元件101、光管 103和闪烁装置105是彼此分开地展示的，但应理解的是，光敏元件101和闪烁装置105被适配为通过光管103彼此连接。在一个实施方案中，光敏元件101包括一个能够进行光谱探测和解析的装置。例如，光敏元件101可以包括一个常规的光电倍增管(PMT)、一个混杂的光检测器、或一个光电二极管。光敏元件101被适配为接收该闪烁装置105在吸收χ射线或其他辐射之后所发射出的光子，并且光敏元件101被适配为由它所接收的光子来产生电脉冲或成像信号。电子设备130可以包括一个或多个电子装置，如一个放大器、预放大器、鉴别器、 模拟至数字信号转换器、光子计数器、另一个电子装置、或它们的任何组合。光敏元件101 可以被容纳在一个管或壳体中，该管或壳体由一种能够保护与光敏元件101相关联的电子设备的材料制成，例如一种金属、金属合金、其他材料、或它们的任何组合。如所展示的，光管103布置在光敏元件101与闪烁装置105之间并且协助光敏元件101与闪烁装置105之间的光耦合。在一个实施方案中，光管103可以包括一个石英光管、塑料光管、或另一种光管。在另一个实施方案中，光管103可以包括一个硅酮橡胶界面， 该界面将闪烁装置105的一个输出窗口 119与光敏元件101的一个输入窗口在光学上相连接。在某些实施方案中，可以将多个光管置于光敏元件101与闪烁装置105之间。闪烁装置105包括容纳在一个壳体115内的一个闪烁体本体107。闪烁体本体107 可以具有不同的形状，例如矩形的形状、或包括平坦端面的圆柱体表面。将了解的是，如所希望的，对闪烁体本体107的表面精整可以是进行砂磨、抛光、研磨等等。闪烁体本体107具有一个长度，该长度从邻近光敏元件101的第一末端向远离光敏元件101的第二末端延伸。闪烁装置105还包括一个实质上环绕闪烁体本体107的反射体109。此外，闪烁装置105可以包括一个护罩(boot) 111，该护罩起到减震器的作用以防止对闪烁体本体107的损伤。护罩111可以包括一种聚合物，如硅酮橡胶、另一种材料或它们的组合。此外，闪烁装置105还可以包括一个壳体113。在一个具体实施方案中，闪烁体本体107是由一种多晶的陶瓷闪烁材料形成的一个陶瓷闪烁体本体，该闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结晶学结构。闪烁体本体107是独立式的，即，一个不含有支撑基底的、自我支撑的块体，例如与一种承载了闪烁薄膜的基底不同。该多晶的陶瓷闪烁材料的特征为一种化学组成，该化学组成可以由通式(RE) JlriO3n = Ac表示，其中RE表示该稀土元素。在一个实施方案中，η可以是大于或等于4。例如，该化学组成可以由通式(RE)4X3O12: Ac表示。在其他例子中，该化学组成可以由其他对应于阳离子不足的钙钛矿结构的化学式如通式(RE)5X4O15 = Ac表示。根据一个实施方案，该稀土元素可以包括一种镧系元素，如镥。在一个说明性实施方案中，RE表示一种单一的稀土元素。在另一个说明性实施方案中，除镥之外该多晶的陶瓷闪烁材料还可以包括另一种稀土元素。此外，该多晶的陶瓷闪烁材料包括一种四价元素，由X表示，如铪。例如，闪烁体本体107可以包括一种稀土铪酸盐(或稀土铪氧化物) ((RE) 4Hf3012)，如铪酸镥 Lu4Hf3O1215如该通式中所表示的，该多晶的陶瓷闪烁材料的化学组成还包括一种活化剂Ac。 该活化剂使得闪烁体本体107在吸收伽马辐射、χ射线、紫外辐射或其他辐射之后发射出可见光。该活化剂可以包括一种稀土元素，如一种镧系元素。例如，该活化剂可以包括铈、铕、 镨、钐、铽、或镱。在另一个实施方案中，该活化剂可以包括钛。在一个说明性实施方案中， 该活化剂占该多晶的陶瓷闪烁材料的小于或等于约百分之十(10% )，如该多晶的陶瓷闪烁材料的小于或等于约百分之五(5% )或者小于或等于约百分之二 )。在一个说明性实施方案中，该陶瓷闪烁体本体107可以具有的特征为从约1 μ m至约100 μ m的粒径。此外，闪烁体本体107的特征还可以是大于理论密度的98% (如大于或等于其99. 9% )的一个密度。此外，闪烁体本体107的特征还可以是在一个闪烁体本体厚度下大于总透射率的百分之五十的(50% ) 一个光学透射率，这个厚度在最大发射波长下阻止了大于98%的χ射线或其他辐射。此外，闪烁体本体107的特征可以是小于Ims的衰减时间。闪烁体本体107的特征还可以是高的阻止本领，如具有大于约62(如大于或等于 68)的原子序数(eff Z)。图2展示了 χ射线扫描设备200、如χ射线计算机断层术(CT)设备的一个具体实施方案。该X射线扫描设备200包括多个闪烁装置或像素的一个阵列202、以及一个分段的光检测器210。χ射线扫描设备200还包括一个χ射线源206，该源被适配为例如以一种扇形或锥形图案发射出χ射线204。χ射线源206和闪烁装置的阵列202可以被适配为绕着一个物体208旋转。例如，χ射线源206和阵列202可以被适配为，实质上沿着一个绕着物体208而定中心的圆并且以基本相同的速率彼此相反地旋转。在一个具体实施方案中，阵列202中的每个像素包括一个闪烁体本体。每个闪烁体本体被适配为吸收该χ射线源206所发射的χ射线204并且发射闪烁光214，该闪烁光进入该分段的光检测器210中。该分段的光检测器210被适配为，测量从每个像素接收到的闪烁光214并且确定特定的闪烁光是从哪一个像素接收到的。该分段的光检测器210被适配为，基于阵列202中各个像素从不同角度发射的闪烁光的量而产生出信号并且将这些信号送至计算装置212。计算装置212被适配为基于从分段的光检测器210接收的这些信号来构造物体208的一个图像。阵列202中的每个像素包括由一种多晶的陶瓷闪烁材料形成的一个独立式的陶瓷闪烁体本体，该闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿晶体结构。该多晶的陶瓷闪烁材料的特征为一种化学组成，该化学组成可以由通式(RE)nXn_An:Ac表示，其中RE表示该稀土元素。在一个实施方案中，η可以是大于或等于4。根据一个实施方案，该稀土元素可以包括一种镧系元素，如镥。在另一个说明性实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料可以包括多种稀土元素，如镥以及另一种稀土元素。此外，该多晶的陶瓷闪烁材料包括一种四价元素，由X表示，如铪。例如，阵列202中的每个闪烁体本体可以包括一种稀土铪酸盐(或稀土铪氧化物)((RE)4Hf3O12)，如铪酸镥Lu4Hf3O1215如该通式中所表示的，该多晶的陶瓷闪烁材料的化学组成还包括一种活化剂Ac。 该活化剂可以包括一种稀土元素，如一种镧系元素。例如，该活化剂可以包括铈、铕、镨、钐、 铽、或镱。在另一个实施方案中，该活化剂可以包括钛。在一个说明性实施方案中，该活化剂占该多晶的陶瓷闪烁材料的小于或等于约百分之十(10% )，如该多晶的陶瓷闪烁材料的小于或等于约百分之五(5% )或者小于或等于约百分之二 )。在一个说明性实施方案中，阵列202中的每个闪烁体本体的特征可以是从约1 μ m 至约100 μ m的粒径。此外，阵列202中的每个闪烁体本体的特征还可以是大于理论密度的 98% (如大于或等于其99. 9% )的一个密度。此外，阵列202中的每个闪烁体本体的特征可以是大于约百分之五十(50%)的光学透射率。此外，阵列202中的每个闪烁体本体的特征可以是小于Ims的衰减时间。阵列202中的每个闪烁体本体的特征还可以是高的阻止本领，如具有大于约62 (如大于或等于68)的原子序数(eff Z)。图3是一个流程图，展示了一种生产陶瓷闪烁体本体的方法的一个具体实施方案。在框300处，通过将一种稀土元素前体与一种铪前体和一种活化剂(Ac)前体(如钛前体或另一种活化剂前体)进行混合而制备一种前体溶液。在一个说明性实施方案中，该稀土元素前体包括一种镥前体，如硝酸镥(Lu(NO3)3)或氯化镥(LuCl3)。该铪前体包括氯化铪 (HfCl4)、硝酸铪(Hf(NO3)4)或它们的组合。移至框302，制备了一种沉淀剂溶液。该沉淀剂溶液可以包括氢氧化铵(NH4OH)、 碳酸氢铵(NH4HCO3)、或它们的组合。可替代地，该沉淀剂溶液可以包括草酸(H2C2O4)15前进至框304，将该前体溶液滴加到该沉淀剂溶液(或反之亦然)中以形成一种沉淀物。在一个说明性实施方案中，可以在添加该前体溶液之后将该溶液覆盖并且允许其静置以便允许沉淀物沉降。继续来到框306，将沉淀物过滤并洗涤，并且得到了一个沉淀物湿饼。例如，可以使用去离子水洗涤该沉淀物直至得到残留离子的、所希望的导电值。在另一个实例中，也可以用乙醇洗涤该沉淀物以防止干燥过程中的附聚。前进至框308，将该沉淀物湿饼进行干燥以得到一个沉淀物干饼。在框310处，在例如空气、氩气或氮气中煅烧该沉淀物干饼以得到一种闪烁粉末，该闪烁粉末包括一种掺杂有该活化剂的稀土铪酸盐并且具有一种阳离子不足的钙钛矿结构。该多晶的陶瓷闪烁材料可以由化学组成(RE)nHflriO3n = Ac表示，其中η是大于或等于4。例如，该多晶的陶瓷闪烁材料可以由化学组成Lu4Hf3O12 = Ti表示。移至框312，可以将煅烧过的粉末成型为陶瓷闪烁体本体，其方式为首先将该粉末模压成球粒并且然后将这些球粒进行冷等静压。前进至框314，烧结这些压制过的球粒以得到烧结的样品，并且对每个烧结的样品进行热等静压。前进至框316，在一个具体实施方案中，将各个样品进行空气退火以改进透明性。该方法在318处结束。图4是一个流程图，展示了一种生产陶瓷闪烁体本体的方法的第二个具体实施方案。在框400处，通过将一种稀土元素前体与一种铪前体和一种活化剂(Ac)前体(如钛前体或另一种活化剂前体)进行混合而制备一种前体溶液。移至框402，向该溶液中加入一种燃烧燃料。该燃烧燃料可以包括例如甘油、脲、胼、烃、或它们的任意组合。前进至框404，将该溶液加热至燃烧热以得到一种沉淀物，该沉淀物包括含一种稀土铪酸盐和该活化剂的一种闪烁粉末。在一个实施方案中，可以煅烧该沉淀物。在另一个实施方案中，该闪烁粉末可以不经煅烧而得到。该闪烁粉末包括掺杂有该活化剂的稀土铪酸盐并且具有一种阳离子不足的钙钛矿结构。在一个实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料可以由化学组成(RE)nHflriO3n = Ac表示，其中η是大于或等于4。例如，该多晶的陶瓷闪烁材料可以由化学组成Lu4Hf3O12 = Ti表示。移至框406，可以将该粉末成型为陶瓷闪烁体本体，其方式为首先将该粉末模压成球粒并且然后将这些球粒进行冷等静压。前进至框408，烧结这些压制过的球粒以得到烧结的样品，并且对这些烧结的样品进行热等静压成形。前进至框410，在一个具体实施方案中，将这些样品进行空气退火以改进透明性。该方法在412处结束。鍾在一个实例中，使用硝酸镥溶液(63. 6%的硝酸镥、36. 4%的水)作为稀土元素前体制备了一种前体溶液。由干的二氯氧化铪(HfOCl2)晶体制备了一种浓度为0. IM的铪前体。将硝酸钛用于该活化剂前体。将化学计量比例的镥、铪、和钛前体进行混合以形成该前体溶液。使用一种草酸(C2O4H2)溶液制备了一种浓度为0. 28Μ草酸的沉淀剂溶液。使用氢氧化铵(NH4OH)将ρΗ增加至9. 0。使用了足以提供C2O4与Lu之比为5 1的一个量值的草酸溶液，使得过量的OH足以沉淀出HfO。将该前体溶液滴加到沉淀剂溶液中以形成一种沉淀物。在添加该前体之后，将该溶液覆盖并允许其静置直到沉淀物沉降出。从溶液中过滤出该沉淀物并用去离子水洗涤。将沉淀物湿饼在约60°C的烘箱中干燥以去除水和NH4OH,并且在空气中在1500°C 下将干燥过的滤饼煅烧6小时以便形成具有Lu4Hf3O12 Ti组成的一种多晶的陶瓷闪烁材料。将煅烧过的粉末成型为陶瓷闪烁体本体，其方式为首先将该粉末模压成约12mm 直径的球粒并然后将这些球粒冷等静压成形至30ksi (2. 07xl08Pa)。然后将压制过的球粒在空气中在1500°C与1600°C之间的温度下烧结3小时。然后将每个烧结的样品在1400°C 与1600°C之间在氩气中以30ksi热等静压1小时，以产生一种陶瓷的闪烁体本体。发现该粉末闪烁材料的特征可以影响所生成的闪烁体本体的密度和透明性。某些现有方法的目标是生产出具有均勻分布的、直径在l-5nm等级上的极小颗粒的粉末，而其他现有方法将大的(例如，大于500nm)与小的(l-5nm)尺寸进行混合来尝试填充颗粒之间的任何空隙。然而，已发现具有在IOnm与500nm之间的基本上球形的颗粒、以及窄地粒度分布的一种粉末是有利的。例如，可以使用具有基本上球形的颗粒(其中，至少百分之九十的颗粒具有在约50nm与约250nm之间的尺寸，如约66nm至约220nm)的一种粉末闪烁材料来生产具有增大的密度和透明性的一种闪烁体本体。例如，该闪烁体本体的特征可以是大于理论密度的98% (如大于或等于其99. 9%)的一个密度。在另一个实例中，该闪烁体本体的特征可以是在一个闪烁体本体厚度下大于总透光率百分之五十(50%)的一个光学透射率，这个厚度在最大发射波长下阻止了大于98%的χ射线或其他辐射。根据在此说明的实施方案，提供了一种闪烁装置，该闪烁装置包括一个独立式陶瓷闪烁体本体，该闪烁体本体包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素，并且该闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。该多晶的陶瓷闪烁材料的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构，其中出现了 AO3层的六方式的而非立方式的堆积。与理想的钙钛矿组合物相比(例如，ABO3组合物)，B-位点的空位造成了这些层间的角共享和面共享，这扭曲了立方晶格结构。在一个具体实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料包括掺杂有一种活化剂的一种稀土铪酸盐(如铪酸镥)，该活化剂包括一种第二稀土元素或钛。作为一种多晶的陶瓷闪烁材料，铪酸镥的相对较高的密度促成了其相对较高的阻止本领。即，与较低密度的材料相比，该多晶的陶瓷闪烁材料能够吸收更高比例的辐射，如伽马射线或X射线。此外，铪酸镥与“快速”活化剂(如铈、钕、铕、铽、钛以及其他活化剂)是相容的，这造成了受激发的价电子的快速衰减，这些受激发的价电子在它们从一个较高能态移至一个较低能态时发射出光子。快速活化剂在CT和其他医学成像应用中是必需的，其中尽管扫描时间短，但计数了大数目的单独的脉冲。陶瓷材料的特征可以是低于其他闪烁材料的生产成本。尽管如此，足够透明而允许受激发的价电子所发射的可见光从晶体传到用于测量的光敏元件的这些陶瓷闪烁体本体可能是难以生产的。在希望高密度晶体的情况下尤其是如此。已经发现，通过共沉淀来形成包含稀土铪酸盐和掺杂剂的粉末使得能够通过使用陶瓷法(如烧结、热锻造、热压、或其他陶瓷烧制方法)来生产多晶陶瓷闪烁体本体。此类陶瓷展现了良好的阻止本领和光输出ο在此描述的这些实施方案的展示旨在提供对不同的实施方案的结构的一般理解。 这些展示并非旨在用作对在此描述的这些结构或方法的所有元件和特征的一种全面描述。 在回顾本披露时，本领域技术人员可能清楚许多其他的实施方案。可以使用其他实施方案， 并且可以从本披露中衍生出其他实施方案，使得不背离本披露的范围即可进行结构上和逻辑上的代换与变更。此外，这些展示仅是表示性的并且可以不按比例绘制。可以对这些展示中的某些比例进行扩大，而对其他比例进行最小化。因此，本披露内容和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。根据一个第一方面，一种闪烁装置包括一个独立式陶瓷闪烁体本体，该闪烁体本体包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素。该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。该多晶的陶瓷闪烁材料的化学组成可以由通式(RE)nXlriO3n = Ac表示，其中RE表示该稀土元素并且Ac表示一种活化剂。在一个实施方案中，η是大于或等于四。例如，该化学组成可以由通式(RE)4X3O12 = Ac表示。在一个具体实施方案中，RE表示一种单一的稀土元素。该单一的稀土元素可以是一种镧系元素，如镥。在另一个具体实施方案中，X表示一种四价元素，如铪。在这个实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料的化学组成可以由通式(RE) 4Hf3012 Ac表示。在第一方面的另一个实施方案中，该活化剂可以包括一种第二稀土元素，如一种镧系元素。例如，该活化剂可以包括铈、镨、钕、铕、铽、钬、或镱。在另一个实施方案中，该活化剂可以包括钛。该多晶的陶瓷闪烁材料可以包括基于摩尔百分比小于或等于约百分之十 (10%)的该活化剂。根据一个第二方面，一种辐射探测器装置包括一个光敏元件，该光敏元件被适配为接收来自一个闪烁体装置的光，该闪烁体装置包括一个独立式陶瓷闪烁体本体，该闪烁体本体包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素。该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。在一个实施方案中，该闪烁体本体的特征为大于理论密度的百分之九十八 (98% )的一个密度。此外，该陶瓷闪烁体本体的特征可以是从约Iym至约IOOym的粒径。此外，该闪烁体本体的特征可以是大于约62 (如大于或等于68)的原子序数(eff Z)。 在一个实例中，该多晶的陶瓷闪烁材料包括铪酸镥(Lu4Hf3O12)。根据一个第三方面，一种用于生产独立式陶瓷闪烁体本体的方法包括制备含一种稀土元素前体、一种铪前体和一种活化剂(Ac)前体的一种前体溶液，从该溶液得到一种沉淀物，并且煅烧该沉淀物以得到一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种掺杂有该活化剂的稀土铪酸盐并且具有一种阳离子不足的钙钛矿结构。在一个实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料是一种粉末。在第三方面的另一个实施方案中，该方法包括向该溶液中加入一种沉淀剂以得到该沉淀物。例如，该沉淀剂可以包括草酸。可替代地，该方法可以包括向该溶液中添加一种可燃性燃料并且将该溶液加热至燃烧热以得到该沉淀物。该可燃性燃料可以包括甘油、脲、 胼、或烃中的至少一种。在第三方面的一个进一步的实施方案中，该稀土元素前体可以包括氯化镥或硝酸镥中的至少一种。此外，该铪酸盐前体可以包括氯化铪(HfCl4)或硝酸铪(Hf(NO3)4)中的至少一种。在一个说明性实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料由通式(RE)4Hf3O12:Ac表示。在一个第四方面，一种陶瓷闪烁粉末包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素，其中，该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。在第四方面的一个实施方案中，该多晶的陶瓷闪烁材料包括多个基本上球形的颗粒，并且其中这些颗粒中的至少百分之九十的特征为从约50nm至约250nm的粒径。例如， 这些颗粒的至少百分之九十的特征可以是从约66nm至约220nm的粒径。在以上的附图详细说明部分中，为了使披露精简而可能将不同的特征集合在一起或者在一个单个的实施方案中描述。本披露不得被解释为反映了一种意图，即提出权利要求的实施方案要求的特征多于在每一项权利要求中清楚引述的特征。相反，如以下的权利要求反映出，发明主题可以是针对少于任何披露的实施方案的全部特征。因此，以下的权利要求被结合在附图的详细说明之中，而每一项权利要求自身独立地限定了分别提出权利要求的主题。以上披露的主题应当被认为是示意性的、而非限制性的，并且所附权利要求是旨在涵盖落在本披露主题的真正精神和范围内的所有此类变更、增强以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本披露主题的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应受以上详述的说明所约束或限制。
权利要求
1.一种闪烁装置，包括一个独立式陶瓷闪烁体本体，该闪烁体本体包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素，其中，该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。
2.一种辐射探测器装置，包括 一个光敏元件；以及一个连接到该光敏元件上的闪烁体装置，该闪烁体装置包括一个独立式陶瓷闪烁体本体，该闪烁体本体包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素，其中，该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。
3.—种陶瓷闪烁粉末，包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素， 其中，该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。
4.如权利要求3所述的陶瓷闪烁粉末，其中，该多晶的陶瓷闪烁材料包括多个基本上球形的颗粒并且其中这些颗粒中的至少百分之九十的特征为从约50nm至约250nm的粒径。
5.如权利要求4所述的陶瓷闪烁粉末，其中，这些颗粒中的至少百分之九十的特征为从约66nm至约220nm的粒径。
6.如权利要求1所述的闪烁装置，如权利要求2所述的辐射探测器，或者如权利要求3、4或5所述的陶瓷闪烁粉末，其中，该多晶的陶瓷闪烁材料的化学组成由通式(RE) JlriO3n = Ac表示，其中，RE表示该稀土元素并且Ac表示一种活化剂。
7.如权利要求6所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中η是大于或等于四。
8.如权利要求7所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该化学组成由通式(RE) J3O12 Ac 表示。
9.如权利要求6所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中RE表示一种单一的稀土元素。
10.如权利要求9所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该单一的稀土元素是一种镧系元素。
11.如权利要求10所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该单一的稀土元素是镥。
12.如权利要求6所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中X表示一种四价元素。
13.如权利要求12所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中X表示铪。
14.如权利要求13所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该化学组成由通式(RE)4Hf3O12 = Ac 表示。
15.如权利要求6所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该活化剂包括一种第二稀土元素。
16.如权利要求15所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该活化剂包括铈、镨、钕、铕、铽、钬或镱中的至少一种。
17.如权利要求15所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该活化剂包括钛。
18.如权利要求15所述的闪烁装置、辐射探测器、或陶瓷闪烁粉末，其中该多晶的陶瓷闪烁材料包括基于摩尔百分比小于或等于百分之十(10%)的该活化剂。
19.如权利要求1所述的闪烁装置或如权利要求2所述的辐射探测器，其中该闪烁体本体的特征为大于理论密度的百分之九十八(98% )的一个密度。
20.如权利要求1所述的闪烁装置或如权利要求2所述的辐射探测器，其中该闪烁体本体的特征为从约ι μ m至约100 μ m的粒径。
21.如权利要求1所述的闪烁装置或如权利要求2所述的辐射探测器，其中该闪烁体本体的特征为大于或等于约68的粒原子序数(eff Z)。
22.如权利要求1所述的闪烁装置，如权利要求2所述的辐射探测器，或者如权利要求 3、4或5所述的陶瓷闪烁粉末，其中该多晶的陶瓷闪烁材料包括铪酸镥(Lu4Hf3O12)。
23.一种用于生产独立式陶瓷闪烁体本体的方法，该方法包括制备含有一种稀土元素前体、一种铪前体和一种活化剂(Ac)前体的一种前体溶液； 从该溶液得到一种沉淀物；并且煅烧该沉淀物以得到一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种掺杂有该活化剂的稀土铪酸盐并且具有一种阳离子不足的钙钛矿结构。
24.如权利要求23所述的方法，其中该多晶的陶瓷闪烁材料是一种粉末。
25.如权利要求23所述的方法，其中，该沉淀物是使用一种沉淀剂从该溶液得到的。
26.如权利要求25所述的方法，其中，该沉淀剂包括草酸、碳酸氢铵、或氢氧化铵中的至少一种。
27.如权利要求23所述的方法，进一步包括向该溶液中添加一种可燃性燃料并且将该溶液加热至燃烧热以得到该沉淀物。
28.如权利要求27所述的方法，其中，该可燃性燃料包括甘油、脲、胼、或烃中的至少一种。
29.如权利要求23所述的方法，其中，该稀土元素前体包括氯化镥(LuCl3)或硝酸镥 (Lu(NO3)3)中的至少一种。
30.如权利要求23所述的方法，其中，该铪前体包括氯化铪(HfCl4)或硝酸铪 (Hf(NO3)4)中的至少一种。
31.如权利要求23所述的方法，其中该多晶的陶瓷闪烁材料由化学式(RE)4Hf3O12= Ac 表不。
全文摘要
一种闪烁装置，包括一个独立式陶瓷闪烁体本体，该闪烁体本体包括一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种稀土元素，其中，该多晶的陶瓷闪烁材料实质上的特征为一种阳离子不足的钙钛矿结构。一种用于生产独立式陶瓷闪烁体本体的方法包括制备含一种稀土元素前体、一种铪前体和一种活化剂(Ac)前体的一种前体溶液，从该溶液得到一种沉淀物，并且煅烧该沉淀物以得到一种多晶的陶瓷闪烁材料，该闪烁材料包括一种掺杂有该活化剂的稀土铪酸盐并且具有一种阳离子不足的钙钛矿结构。
文档编号G01T1/202GK102326097SQ200980151435
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月24日 优先权日2008年12月30日
发明者A·B·哈迪, A·坎-哈拉利, B·维阿纳, N·派特尼, Q·陈, X·彭 申请人:中央科学研究中心, 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司