JP5505782B2 - Fluorescent material, scintillator and radiation detector using the same - Google Patents
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Description
本発明は、Ｘ線等の放射線を吸収し発光する蛍光材料、それを用いたシンチレータ並びに放射線検出器に関するものである。 The present invention relates to a fluorescent material that absorbs and emits radiation such as X-rays, a scintillator using the same, and a radiation detector.
Ｘ線診断装置の一つにＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）がある。このＣＴは扇状のファンビームＸ線を照射するＸ線管と、多数のＸ線検出素子を併設したＸ線検出器とで構成される。該装置は、Ｘ線検出器に向けてＸ線管からファンビームＸ線を照射し、１回照射を行うごとに断層面に対して例えば角度を１度ずつ変えていくことによってＸ線吸収データを収集する。その後、このデ−タをコンピュータで解析することによって断層面個々の位置のＸ線吸収率を算出し、その吸収率に応じた画像を形成するものである。 One of X-ray diagnostic apparatuses is X-ray CT (Computed Tomography). This CT is composed of an X-ray tube that radiates a fan-shaped fan beam X-ray and an X-ray detector provided with a large number of X-ray detection elements. The apparatus irradiates a fan beam X-ray from an X-ray tube toward an X-ray detector, and changes X-ray absorption data by changing the angle, for example, by 1 degree with respect to the tomographic plane every time irradiation is performed. To collect. Thereafter, the data is analyzed by a computer to calculate the X-ray absorption rate at each position of the tomographic plane, and an image corresponding to the absorption rate is formed.
従来からこのＸ線検出器としてはキセノン（Ｘｅ）ガス検出器が用いられてきている。このキセノンガス検出器はガスチャンバにキセノンガスを封入し、多数配列した電極間に電圧を印加すると共にＸ線を照射すると、Ｘ線がキセノンガスを電離し、Ｘ線の強度に応じた電流信号を取り出すことができ、それにより画像が構成される。しかし、このキセノンガス検出器では高圧のキセノンガスをガスチャンバに封入するため厚い窓が必要であり、そのためＸ線の利用効率が悪く感度が低いという問題があった。また、高解像度のＣＴを得るためには電極板の厚みを極力薄くする必要があり、そのように電極板を薄くすると外部からの振動によって電極板が振動しノイズが発生するという問題があった。 Conventionally, a xenon (Xe) gas detector has been used as the X-ray detector. This xenon gas detector encloses a xenon gas in a gas chamber, applies a voltage between a large number of arranged electrodes, and irradiates X-rays. Can be retrieved, thereby constructing an image. However, this xenon gas detector requires a thick window to enclose high-pressure xenon gas in the gas chamber, so that there is a problem that the utilization efficiency of X-rays is poor and the sensitivity is low. In addition, in order to obtain a high-resolution CT, it is necessary to reduce the thickness of the electrode plate as much as possible. If the electrode plate is thinned as such, there is a problem that the electrode plate vibrates due to external vibration and noise is generated. .
一方、ＣｄＷＯ４単結晶、（Ｙ、Ｇｄ）２Ｏ３：Ｅｕ、Ｐｒ組成のセラミックス、及びＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆ組成のセラミックス（以下ＧＯＳ：Ｐｒと称する）、或いは酸化ガドリニウム、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化セリウムを主成分としたガーネット構造を有する酸化物（以下ＧＧＡＧ：Ｃｅと称する）の多結晶セラミックスなどの蛍光材料を用いたシンチレータと、シリコンフォトダイオードを組み合わせたＸ線検出器が開発され、既に実用化されている。このＸ線検出器においては、シンチレータがＸ線を吸収すると発光し、この光をシリコンフォトダイオードが検出することによってＸ線を検出する。この際、シンチレータとなる蛍光材料は、母材中に添加された発光元素が作り出すエネルギ準位に応じた波長の光を発光する。この波長が５００ｎｍ以上の可視光である場合に、シリコンフォトダイオードの検出効率が良いため、特に感度の高いＸ線検出器となる。なお、蛍光材料の記載方法として、組成式中、：をはさんで左側に母材を、右側に発光イオンを記載した。これらの材料を用いたＸ線検出器では、Ｘ線検出素子を小型化し、チャンネル数を増やすことが容易であることから、キセノンガス検出器よりも解像度の高い画像を得ることが可能となる。こうした蛍光材料に要求される一般的な点としては、材料の均一性が高く、Ｘ線特性のばらつきが小さいこと、放射線劣化が小さいこと、温度など環境の変化に対して発光特性の変化が少ないこと、加工性が良く、加工劣化が小さいこと、吸湿性・潮解性がなく、化学的に安定であることなどが挙げられる。 On the other hand, CdWO 4 single crystal, (Y, Gd) 2 O 3 : Eu, Pr ceramics, and Gd 2 O 2 S: Pr, Ce, F ceramics (hereinafter referred to as GOS: Pr), or gadolinium oxide X-ray combined with a silicon photodiode and a scintillator using a fluorescent material such as polycrystalline ceramics of an oxide having a garnet structure (hereinafter referred to as GGAG: Ce) mainly composed of gallium oxide, aluminum oxide, and cerium oxide Detectors have been developed and are already in practical use. In this X-ray detector, when the scintillator absorbs X-rays, light is emitted, and this light is detected by a silicon photodiode to detect X-rays. At this time, the fluorescent material serving as the scintillator emits light having a wavelength corresponding to the energy level created by the light emitting element added to the base material. When this wavelength is visible light of 500 nm or more, the detection efficiency of the silicon photodiode is good, so that the X-ray detector is particularly sensitive. In addition, as a description method of the fluorescent material, in the composition formula, a base material is described on the left side with a sandwiched between: luminescent ions on the right side. In the X-ray detector using these materials, it is easy to reduce the size of the X-ray detection element and increase the number of channels, so that it is possible to obtain an image with higher resolution than the xenon gas detector. General points required for such fluorescent materials are high uniformity of materials, small variation in X-ray characteristics, small radiation deterioration, and little change in emission characteristics with respect to environmental changes such as temperature. In addition, there are good workability, small processing deterioration, no hygroscopicity and deliquescence, and chemical stability.
こうしたＸ線検出器においては、Ｘ線の吸収に応じてシンチレータが発する光の強度（発光強度）が高いほど高感度となる。発光強度を大きくするためにはＸ線を充分に吸収する必要がある。また、この吸収が小さいと、シンチレータを透過するＸ線量が増加し、シリコンフォトダイオードのノイズ源となり、感度の低下の一因となる。シンチレータを透過するＸ線量を減らすためにはシンチレータを厚くする必要があるが、そうすると、Ｘ線検出素子の小型化ができず、コストが増加する。従って、薄い蛍光材料で充分なＸ線吸収をするためには、Ｘ線吸収係数が大きいことが必要である。また、蛍光材料中におけるこの光の透過率が低いと、発生した光のうちシリコンフォトダイオードまで届かなくなるものが増えるため、実質的に発光強度は低下する。従って、発光強度を高くするためには、シンチレータとして用いる蛍光材料には、（１）Ｘ線の吸収係数が大きいこと、（２）発光する光の透過率が高いことが要求される。 In such an X-ray detector, the higher the intensity (light emission intensity) of light emitted by the scintillator in accordance with X-ray absorption, the higher the sensitivity. In order to increase the emission intensity, it is necessary to sufficiently absorb X-rays. In addition, if this absorption is small, the X-ray dose that passes through the scintillator increases, which becomes a noise source of the silicon photodiode, which causes a decrease in sensitivity. In order to reduce the X-ray dose transmitted through the scintillator, it is necessary to increase the thickness of the scintillator. However, in this case, the X-ray detection element cannot be reduced in size and the cost increases. Therefore, in order to sufficiently absorb X-rays with a thin fluorescent material, it is necessary that the X-ray absorption coefficient is large. Further, when the transmittance of this light in the fluorescent material is low, the amount of generated light that does not reach the silicon photodiode increases, so that the emission intensity substantially decreases. Therefore, in order to increase the emission intensity, the fluorescent material used as the scintillator is required to have (1) a large X-ray absorption coefficient and (2) a high transmittance of emitted light.
また、Ｘ線ＣＴには、解像度の向上、すなわちＸ線検出素子の小型化と、体動の影響を少なくするため走査時間の短縮が必要とされている。この場合、一つのＸ線検出素子における積分時間は短くなり、積分時間中に吸収するＸ線総量は低下することになるため、発光効率が高い（発光強度が大きい）ことが必要である。さらに、Ｘ線検出素子の時間分解能を上げるためには、Ｘ線照射停止後の発光（残光）が瞬時に小さくなることが必要となる。このためには、発光の減衰時定数及び残光が小さいことが必要である。ここで、発光の減衰時定数とは、Ｘ線照射を停止し、発光強度がＸ線照射中の発光強度の１／ｅになるまでの時間であり、残光とは、Ｘ線照射を停止し一定時間経過後の発光強度の、Ｘ線照射中の発光強度に対する比率を表す。減衰が完全に指数関数的であれば、減衰時定数が小さければ必然的に残光も低くなるが、実際には残光の減衰は指数関数的ではない。そのため、残光を小さくして高性能のＸ線ＣＴを得るためには、減衰時定数および残光が共に小さい蛍光材料を用いることが必要となる。従来使用されている各種蛍光材料における、発光強度と減衰時定数及び３０ｍｓ後の残光について表１に示す。 Further, X-ray CT is required to improve the resolution, that is, to reduce the size of the X-ray detection element and to shorten the scanning time in order to reduce the influence of body movement. In this case, since the integration time in one X-ray detection element is shortened and the total amount of X-rays absorbed during the integration time is reduced, it is necessary that the light emission efficiency is high (the light emission intensity is high). Furthermore, in order to increase the time resolution of the X-ray detection element, it is necessary to instantaneously reduce the light emission (afterglow) after the X-ray irradiation is stopped. For this purpose, it is necessary that the decay time constant of light emission and the afterglow are small. Here, the decay time constant of light emission is the time until X-ray irradiation is stopped and the light emission intensity becomes 1 / e of the light emission intensity during X-ray irradiation, and afterglow stops X-ray irradiation. The ratio of the luminescence intensity after a certain period of time to the luminescence intensity during X-ray irradiation is expressed. If the attenuation is completely exponential, the afterglow will inevitably be low if the attenuation time constant is small, but actually the decay of the afterglow is not exponential. Therefore, in order to reduce the afterglow and obtain a high-performance X-ray CT, it is necessary to use a fluorescent material having both a small decay time constant and afterglow. Table 1 shows the light emission intensity, decay time constant, and afterglow after 30 ms in various fluorescent materials conventionally used.
＊発光強度は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆの発光強度を基準とした場合の相対値である。
* The emission intensity is a relative value based on the emission intensity of Gd 2 O 2 S: Pr, Ce, F.
上記の材料のうち、Ｇｄ３Ａｌ３Ｇａ２Ｏ１２：Ｃｅ（ＧＧＡＧ：Ｃｅ）は、発光元素のＣｅが、Ｃｅ３＋の５ｄ準位から４ｆ準位の許容遷移により発光する。これにより、例えば、特許文献１〜７などにおいて、蛍光材料として、ＧＧＡＧ：Ｃｅの多結晶材料が開示されている。 Among the materials described above, Gd 3 Al 3 Ga 2 O 12 : Ce (GGAG: Ce) emits light by an allowable transition of the Ce 3+ from the 5d level to the 4f level of Ce 3+ . Accordingly, for example, Patent Documents 1 to 7 disclose a GGAG: Ce polycrystalline material as a fluorescent material.
近年の高性能Ｘ線ＣＴにおいては、より解像度の高い断層面の画像を得るため、検出器を構成する各検出素子（ピクセル）の小型化が図られてきている。検出素子が小さくなると、入射するＸ線量は低下してしまうため、Ｘ線検出素子のシンチレータにはより高い発光強度が求められる。また、人体の被爆線量を極力小さくするために、走査時間はさらに短くなる傾向にあり、Ｘ線照射を停止してから１〜３００ｍｓ経過後のシンチレータの残光に対して厳しい要求が出され始めている。上記ＧＧＡＧ：Ｃｅ多結晶材料は、Ｃｅ３＋の発光を用いているため、発光の減衰時定数は〜１００ｎｓときわめて小さい。しかしながら、この材料は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆや（Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３：Ｅｕ，Ｐｒ等の既存のシンチレータよりも発光強度が低く、残光が比較的大きいという問題があった。本発明はこの問題に鑑みてなされたものである。 In recent high-performance X-ray CT, in order to obtain a tomographic image with higher resolution, each detection element (pixel) constituting the detector has been downsized. As the detection element becomes smaller, the incident X-ray dose decreases, so that a higher emission intensity is required for the scintillator of the X-ray detection element. In addition, in order to minimize the exposure dose to the human body, the scanning time tends to be further shortened, and strict demands have been made for the afterglow of the scintillator after 1 to 300 ms have elapsed since the X-ray irradiation was stopped. Yes. Since the GGAG: Ce polycrystalline material uses Ce 3+ emission, the decay time constant of emission is as very small as ˜100 ns. However, this material has a problem that the emission intensity is lower than that of existing scintillators such as Gd 2 O 2 S: Pr, Ce, F, (Y, Gd) 2 O 3 : Eu, Pr, and the afterglow is relatively large. was there. The present invention has been made in view of this problem.
本発明は、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an invention that solves the above problems.
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の蛍光材料は、Ｃｅを発光元素とし、少なくともＧｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉ及びＲＥを含み、ＲＥがＰｒ，Ｄｙ及びＥｒのうち少なくとも１種類であり、ＭがＭｇ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも１種類であり、下記一般式で表されることを特徴とする蛍光材料である。
（Ｇｄ１−ｘ−ｙ−ｚＬｕｘＲＥｙＣｅｚ）３＋ａ（Ａｌ１−ｕ−ｓＧａｕＳｃｓ）５−ａＯ１２
ここで、
０≦ａ≦０．１５、
０．０３≦ｘ≦０．５、
０＜ｙ≦０．００３、
０．０００３≦ｚ≦０．０１６７、
０．２≦ｕ≦０．６
０≦ｓ≦０．１
であり、単位質量が１００ｍａｓｓ％であり、
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍの含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）は、
０．０５≦Ｆｅ含有率≦１、
０．５≦Ｓｉ含有率≦１０、
０≦Ｍ含有率≦５０
である。
本発明の蛍光材料において、前記ａのより好ましい範囲として０．００５≦ａ≦０．０５である。
本発明の蛍光材料において、前記ｘのより好ましい範囲として０．０３≦ｘ≦０．２である。
本発明の蛍光材料において、前記ｙのより好ましい範囲として０．０００１≦ｙ≦０．００１５である。
本発明の蛍光材料において、前記ｚのより好ましい範囲として０．００１≦ｚ≦０．００５である。
本発明の蛍光材料において、前記ｕのより好ましい範囲として０．３５≦ｕ≦０．５５である。
本発明の蛍光材料において、前記ｓのより好ましい範囲として０．０１≦ｓ≦０．１である。
本発明の蛍光材料において、前記Ｆｅのより好ましい含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）が０．０５≦Ｆｅ含有率≦０．４の範囲にあることを特徴とする。
本発明の蛍光材料において、前記Ｓｉのより好ましい含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）が０．５≦Ｓｉ含有率≦５の範囲にあることを特徴とする。
本発明の蛍光材料において、前記Ｍのより好ましい含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）が３≦Ｍ含有率≦１５の範囲にあることを特徴とする。
本発明の蛍光材料は、Ｃｅを発光元素とし、Ｇｄ、Ｇａ、Ａｌ，Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉ及びＲＥがＰｒ，Ｄｙ及びＥｒのうち少なくとも１種類以上を含有するガーネット構造のシンチレータ用の蛍光材料であって、各元素を以下の範囲で含有し、各元素の総和を１００ｍａｓｓ％とすることを特徴とする。ここで、ＭはＭｇ、Ｔｉ、Ｎｉのうちの少なくとも１種類以上の元素である。
２４．３≦Ｇｄ含有率（ｍａｓｓ％）≦５７．６、
１．７≦Ｌｕ含有率（ｍａｓｓ％）≦３１．１、
０．０２≦Ｃｅ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．７、
０＜ＲＥ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．１２、
４．０≦Ａｌ含有率（ｍａｓｓ％）≦１２．８、
７．５≦Ｇａ含有率（ｍａｓｓ％）≦２２．６、
０≦Ｓｃ含有率（ｍａｓｓ％）≦２．６４、
１９．６≦Ｏ含有率（ｍａｓｓ％）≦２２．８、
０．０５≦Ｆｅ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１、
０．５≦Ｓｉ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１０、
０≦Ｍ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦５０である。
本発明の蛍光材料において、より好ましい組成範囲は、
４５．９≦Ｇｄ含有率（ｍａｓｓ％）≦５２．８、
１．７≦Ｌｕ含有率（ｍａｓｓ％）≦１２．０、
０．０６≦Ｃｅ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．２４、
０．００６≦ＲＥ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．０７、
７．０≦Ａｌ含有率（ｍａｓｓ％）≦１０．０、
１３．７≦Ｇａ含有率（ｍａｓｓ％）≦２０．６、
０．０５≦Ｓｃ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．５、
２０．７≦Ｏ含有率（ｍａｓｓ％）≦２１．９、
０．０５≦Ｆｅ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦０．４、
０．５≦Ｓｉ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦５、
３≦Ｍ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１５である。
前記蛍光材料は、多結晶であることを特徴とする。
本発明のシンチレータは、前記蛍光材料からなることを特徴とする。
本発明のシンチレータにおいて、厚さが０．５ｍｍから５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする。
本発明の放射線検出器は、前記シンチレータと、前記シンチレータの発光を検出する受光素子とを有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The fluorescent material of the present invention uses Ce as a light emitting element, contains at least Gd, Al, Ga, O, Fe, Si, and RE, RE is at least one of Pr, Dy, and Er, and M is Mg, Ti Ni is a fluorescent material characterized by being at least one of Ni and represented by the following general formula.
(Gd 1-x-y- z Lu x RE y Ce z) 3 + a (Al 1-u-s Ga u Sc s) 5-a O 12
here,
0 ≦ a ≦ 0.15,
0.03 ≦ x ≦ 0.5,
0 <y ≦ 0.003,
0.0003 ≦ z ≦ 0.0167,
0.2 ≦ u ≦ 0.6
0 ≦ s ≦ 0.1
And the unit mass is 100 mass%,
The content of Fe, Si, and M (massppm) is
0.05 ≦ Fe content ≦ 1,
0.5 ≦ Si content ≦ 10,
0 ≦ M content ≦ 50
It is.
In the fluorescent material of the present invention, 0.005 ≦ a ≦ 0.05 is a more preferable range of the a.
In the fluorescent material of the present invention, the more preferable range of x is 0.03 ≦ x ≦ 0.2.
In the fluorescent material of the present invention, the more preferable range of y is 0.0001 ≦ y ≦ 0.0015.
In the fluorescent material of the present invention, the more preferable range of z is 0.001 ≦ z ≦ 0.005.
In the fluorescent material of the present invention, the more preferable range of u is 0.35 ≦ u ≦ 0.55.
In the fluorescent material of the present invention, the more preferable range of s is 0.01 ≦ s ≦ 0.1.
The fluorescent material of the present invention is characterized in that a more preferable content (massppm) of Fe is in a range of 0.05 ≦ Fe content ≦ 0.4.
In the fluorescent material of the present invention, a more preferable content rate (massppm) of Si is in a range of 0.5 ≦ Si content ≦ 5.
The fluorescent material of the present invention is characterized in that a more preferable content (massppm) of M is in a range of 3 ≦ M content ≦ 15.
The fluorescent material of the present invention is a fluorescent material for a scintillator having a garnet structure in which Ce is a light emitting element and Gd, Ga, Al, O, Fe, Si and RE contain at least one of Pr, Dy and Er. And each element is contained in the following ranges, and the sum total of each element is 100 mass%, It is characterized by the above-mentioned. Here, M is at least one element of Mg, Ti, and Ni.
24.3 ≦ Gd content (mass%) ≦ 57.6,
1.7 ≦ Lu content (mass%) ≦ 31.1,
0.02 ≦ Ce content (mass%) ≦ 0.7,
0 <RE content (mass%) ≦ 0.12,
4.0 ≦ Al content (mass%) ≦ 12.8,
7.5 ≦ Ga content (mass%) ≦ 22.6,
0 ≦ Sc content (mass%) ≦ 2.64,
19.6 ≦ O content (mass%) ≦ 22.8,
0.05 ≦ Fe content (mass ppm) ≦ 1,
0.5 ≦ Si content (mass ppm) ≦ 10,
0 ≦ M content (mass ppm) ≦ 50.
In the fluorescent material of the present invention, a more preferable composition range is
45.9 ≦ Gd content (mass%) ≦ 52.8,
1.7 ≦ Lu content (mass%) ≦ 12.0,
0.06 ≦ Ce content (mass%) ≦ 0.24,
0.006 ≦ RE content (mass%) ≦ 0.07,
7.0 ≦ Al content (mass%) ≦ 10.0,
13.7 ≦ Ga content (mass%) ≦ 20.6,
0.05 ≦ Sc content (mass%) ≦ 0.5,
20.7 ≦ O content (mass%) ≦ 21.9,
0.05 ≦ Fe content (mass ppm) ≦ 0.4,
0.5 ≦ Si content (mass ppm) ≦ 5,
3 ≦ M content (mass ppm) ≦ 15.
The fluorescent material is polycrystalline.
The scintillator of the present invention is characterized by comprising the fluorescent material.
In the scintillator of the present invention, the thickness is in the range of 0.5 mm to 5 mm.
The radiation detector of the present invention includes the scintillator and a light receiving element that detects light emission of the scintillator.
本発明の蛍光材料によれば、従来のＧＧＡＧ：Ｃｅ系の蛍光材料と比較し、発光強度が大きく、１〜３００ｍｓ経過後の残光が小さなシンチレータを提供することができる。 According to the fluorescent material of the present invention, it is possible to provide a scintillator having a large emission intensity and a small afterglow after 1 to 300 ms, compared with a conventional GGAG: Ce-based fluorescent material.
本発明者は、上記した問題の原因について詳細に検討した。その結果、発光強度向上に関しては、ＧＧＡＧ：Ｃｅ系の蛍光材料に用いられているＣｅ３＋発光イオン（ａｃｔｉｖａｔｏｒ）にさらにＰｒ３＋、Ｄｙ３＋及びＥｒ３+の発光イオン（ｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒ）のうち少なくとも１種類を含有させることで、発光強度が向上することを見出した。また、Ｓｉは４５０〜６５０ｎｍの波長成分の残光と相関があること、Ｆｅが７００〜８５０ｎｍの波長成分の残光と相関があることを見出し本発明を完成させた。 The inventor has examined the cause of the above-mentioned problem in detail. As a result, with respect to the improvement of emission intensity, Ce 3+ emission ions (activators) used in GGAG: Ce-based fluorescent materials, and at least Pr 3+ , Dy 3+ and Er 3+ emission ions (co-activators) are used. It has been found that the emission intensity is improved by including one kind. Further, the present invention was completed by finding that Si has a correlation with afterglow of a wavelength component of 450 to 650 nm and that Fe has a correlation with afterglow of a wavelength component of 700 to 850 nm.
図１には各種希土類イオンのｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒ原子比ｙと相対発光強度との関係を示す。この図より、発光強度向上に効果のあるｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒイオンはＰｒ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋及びＴｍ３＋であることがわかる。ただし、Ｐｒ３＋、Ｄｙ３＋及びＥｒ３＋は残光に影響しないが、Ｔｍ３＋は残光を大きく増加させてしまうため、特性上最も好ましいｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒイオンはＰｒ３＋，Ｄｙ３＋及びＥｒ３＋であることがわかった。これらのｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒイオンにより発光強度は３〜７％向上するが、これによりＸ線ＣＴの解像度も向上することが確認された。
図２にＰｒ３＋、Ｄｙ３＋及びＥｒ３＋のｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒイオンを用いたＧＧＡＧ：Ｃｅ多結晶材の発光スペクトルを示す。いずれのイオンにおいても、Ｃｅ３＋の４ｆ−５ｄ遷移に起因する５４０ｎｍをピーク波長とする発光の強度が増加しており、Ｐｒ３＋、Ｄｙ３＋及びＥｒ３＋からＣｅ３＋にエネルギ移動を起こすことで発光強度が増加しているものと考えられる。
ｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒを含まない場合の発光強度を１００％としたとき、発光強度が１０３％以上となるｃｏ−ａｃｔｉｖａｔｏｒ原子比ｙは、図１の多結晶材の組成（Ｇｄ０．９６４―ｙＬｕ０．０３３ＲＥｙＣｅ０．００３）３．０３（Ａｌ０．５６５Ｇａ０．４２３Ｓｃ０．０１２）４．９７Ｏ１２において、０．０００１から０．００１５となる。図２において、ｃｏ−ａｃｔｉｖａｏｒを含まず且つＣｅを含有する試料は“ｆｒｅｅ”のカーブに対応する。Ｐｒ及びＣｅを含有する試料は“Ｐｒ”のカーブに対応する。Ｄｙ及びＣｅを含有する試料は“Ｄｙ”のカーブに対応する。Ｅｒ及びＣｅを含有する試料は、“Ｅｒ”のカーブに対応する。
FIG. 1 shows the relationship between the co-activator atomic ratio y of various rare earth ions and the relative emission intensity. From this figure, it can be seen that the co-activator ions effective for improving the emission intensity are Pr 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ and Tm 3+ . However, Pr 3+ , Dy 3+ and Er 3+ do not affect the afterglow, but Tm 3+ greatly increases the afterglow. Therefore, the most preferable co-activator ions in terms of properties are Pr 3+ , Dy 3+ and Er 3+ . I understood it. The emission intensity is improved by 3 to 7% by these co-activator ions, and it has been confirmed that the resolution of X-ray CT is also improved.
FIG. 2 shows an emission spectrum of a GGAG: Ce polycrystalline material using Pr 3+ , Dy 3+ and Er 3+ co-activator ions. In any ion, the intensity of light emission having a peak wavelength of 540 nm due to the 4f-5d transition of Ce 3+ is increased, and light emission is caused by causing energy transfer from Pr 3+ , Dy 3+ and Er 3+ to Ce 3+. It is thought that the strength has increased.
The co-activator atomic ratio y at which the light emission intensity is 103% or more when the light emission intensity without co-activator is 100% is the composition of the polycrystalline material of FIG. 1 (Gd 0.964-y Lu 0 0.033 RE y Ce 0.003 ) 3.03 (Al 0.565 Ga 0.423 Sc 0.012 ) In 4.97 O 12 , it becomes 0.0001 to 0.0015. In FIG. 2, a sample that does not include co-activor and contains Ce corresponds to a “free” curve. Samples containing Pr and Ce correspond to the “Pr” curve. Samples containing Dy and Ce correspond to the “Dy” curve. Samples containing Er and Ce correspond to the “Er” curve.
図３に、ＧＧＡＧ：Ｃｅ多結晶試料の３ｍｓ経過後の残光スペクトルを示す。残光は、７８０ｎｍをピーク波長とし７００〜８５０ｎｍの波長域の発光成分と、５５０ｎｍをピーク波長とし４５０ｎｍから６５０ｎｍの波長域の発光成分との２種類あることがわかる。本発明者らはこの波長域の発光原因について検討した。その結果、７００〜８５０ｎｍの発光成分は結晶中に取り込まれた微量のＦｅに起因する発光であり、４５０〜６５０ｎｍの発光成分はＳｉに起因する発光成分であることがわかった。 FIG. 3 shows an afterglow spectrum of the GGAG: Ce polycrystalline sample after 3 ms. It can be seen that there are two types of afterglow, a light emitting component in the wavelength region of 700 to 850 nm with a peak wavelength of 780 nm and a light emitting component in the wavelength region of 450 to 650 nm with a peak wavelength of 550 nm. The present inventors examined the cause of light emission in this wavelength region. As a result, it was found that the light emission component of 700 to 850 nm was light emission caused by a small amount of Fe incorporated in the crystal, and the light emission component of 450 to 650 nm was light emission component caused by Si.
図４に、材料合成時に意識的に硝酸第二鉄を添加して作製した試料の残光スペクトルを示す。Ｆｅ添加率の増加とともに７００〜８５０ｎｍの発光強度が増加することが確認された。 FIG. 4 shows an afterglow spectrum of a sample prepared by intentionally adding ferric nitrate during material synthesis. It was confirmed that the emission intensity at 700 to 850 nm increased with the increase of the Fe addition rate.
図５には、Ｆｅ含有率１．３ｍａｓｓｐｐｍの試料と０．７ｍａｓｓｐｐｍの試料について波長８００ｎｍの残光プロファイルを測定した結果である。Ｆｅの発光成分は２０ｍｓでほぼ消失するが、３ｍｓ後における残光に対しては、非常に大きな影響を及ぼすことがわかる。 FIG. 5 shows the results of measuring afterglow profiles at a wavelength of 800 nm for samples with an Fe content of 1.3 massppm and samples with 0.7 massppm. It can be seen that the light-emitting component of Fe almost disappears in 20 ms, but has a very large effect on the afterglow after 3 ms.
図６に、Ｓｉをアルコキシドの形で意識的にＧＧＡＧ：Ｃｅ原料に加えた試料の残光スペクトルを示す。ここで、図中のＳｉ含有率は、添加率ではなく、ＧＤＭＳ法（グロー放電質量分析法、ＶＧ Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ社製：ＶＧ９０００）で分析した分析値である。５５０ｎｍの残光強度はＳｉ含有率の増加とともに増加していることが確認された。 FIG. 6 shows an afterglow spectrum of a sample in which Si is intentionally added to the GGAG: Ce raw material in the form of alkoxide. Here, the Si content rate in the figure is not an addition rate but an analysis value analyzed by a GDMS method (glow discharge mass spectrometry, manufactured by VG Elemental: VG9000). It was confirmed that the afterglow intensity at 550 nm increased with increasing Si content.
図７には、Ｓｉ含有率１０ｍａｓｓｐｐｍの試料と３ｍａｓｓｐｐｍの試料について波長５５０ｎｍの残光プロファイルを測定した結果である。Ｓｉ起因の発光成分は非常に寿命の長い発光を起し、１０００ｍｓ経過後でもその発光は消失しないことがわかる。ところで、Ｓｉイオンそれ自体が発光イオンとして働くという報告例はない。Ｃｅを発光元素とし、Ｇｄ、Ｇａ、Ａｌ、Ｏ及びＳｉを含有するガーネット構造の一般化学式は、（Ｇｄ、Ｃｅ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２と表される。ガーネット結晶構造では、Ｃサイト（８配位サイト）、Ａサイト（６配位サイト）及びＤサイト（４配位サイト）の３つのサイトが存在し、希土類イオンのほとんどはＣサイトへ、一部がＡサイトに存在する。一方、ＡｌとＧａはＡサイトとＤサイトに分配されて存在しているが、Ｃサイトにはほとんど存在しない。Ｓｉ４＋イオンはそのイオン半径（０．２６Å）からＤサイトのＡｌ３＋イオン（０．３９Å）を置換して存在していると考えられる。その場合、電荷を中性に保つため、価数変化を起しやすいＤサイトのＧａ３＋はＧａ＋に変化すると考えられる。Ｇａ＋は４ｐ→４ｓ遷移により発光することが知られており、このＧａ＋が残光の本質的原因と考えられる。 FIG. 7 shows the results of measuring afterglow profiles at a wavelength of 550 nm for samples having a Si content of 10 massppm and samples having 3 massppm. It can be seen that the light-emitting component derived from Si emits light with a very long life and does not disappear even after 1000 ms. By the way, there is no report example that Si ions themselves act as luminescent ions. A general chemical formula of a garnet structure containing Ce as a light emitting element and containing Gd, Ga, Al, O, and Si is expressed as (Gd, Ce) 3 (Al, Ga) 5 O 12 . In the garnet crystal structure, there are three sites: C site (8-coordinate site), A site (6-coordinate site), and D site (4-coordinate site). Exists in the A site. On the other hand, Al and Ga are distributed in the A site and the D site, but hardly exist in the C site. It is considered that Si 4+ ions are present by substituting Al 3+ ions (0.39０．３) at the D site from the ionic radius (0.26Å). In that case, in order to keep the charge neutral, it is considered that Ga 3+ at the D site, which is likely to cause a valence change, is changed to Ga + . Ga + is known to be emitted by 4p → 4s transition, the Ga + is considered an essential source of afterglow.
以上の結果から、上記ＧＧＡＧ：Ｃｅ系の蛍光材料において、特に残光を抑制可能とする以下の本発明を完成した。 From the above results, the present invention described below that enables suppression of afterglow in the GGAG: Ce-based fluorescent material was completed.
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態となる蛍光材料は、Ｃｅを発光元素とし、少なくともＧｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉ及びＲＥを含み、ＲＥがＰｒ、Ｄｙ及びＥｒのうち少なくとも１種類であり、ＭがＭｇ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも１種類であり、下記一般式で表されることを特徴とする蛍光材料である。
（Ｇｄ１−ｘ−ｙ−ｚＬｕｘＲＥｙＣｅｚ）３＋ａ（Ａｌ１−ｕ−ｓＧａｕＳｃｓ）５−ａＯ１２
ここで、
０≦ａ≦０．１５、
０≦ｘ≦０．５、
０＜ｙ≦０．００３、
０．０００３≦ｚ≦０．０１６７、
０．２≦ｕ≦０．６
０≦ｓ≦０．１
であり、単位質量が１００ｍａｓｓ％であり、
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍの含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）は
０．０５≦Ｆｅ含有率≦１、
０．５≦Ｓｉ含有率≦１０、
０≦Ｍ含有率≦５０
である。
より好ましくはＭ含有率上限を１５ｍａｓｓｐｐｍ以下とする。高発光強度+とするには、Ｍ含有率の下限を３ｍａｓｓｐｐｍとすることが好ましい。
たとえば、Ｇｄ、Ｌｕ、ＲＥ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍの各元素の総和が１００ｍａｓｓ％である構成を得る。或いは、Ｇｄ、Ｌｕ、ＲＥ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍの各元素の総和が１００ｍａｓｓ％である構成を得る。或いは、Ｇｄ、Ｌｕ、ＲＥ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｏ、Ｆｅ、Ｓｉの各元素の総和が１００ｍａｓｓ％である構成を得る。
(First embodiment)
The fluorescent material according to the first embodiment of the present invention uses Ce as a light-emitting element, includes at least Gd, Al, Ga, O, Fe, Si, and RE, and RE is at least one of Pr, Dy, and Er. And M is at least one of Mg, Ti, and Ni, and is expressed by the following general formula.
(Gd 1-x-y- z Lu x RE y Ce z) 3 + a (Al 1-u-s Ga u Sc s) 5-a O 12
here,
0 ≦ a ≦ 0.15,
0 ≦ x ≦ 0.5,
0 <y ≦ 0.003,
0.0003 ≦ z ≦ 0.0167,
0.2 ≦ u ≦ 0.6
0 ≦ s ≦ 0.1
And the unit mass is 100 mass%,
Fe, Si, M content (mass ppm) is 0.05 ≦ Fe content ≦ 1,
0.5 ≦ Si content ≦ 10,
0 ≦ M content ≦ 50
It is.
More preferably, the upper limit of the M content is set to 15 massppm or less. In order to obtain high emission intensity +, the lower limit of the M content is preferably 3 mass ppm.
For example, a configuration is obtained in which the sum of each element of Gd, Lu, RE, Ce, Al, Ga, Sc, O, Fe, Si, and M is 100 mass%. Alternatively, a configuration in which the total sum of each element of Gd, Lu, RE, Ce, Al, Ga, O, Fe, Si, and M is 100 mass% is obtained. Alternatively, a configuration is obtained in which the sum of each element of Gd, Lu, RE, Ce, Al, Ga, Sc, O, Fe, and Si is 100 mass%.
本発明では、必ずＦｅとＳｉを含有し、そのＦｅの含有率は０．０５から１ｍａｓｓｐｐｍであり（より好ましくは上限を０．４ｍａｓｓｐｐｍとする）、Ｓｉの含有率は０．５から１０ｍａｓｓｐｐｍである（より好ましくは上限を５ｍａｓｓｐｐｍとする）。図８の結果より、Ｆｅ含有率が１ｍａｓｓｐｐｍを超えると３ｍｓ残光は８００ｐｐｍを越え、許容レベルよりも大きくなるため、Ｆｅ含有率の上限は１ｍａｓｓｐｐｍとなる（好ましくは上限０．４ｍａｓｓｐｐｍ）。ただし、蛍光材料の合成に用いる素原料には既に数ｍａｓｓｐｐｍ〜数１０ｍａｓｓｐｐｍのＦｅが含まれている。そのため、これらの素原料を用いて合成した蛍光材料中にはＦｅが数ｍａｓｓｐｐｍ〜数１０ｍａｓｓｐｐｍ含まれてしまう。素原料中のＦｅ含有率を低減するためには、たとえば素原料を真空中で熱処理することにより除去することができる。しかし、素原料のＦｅ含有率を０．０５ｍａｓｓｐｐｍ未満まで低減しようとすると、高温の真空熱処理が必要となり、その結果、素原料が固く凝集を起こしてしまう。そこで、粉砕が必要となってくるが、粉砕処理によりＦｅの混入が避けられず、０．０５ｍａｓｓｐｐｍが下限値となる。 In the present invention, Fe and Si are necessarily contained, the Fe content is 0.05 to 1 massppm (more preferably, the upper limit is 0.4 massppm), and the Si content is 0.5 to 10 massppm. (More preferably, the upper limit is 5 massppm). From the results shown in FIG. 8, when the Fe content exceeds 1 massppm, the 3 ms afterglow exceeds 800 ppm, which is larger than the allowable level. Therefore, the upper limit of the Fe content is 1 massppm (preferably the upper limit is 0.4 massppm). However, the raw material used for the synthesis of the fluorescent material already contains several mass ppm to several tens mass ppm of Fe. Therefore, the fluorescent material synthesized using these raw materials contains Fe of several mass ppm to several tens of mass ppm. In order to reduce the Fe content in the raw material, for example, the raw material can be removed by heat treatment in vacuum. However, if an attempt is made to reduce the Fe content of the raw material to less than 0.05 mass ppm, a high-temperature vacuum heat treatment is required, and as a result, the raw material is hardly aggregated. Therefore, although pulverization is necessary, mixing of Fe is unavoidable due to the pulverization treatment, and 0.05 mass ppm is the lower limit.
図９の結果より、Ｓｉ含有率が１０ｍａｓｓｐｐｍを超えると３ｍｓ残光は８００ｐｐｍを越え、許容レベルよりも大きくなるため、Ｓｉ含有率の上限は１０ｍａｓｓｐｐｍとなる（好ましくは上限５ｍａｓｓｐｐｍ）。ただし、蛍光材料の合成に用いる素原料、特にＡｌ２Ｏ３粉には既に１０ｍａｓｓｐｐｍ以上のＳｉが含まれている。そのため、これらの素原料を用いて合成した蛍光材料中にはＳｉが含まれてしまう。また、素原料の混合や素原料を仮焼した仮焼粉を粉砕する場合、ボールミル用ボールとして、ＧＧＡＧの主成分と同じＡｌ２Ｏ３製ボールが使用される。しかし、高純度のＡｌ２Ｏ３ボールであっても、そのボールの中には〜１０ｐｐｍのＳｉが含まれており、このボールからＳｉが混入する。素原料中のＳｉ含有率を低減するためには、たとえば素原料を真空中で熱処理することにより除去することができる。しかし、素原料のＳｉ含有率を０．５ｍａｓｓｐｐｍ未満まで低減しようとすると、高温の真空熱処理が必要となり、その結果、素原料が粒成長を起こすとともに、固く凝集を起こしてしまう。図１０に、Ａｌ２Ｏ３粉を真空熱処理した場合の、真空熱処理温度とＳｉ含有率及びＢＥＴ値との関係を示す。真空熱処理温度の増加とともにＳｉ含有率は低下しているが、ＢＥＴ値も低下し、粒成長を起こしてしまっていることがわかる。そのため、均一な焼結体を作製するためには、真空熱処理工程後の素原料の粉砕処理が必要となってくる。しかし、粉砕処理を行うとまたＳｉが混入しその含有率は増加する。図１１には、Ｓｉ含有率を最も低くできる１４００℃真空熱処理後のＡｌ２Ｏ３粉をボールミル用ボールとしてＡｌ２Ｏ３ボールを用い粉砕処理した場合の粉砕時間とＡｌ２Ｏ３粉のＳｉ含有率及びＢＥＴ値との関係を示す。粉砕時間の増加とともにＢＥＴ値は増加するが、Ｓｉ含有率も増加してしまっている。 From the result of FIG. 9, when the Si content exceeds 10 massppm, the 3 ms afterglow exceeds 800 ppm, which is larger than the allowable level, and therefore the upper limit of the Si content is 10 massppm (preferably the upper limit is 5 massppm). However, the raw material used for the synthesis of the fluorescent material, particularly Al 2 O 3 powder, already contains 10 mass ppm or more of Si. Therefore, Si is contained in the fluorescent material synthesized using these raw materials. Further, when pulverizing the calcined powder obtained by mixing the raw materials or calcining the raw materials, the same ball made of Al 2 O 3 as the main component of GGAG is used as a ball mill ball. However, even a high-purity Al 2 O 3 ball contains 10 ppm of Si in the ball, and Si is mixed from this ball. In order to reduce the Si content in the raw material, for example, the raw material can be removed by heat treatment in vacuum. However, if the Si content of the raw material is to be reduced to less than 0.5 mass ppm, a high-temperature vacuum heat treatment is required. As a result, the raw material causes grain growth and hard aggregation. FIG. 10 shows the relationship between the vacuum heat treatment temperature, the Si content, and the BET value when the Al 2 O 3 powder is vacuum heat treated. As the vacuum heat treatment temperature increases, the Si content decreases, but the BET value also decreases, indicating that grain growth has occurred. Therefore, in order to produce a uniform sintered body, the raw material must be pulverized after the vacuum heat treatment step. However, when pulverization is performed, Si is mixed again and the content thereof increases. FIG. 11 shows the pulverization time and Al 2 O 3 powder Si when the Al 2 O 3 powder after the 1400 ° C. vacuum heat treatment that can minimize the Si content is pulverized using an Al 2 O 3 ball as a ball mill ball. The relationship with a content rate and a BET value is shown. Although the BET value increases with increasing grinding time, the Si content has also increased.
ここで、異常粒成長を起こさない均一な焼結体を得るためには素原料粉のＢＥＴ値を２ｍ２／ｇ以上にする必要がある。以上の検討の結果より、実用上の観点からＳｉの下限値は０．５ｍａｓｓｐｐｍであることがわかった。なお、ＢＥＴ値を２ｍ２／ｇ以上とし、Ｓｉ含有率の上限を１０ｍａｓｓｐｐｍとするため、真空熱処理温度の範囲は１３００〜１４００℃の範囲、粉砕時間は３〜３０ｈの範囲が好ましい。 Here, in order to obtain a uniform sintered body that does not cause abnormal grain growth, the BET value of the raw material powder needs to be 2 m 2 / g or more. From the above examination results, it was found that the lower limit value of Si was 0.5 mass ppm from a practical viewpoint. In order to set the BET value to 2 m 2 / g or more and the upper limit of the Si content to 10 mass ppm, the vacuum heat treatment temperature range is preferably 1300 to 1400 ° C., and the pulverization time is preferably 3 to 30 hours.
残光の原因としては、Ｃｅ３＋が形成する本来の発光をもたらす準位以外にも電子遷移が可能な準位が禁制帯中に形成され、この準位を介した電子遷移が生ずるということがある。Ｃサイト（８配位）に空孔が生じると、こうした準位が形成されるが、０≦ａとすることにより、これを抑制している。従って、これにより高い発光強度を得ながら、残光を低くすることができる。一方、ａが大きくなると、この蛍光材料中に、ガーネット構造とは異なるペロブスカイト相（異相）のＧｄＡｌＯ３等が形成されやすくなる。この異相は母材であるガーネット相と屈折率が異なるためペロブスカイト相で光散乱が生じ、発光波長の光に対する透過率が低くなるため、この蛍光材料の発光強度を小さくする原因となる。 As a cause of afterglow, a level capable of electronic transition is formed in the forbidden band in addition to the level that causes the original light emission formed by Ce 3+ , and electronic transition through this level occurs. is there. When vacancies occur at the C site (8-coordinate), such levels are formed, but this is suppressed by setting 0 ≦ a. Accordingly, the afterglow can be lowered while obtaining a high emission intensity. On the other hand, when a is large, perovskite phase (different phase) GdAlO 3 or the like different from the garnet structure is easily formed in the fluorescent material. This different phase has a refractive index different from that of the garnet phase, which is a base material, and thus light scattering occurs in the perovskite phase, resulting in a decrease in transmittance with respect to light of the emission wavelength. This causes a decrease in the emission intensity of the fluorescent material.
図１２は、ｘ＝０．１、ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１について、発光強度と３００ｍｓ残光のａに対する依存性を調べた結果である。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はａ＝０の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。”ｗ”ｍｓ残光は、Ｘ線照射停止からｗミリ秒経過した後の発光強度を表わす（このｗは、例えば、３、１０、３０又は３００である。）。”ｗ”ｍｓ残光の残光強度は、Ｘ線照射中の発光強度に対するＸ線照射停止から”ｗ”ｍｓ経過した後の発光強度の比を表わし、単位はｐｐｍ（百万分率）である。ａ＝０の場合、発光強度は高いが、残光も高い。ａ＞０となると、上記の理由により、急激に残光が低くなる。一方、ａの増加に伴って発光強度は徐々に低下し、ａ＝０．１５の場合に相対発光強度はａ＝０の場合の８０％となる。また、ａが０．１５よりも大きくなるとペロブスカイト相が生成されるため、相対発光強度がさらに低下する。従って、相対発光強度の下限を８０％とすると、残光が低く、かつ発光強度が高い蛍光材料をもたらすａの上限は０．１５となり、ａがこれよりも大きくなると残光は低いものの、相対発光強度が８０％よりも小さくなる。特に高い発光強度を得ると共に低残光とするには、図１２の結果から、ａを０．００５〜０．０５の範囲内にすることがより好ましい。 FIG. 12 shows the results of investigating the dependence of the emission intensity and 300 ms afterglow on a for x = 0.1, z = 0.026, and u = 0.41. Here, the relative light emission intensity is the light emission intensity when the maximum value (in this case, light emission intensity when a = 0) is 100%. “W” ms afterglow represents the emission intensity after elapse of w milliseconds from the stop of X-ray irradiation (where w is, for example, 3, 10, 30, or 300). The afterglow intensity of “w” ms afterglow represents the ratio of the emission intensity after elapse of “w” ms from the stop of X-ray irradiation to the emission intensity during X-ray irradiation, and the unit is ppm (parts per million). is there. When a = 0, the emission intensity is high, but the afterglow is also high. When a> 0, the afterglow rapidly decreases for the above reason. On the other hand, as the value of a increases, the light emission intensity gradually decreases. When a = 0.15, the relative light emission intensity is 80% of that when a = 0. On the other hand, when a is larger than 0.15, a perovskite phase is generated, so that the relative light emission intensity further decreases. Therefore, when the lower limit of the relative light emission intensity is 80%, the upper limit of a that results in a fluorescent material with low afterglow and high light emission intensity is 0.15. When a is larger than this, the afterglow is low, The emission intensity is less than 80%. In order to obtain particularly high light emission intensity and low afterglow, it is more preferable that a is in the range of 0.005 to 0.05 from the result of FIG.
Ｃサイト（８配位）にＬｕを含む場合、Ｃサイト（８配位）の平均イオン半径を小さくすることができ、結果として格子定数を小さくすることができる。その結果、イオン半径の小さいＡｌがＡサイト（６配位）で安定に存在できるようになるため、異相の析出を抑制することができる。また、Ｌｕはその原子量が大きいため、この蛍光材料の密度を高くし、Ｘ線の吸収係数を大きくすることもできる。図１３は、ａ＝０．１０、ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１としたときの、相対発光強度のｘ依存性である。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はｘ＝０．１０の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。図１３に示すように、ｘを大きくしていくと（ＧｄをＬｕで置換していくと）発光強度は低下していく。ＧｄをＬｕで置換していくと、格子定数が小さくなり、禁制帯の幅が増加するため、発光波長が短波長側へシフトしていく。Ｘ線ＣＴの光検出器には一般的にシリコンフォトダイオードが用いられるが、シリコンフォトダイオードは８００〜９００ｎｍまでは、長波長側で分光感度が大きい。そのため、Ｌｕ置換量が多くなるとシリコンフォトダイオードが感度の高い波長領域での発光強度が低下していく。従って、相対発光強度の下限を８０％とすると、ｘ≦０．５としている。一方、ｘが０．０３未満の場合（図１３中のハッチング領域）では、異相となるＧｄＡｌＯ３の発生が認められた。従って、特に高い発光強度を得ると共に異相発生を避けるには、図１３の結果から、ｘを０．０３〜０．２の範囲内にすることがより好ましい。 When Lu is contained in the C site (8 coordination), the average ionic radius of the C site (8 coordination) can be reduced, and as a result, the lattice constant can be reduced. As a result, Al having a small ionic radius can be stably present at the A site (6-coordinate), so that precipitation of heterogeneous phases can be suppressed. Further, since Lu has a large atomic weight, it is possible to increase the density of the fluorescent material and increase the X-ray absorption coefficient. FIG. 13 shows the x dependence of the relative light emission intensity when a = 0.10, z = 0.026, and u = 0.41. Here, the relative light emission intensity is the light emission intensity when the maximum value (in this case, light emission intensity when x = 0.10) is 100%. As shown in FIG. 13, as x is increased (when Gd is replaced with Lu), the emission intensity decreases. When Gd is replaced with Lu, the lattice constant decreases and the width of the forbidden band increases, so that the emission wavelength shifts to the short wavelength side. A silicon photodiode is generally used for an X-ray CT photodetector, but the silicon photodiode has a large spectral sensitivity on the long wavelength side from 800 to 900 nm. For this reason, when the amount of Lu substitution increases, the emission intensity in the wavelength region where the silicon photodiode is highly sensitive decreases. Therefore, when the lower limit of the relative light emission intensity is 80%, x ≦ 0.5. On the other hand, when x is less than 0.03 (hatched region in FIG. 13), the generation of GdAlO 3 that is a different phase was observed. Therefore, in order to obtain particularly high emission intensity and avoid the occurrence of heterogeneous phases, it is more preferable that x is in the range of 0.03 to 0.2 from the results of FIG.
ｚは発光元素であるＣｅの組成を決定し、図１４に示すように、０．０００３≦ｚ≦０．０１６７の範囲で特に発光強度が大きくなる。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はｚ＝０．００３の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。ｚが０．００３未満の場合には、発光元素であるＣｅ原子の数が少なすぎるために、吸収したＸ線のエネルギを効率よく光エネルギーに変換することができない。０．０１６７よりも大きな場合は、Ｃｅ原子間の距離が小さくなりすぎるために、エネルギーの回遊が起こり（いわゆる消光）発光強度が低下する。特に高い発光強度を得るには、図１４の結果から、ｚを０．００１〜０．００５の範囲内にすることがより好ましい。 z determines the composition of Ce, which is a light-emitting element, and as shown in FIG. 14, the emission intensity is particularly large in the range of 0.0003 ≦ z ≦ 0.0167. Here, the relative light emission intensity is the light emission intensity when the maximum value (in this case, the light emission intensity when z = 0.003) is 100%. When z is less than 0.003, the number of Ce atoms, which are light emitting elements, is too small, so that the absorbed X-ray energy cannot be efficiently converted into light energy. If it is larger than 0.0167, the distance between Ce atoms becomes too small, and energy migration occurs (so-called quenching), resulting in a decrease in emission intensity. In order to obtain particularly high light emission intensity, it is more preferable to set z within the range of 0.001 to 0.005 from the result of FIG.
ｕはＡｌとＧａの組成比を決定し、図１５に示すように０．２≦ｕ≦０．６の範囲で発光強度が大きくなる。ここで、相対発光強度は、最大値（この場合はｕ＝０．５の場合の発光強度）を１００％としたときの発光強度である。特にｕが０．４のときに発光強度が最大となる。ｕが０．２未満の場合には上記のペロブスカイト相が出て、発光強度が低くなる。ｕが０．６よりも大きな場合は発光強度が低下し、残光が大幅に増加する。特に高い相対発光強度比（９５％以上）を得るには、図１５の結果から、ｕを０．３５〜０．５５の範囲内にすることがより好ましい。 u determines the composition ratio of Al and Ga. As shown in FIG. 15, the emission intensity increases in the range of 0.2 ≦ u ≦ 0.6. Here, the relative light emission intensity is the light emission intensity when the maximum value (in this case, light emission intensity when u = 0.5) is 100%. In particular, when u is 0.4, the emission intensity is maximized. When u is less than 0.2, the above perovskite phase appears and the emission intensity decreases. When u is larger than 0.6, the emission intensity decreases and the afterglow increases significantly. In order to obtain a particularly high relative light emission intensity ratio (95% or more), it is more preferable that u is in the range of 0.35 to 0.55 from the results of FIG.
ＳｃはＡサイト（６配位）を占有し、発光強度を向上させ残光を低減させる添加元素である。Ｇａは＋３価イオンである。しかし、＋１価に価数変動しやすい性質を持つ。ガーネット構造中でＧａが＋１価になると（イオン半径はＧａ３＋よりもＧａ１＋の方が大きい）、このＧａイオンは−２価にチャージしてしまい、発光強度を低下させ残光を増加させる。Ｓｃ３＋のイオン半径は、Ａｌ３＋及びＧａ３＋のイオン半径よりも大きく、Ａサイトを占有することで、Ｇａ３＋の価数変化を抑制するものと考えられる。 Sc is an additive element that occupies the A site (six coordination), improves the emission intensity, and reduces the afterglow. Ga is a +3 valent ion. However, it has the property of easily changing the valence to +1. When Ga becomes +1 valent in the garnet structure (the ionic radius is larger for Ga 1+ than Ga 3+ ), the Ga ion is charged to -2 valence, lowering the emission intensity and increasing the afterglow. The ionic radius of Sc 3+ is larger than that of Al 3+ and Ga 3+ , and it is considered that the valence change of Ga 3+ is suppressed by occupying the A site.
図１６は、ａ＝０．１２、ｘ＝０．０９６、ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１としたときの相対発光強度および３００ｍｓ残光のｓ（Ｓｃ組成）依存性である。ここで、相対発光強度は、ｓ＝０を１００％としたときの発光強度である。残光はＳｃの微量添加で大きく減少し、ｓが０．０３以上では変化がない。一方、発光強度はｓが０．０５のときにピークをとり、ｓが大きくなるに従って減少する。これより、ｓ≦０．７としている。高い発光強度を得るとともに低残光とするには、図１６のプロットとカーブから、ｓを０．０１から０．１の範囲内にすることがより好ましい。 FIG. 16 shows the s (Sc composition) dependence of the relative light emission intensity and the 300 ms afterglow when a = 0.12, x = 0.096, z = 0.026, and u = 0.41. Here, the relative light emission intensity is the light emission intensity when s = 0 is 100%. Afterglow greatly decreases with the addition of a small amount of Sc, and there is no change when s is 0.03 or more. On the other hand, the emission intensity takes a peak when s is 0.05, and decreases as s increases. Thus, s ≦ 0.7. In order to obtain high emission intensity and low afterglow, it is more preferable to set s within the range of 0.01 to 0.1 from the plot and curve of FIG.
残光低減元素Ｍとして、２価の元素であるＭｇとＮｉ，４価の元素であるＴｉが有効であり、最適な含有率は０〜５０ｍａｓｓｐｐｍである。しかし、含有率の増加とともに発光強度も減少していくため、Ｍの含有率は３〜１５ｍａｓｓｐｐｍの範囲にあることがより好ましい。 As the afterglow reducing element M, Mg and Ni which are divalent elements, and Ti which is a tetravalent element are effective, and the optimum content is 0 to 50 massppm. However, since the emission intensity decreases as the content increases, the content of M is more preferably in the range of 3 to 15 massppm.
図１７〜１９は、Ｍ＝Ｍｇ、Ｍ＝Ｔｉ、およびＭ＝Ｎｉの各々について、ａ＝０．０３、ｘ＝０．１、ｚ＝０．００２６、ｕ＝０．４１、ｓ＝０．０１としたときの相対発光強度および３００ｍｓ残光のＭ含有率依存性である。ここで、相対発光強度は、Ｍ＝０を１００％としたときの発光強度である。残光はＭの微量添加で減少する。一方、相対発光強度はＭが大きくなるに従って急激に減少する。図１７〜１９の結果のとおり、高い発光強度を得るには、Ｍは５０ｍａｓｓｐｐｍ以下とし、より好ましくは１５ｍａｓｓｐｐｍ以下とする。低残光とするには、Ｍの下限を３ｍａｓｓｐｐｍとする。 17 to 19 show that for each of M = Mg, M = Ti, and M = Ni, a = 0.03, x = 0.1, z = 0.026, u = 0.41, s = 0. This is the dependence of the relative light emission intensity on 01 and the M content of 300 ms afterglow. Here, the relative light emission intensity is the light emission intensity when M = 0 is 100%. Afterglow decreases with the addition of a small amount of M. On the other hand, the relative light emission intensity decreases rapidly as M increases. As shown in FIGS. 17 to 19, in order to obtain high emission intensity, M is set to 50 massppm or less, more preferably 15 massppm or less. In order to obtain low afterglow, the lower limit of M is set to 3 massppm.
なお、上記のガーネット構造の蛍光材料の各構成元素の組成範囲を、組成式ではなく、各元素の含有量（ｍａｓｓ％）で表すと、好ましい範囲は、
２４．３≦Ｇｄ含有率（ｍａｓｓ％）≦５７．６、
０≦Ｌｕ含有率（ｍａｓｓ％）≦３１．１、
０＜ＲＥ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．１２、
０．０２≦Ｃｅ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．７、
４．０≦Ａｌ含有率（ｍａｓｓ％）≦１２．８、
７．５≦Ｇａ含有率（ｍａｓｓ％）≦２２．６、
０≦Ｓｃ含有率（ｍａｓｓ％）≦２．６４、
１９．６≦Ｏ含有率（ｍａｓｓ％）≦２２．８、
０．０５≦Ｆｅ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１、
０．５≦Ｓｉ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１０、
０≦Ｍ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦５０
である。ＲＥはＰｒ、Ｄｙ及びＥｒのうち少なくとも１種類であり、Ｍ元素はＭｇ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも１種類の元素であり、各元素の総和を１００ｍａｓｓ％（１００質量％）とする。
In addition, when the composition range of each constituent element of the fluorescent material having the garnet structure is expressed not by the composition formula but by the content (mass%) of each element, a preferable range is
24.3 ≦ Gd content (mass%) ≦ 57.6,
0 ≦ Lu content (mass%) ≦ 31.1,
0 <RE content (mass%) ≦ 0.12,
0.02 ≦ Ce content (mass%) ≦ 0.7,
4.0 ≦ Al content (mass%) ≦ 12.8,
7.5 ≦ Ga content (mass%) ≦ 22.6,
0 ≦ Sc content (mass%) ≦ 2.64,
19.6 ≦ O content (mass%) ≦ 22.8,
0.05 ≦ Fe content (mass ppm) ≦ 1,
0.5 ≦ Si content (mass ppm) ≦ 10,
0 ≦ M content (massppm) ≦ 50
It is. RE is at least one of Pr, Dy, and Er, M element is at least one element of Mg, Ti, and Ni, and the total of each element is 100 mass% (100 mass%).
また、上記の組成において、更に好ましい範囲は、
４５．９≦Ｇｄ含有率（ｍａｓｓ％）≦５２．８、
１．７≦Ｌｕ含有率（ｍａｓｓ％）≦１２．０、
０．００６≦ＲＥ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．０７、
０．０６≦Ｃｅ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．２４、
７．０≦Ａｌ含有率（ｍａｓｓ％）≦１０．０、
１３．７≦Ｇａ含有率（ｍａｓｓ％）≦２０．６、
０．０５≦Ｓｃ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．５、
２０．７≦Ｏ含有率（ｍａｓｓ％）≦２１．９、
０．０５≦Ｆｅ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦０．４、
０．５≦Ｓｉ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦５、
３≦Ｍ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１５
である。
In the above composition, a more preferable range is
45.9 ≦ Gd content (mass%) ≦ 52.8,
1.7 ≦ Lu content (mass%) ≦ 12.0,
0.006 ≦ RE content (mass%) ≦ 0.07,
0.06 ≦ Ce content (mass%) ≦ 0.24,
7.0 ≦ Al content (mass%) ≦ 10.0,
13.7 ≦ Ga content (mass%) ≦ 20.6,
0.05 ≦ Sc content (mass%) ≦ 0.5,
20.7 ≦ O content (mass%) ≦ 21.9,
0.05 ≦ Fe content (mass ppm) ≦ 0.4,
0.5 ≦ Si content (mass ppm) ≦ 5,
3 ≦ M content (mass ppm) ≦ 15
It is.
上記の蛍光材料は、多結晶材料とすることができる。多結晶は、素原料混合粉または素原料混合粉を仮焼し粉砕した粉末を材料の融点よりも低い温度で焼結した材料である。多結晶である場合には、同じ組成の単結晶と比べると、光透過率は劣るため性能（特に発光強度）では単結晶に比べて劣るが、単結晶のように結晶の育成に長い時間を要さないので製造効率が高く、低コストで蛍光材料を得ることができるので、この蛍光材料をシンチレータとして用いた場合、工業的量産性に優れた安価な放射線検出器を得ることができる。 The fluorescent material can be a polycrystalline material. Polycrystal is a material obtained by sintering raw material mixed powder or powder obtained by calcining and pulverizing raw material mixed powder at a temperature lower than the melting point of the material. In the case of a polycrystal, the light transmittance is inferior to that of a single crystal having the same composition, so the performance (especially the emission intensity) is inferior to that of a single crystal. Since it is not necessary, the production efficiency is high and the fluorescent material can be obtained at low cost. Therefore, when this fluorescent material is used as a scintillator, an inexpensive radiation detector excellent in industrial mass productivity can be obtained.
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、上記の蛍光材料をシンチレータとして用い、このシンチレータと、このシンチレータの発光を検出する受光素子とを有する放射線検出器である。この放射線検出器は、Ｘ線ＣＴ、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、又はＰＥＴ／ＣＴなどの医療用の観察装置又は検査装置に搭載することが好適である。
(Second Embodiment)
The second embodiment is a radiation detector that uses the above-described fluorescent material as a scintillator and includes the scintillator and a light receiving element that detects light emission of the scintillator. This radiation detector is preferably mounted on a medical observation apparatus or inspection apparatus such as X-ray CT, PET (Positron Emission Tomography), or PET / CT.
すなわち、上記蛍光材料をシンチレータとして用いた場合、Ｘ線感度の低下や、Ｘ線漏れといった問題を解決することができ、高性能の放射線検出器を得ることができる。 That is, when the fluorescent material is used as a scintillator, problems such as a decrease in X-ray sensitivity and X-ray leakage can be solved, and a high-performance radiation detector can be obtained.
この放射線検出器は、図２０、２１に示すように、シンチレータとこの蛍光材料の発光を検知するための光検出器とを備えた構成とすることができる。図２０は放射線検出器の概略構成を示す斜視図、図２１は図２０におけるＡ−Ａ断面図である。作製した放射線検出器は、１．２ｍｍピッチで２４個配列した上記スライスしたシンチレータ２と、配列したシンチレータ２の上面と側面にチタニアとエポキシ樹脂の混合材を塗布し硬化させてなる光反射膜３と、シンチレータ２の配列に対応し大きさが１ｍｍ×３０ｍｍでピッチが１．２ｍｍで配列されるととともにシンチレータ２と受光面が正確に一致するよう位置決めした受光部を有しシンチレータ２とエポキシ樹脂で固定した２４チャンネルシリコンフォトダイオード５と、２４チャンネルシリコンフォトダイオード５が電気的に接続される配線基板４と、で構成される。 As shown in FIGS. 20 and 21, this radiation detector can be configured to include a scintillator and a photodetector for detecting light emission of the fluorescent material. 20 is a perspective view showing a schematic configuration of the radiation detector, and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The produced radiation detector includes 24 sliced scintillators 2 arranged at a pitch of 1.2 mm, and a light reflecting film 3 formed by applying and curing a mixture of titania and epoxy resin on the upper and side surfaces of the arranged scintillators 2. And a scintillator 2 and an epoxy resin having a light receiving portion that is positioned so that the scintillator 2 and the light receiving surface are exactly aligned with each other, corresponding to the arrangement of the scintillators 2 The 24-channel silicon photodiode 5 is fixed by the wiring substrate 4 and the wiring substrate 4 to which the 24-channel silicon photodiode 5 is electrically connected.
光検出器となるシリコンフォトダイオードとしては、高感度・高速応答で、かつ波長感度域が可視光から近赤外領域にあって本発明の蛍光材料とのマッチングが良いことから、ＰＩＮ型シリコンフォトダイオードを用いるのが望ましい。また、この放射線検出器に使用するシンチレータ（蛍光材料）の厚さは、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。０．５ｍｍよりも薄くなると発光出力の低下・漏洩Ｘ線の増加を招く一方、５ｍｍよりも厚くなると光透過率が低下し、発光強度が低下してしまうため好ましくない。漏洩Ｘ線が少なく、また高い発光出力が得られる高感度の放射線検出器を構成する観点からはシンチレータの厚さは、１．５〜３ｍｍとすることが好ましい。 As a silicon photodiode used as a photo detector, a PIN type silicon photo diode has a high sensitivity and a high speed response and a wavelength sensitivity range from the visible light to the near infrared region, and the matching with the fluorescent material of the present invention is good. It is desirable to use a diode. The thickness of the scintillator (fluorescent material) used for this radiation detector is preferably 0.5 to 10 mm. If the thickness is less than 0.5 mm, the light emission output decreases and leakage X-rays increase. On the other hand, if the thickness is more than 5 mm, the light transmittance decreases and the light emission intensity decreases. The thickness of the scintillator is preferably 1.5 to 3 mm from the viewpoint of constructing a highly sensitive radiation detector that has a small amount of leakage X-rays and can obtain a high light emission output.
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明の蛍光材料および放射線検出器は下記の実施例に限定されるものではない。なお、主成分の組成分析はＩＣＰ―ＡＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法、パーキンエルマー製ＯＰＴＩＭＡ−３３００ＸＬ）により、ＦｅとＳｉの分析はＧＤＭＳ法（グロー放電質量分析法、ＶＧ Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ社製：ＶＧ９０００）により行った。表２又は表３には第１の実施の形態の例である実施例１〜１５と、参考例１〜５及び比較例１〜８に示される多結晶の蛍光体材料の分析値を、表４又は表５にはこの分析値から求めた化学式を示す。なお、Ｍが数ｍａｓｓｐｐｍよりも微量の場合、ＧＤＭＳ法で分析した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The fluorescent material and radiation detector of the present invention are not limited to the following examples. The composition analysis of the main component is ICP-AES (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy, OPTIMA-3300XL manufactured by PerkinElmer), and the analysis of Fe and Si is GDMS (glow discharge mass spectrometry, manufactured by VG Elemental): VG9000). Table 2 or Table 3 shows the analysis values of the polycrystalline phosphor materials shown in Examples 1 to 15, which are examples of the first embodiment, and Reference Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8. 4 or Table 5 shows the chemical formula obtained from this analysis value. In addition, when M was a trace amount from several massppm, it analyzed by GDMS method.
（参考例１）
容量１リットルの樹脂製ポットに２００ｇの素原料と直径５ｍｍの高純度アルミナボール１３００ｇ及びエタノール２００ｃｃをいっしょに入れ、１２ｈ混合したときのアルミナボールの質量変化は０．０６ｇであった。そこで、ボールからのＡｌ２Ｏ３混入も考慮して、表２の参考例１の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１２６．９１ｇ、ＣｅＯ２を０．３６３ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４０．６２ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０．０ｍａｓｓｐｐｍ）を３２．０５ｇ秤量した。Ｇｄ２Ｏ３は平均粒径２μｍの素原料粉を用いた（ここで記載の平均粒径はメディアン径である）。また、Ａｌ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３は、それぞれ０．６μｍ、３μｍの素原料粉を用いた。Ａｌ２Ｏ３粉については、あらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）で１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。これらの素原料を前記条件で湿式ボールミル混合を行い、その後乾燥した。この粉末に、純水を１ｍａｓｓ％添加し、５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で一軸プレス成形し、その後、加圧力３ｔｏｎ／ｃｍ２で冷間静水圧プレスを行い、理論密度に対し５４％の成形体が得られた。この成形体をアルミナこう鉢に入れ、フタをして、真空中１６７５℃、３ｈの一次焼結を行い、理論密度に対し、９９％の焼結体が得られた。この焼結体を、Ａｒ雰囲気、１５００℃、３ｈ、１０００ａｔｍ（１．０１×１０５Ｐａ）の条件で熱間静水圧プレス焼結を行った。得られた焼結体は、理論密度に対し９９．９％の密度を有していた。得られた試料は、内周スライサーを用いて幅１ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの板に機械加工後、１００ｖｏｌ％の酸素雰囲気中で１５００℃×２ｈの熱処理を行った。熱処理後、表面に光学研磨を施し、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。このシンチレータ中のＳｉをＧＤＭＳ法で分析した結果、４．９ｍａｓｓｐｐｍであった。この合成されたシンチレータ中のＳｉ含有率の分析値は、素原料粉のＳｉ含有率と配合比率から計算で求めたＳｉ含有率より０．５ｐｐｍ程大きいが、これは素原料のボールミル混合時にアルミナボールからＳｉが混入したためである。表２及び３において、（％）はｍａｓｓ％であり、（ｐｐｍ）はｍａｓｓｐｐｍであり、試料の単位質量が１００ｍａｓｓ％である。表４及び５において、（ｐｐｍ）はｍａｓｓｐｐｍであり、試料の単位質量が１００ｍａｓｓ％である。
(Reference Example 1)
When 200 g of raw material, 1300 g of high-purity alumina balls having a diameter of 5 mm, and 200 cc of ethanol were put together in a 1 liter resin pot and mixed for 12 hours, the mass change of the alumina balls was 0.06 g. Therefore, taking into account the mixing of Al 2 O 3 from the balls, 126.91 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 3 massppm) and CeO 2 so as to have the composition of Reference Example 1 in Table 2. Was 0.363 g, Al 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm) was 40.62 g, and Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10.0 massppm) was weighed. Gd 2 O 3 used raw material powder having an average particle diameter of 2 μm (the average particle diameter described here is the median diameter). Further, Al 2 O 3 and Ga 2 O 3 used raw material powders of 0.6 μm and 3 μm, respectively. For al 2 O 3 powder, after heat treatment at 1400 ° C. × 1h in advance in a vacuum (10 Pa), was used performed 12h ball milling. These raw materials were subjected to wet ball mill mixing under the above conditions and then dried. 1 mass% of pure water was added to this powder, uniaxial press molding was performed at a pressure of 500 kg / cm 2 , and then cold isostatic pressing was performed at a pressing force of 3 ton / cm 2 , and a molded body having 54% of the theoretical density was obtained. was gotten. This molded body was put in an alumina mortar, capped, and subjected to primary sintering in vacuum at 1675 ° C. for 3 hours, and a sintered body of 99% of the theoretical density was obtained. This sintered body was subjected to hot isostatic pressing under conditions of Ar atmosphere, 1500 ° C., 3 h, and 1000 atm (1.01 × 10 5 Pa). The obtained sintered body had a density of 99.9% with respect to the theoretical density. The obtained sample was machined into a plate having a width of 1 mm, a length of 30 mm, and a thickness of 2.5 mm using an inner slicer, and then heat-treated at 1500 ° C. for 2 hours in a 100 vol% oxygen atmosphere. After the heat treatment, the surface was optically polished to prepare a scintillator of a polycrystalline fluorescent material. As a result of analyzing Si in this scintillator by the GDMS method, it was 4.9 massppm. The analytical value of the Si content in the synthesized scintillator is about 0.5 ppm larger than the Si content calculated from the Si content and the blending ratio of the raw material powder. This is because Si was mixed from the ball. In Tables 2 and 3, (%) is mass%, (ppm) is massppm, and the unit mass of the sample is 100 mass%. In Tables 4 and 5, (ppm) is massppm, and the unit mass of the sample is 100 mass%.
上記にて得られた蛍光材料をシンチレータとして用い、図２０、２１に示した放射線検出器を作製した。かかる放射線検出器によれば、Ｘ線源１からのＸ線照射によりシンチレータ２が励起され発光し、その光は光反射膜３によって反射されてシリコンフォトダイオード側に向かい、２４チャンネルのシリコンフォトダイオード５で検出することにより、蛍光材料の特性を確認することができた。なお、シリコンフォトダイオードの電流出力を電圧に変換し、前記電圧を増幅するための電気信号増幅器を配線基板４に接続することにより、発光−可視光変換・信号増幅器を構成することができた。かかる蛍光材料をシンチレータとして用いる本発明の放射線検出器は、走査時間の短縮を通じて解像度の向上に寄与するほか、安定した検出性能も発揮しうる。 Using the fluorescent material obtained above as a scintillator, the radiation detector shown in FIGS. According to such a radiation detector, the scintillator 2 is excited and emits light by X-ray irradiation from the X-ray source 1, and the light is reflected by the light reflecting film 3 toward the silicon photodiode side, thereby producing a 24-channel silicon photodiode. By detecting at 5, it was possible to confirm the characteristics of the fluorescent material. Note that a light-to-visible light conversion / signal amplifier could be configured by converting the current output of the silicon photodiode into a voltage and connecting an electric signal amplifier for amplifying the voltage to the wiring board 4. The radiation detector of the present invention using such a fluorescent material as a scintillator contributes to improvement of resolution through shortening of scanning time, and can also exhibit stable detection performance.
（参考例２）
表２の参考例２の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１ｍａｓｓｐｐｍ）を１２２．１９ｇ、ＣｅＯ２を０．１０５ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．９７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：５ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．６８ｇ秤量した。Ｇｄ２Ｏ３は平均粒径２μｍの素原料粉を用いた。また、Ａｌ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３は、それぞれ０．６μｍ、３μｍの素原料粉を用いた。ＦｅとＳｉ含有率を低減するため、Ａｌ２Ｏ３粉については、あらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１３７５℃×１ｈの熱処理を行った後、３ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Reference Example 2)
Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 1 massppm) 122.19 g, CeO 2 0.105 g, Al 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm) so that the composition of Reference Example 2 in Table 2 was obtained. , Si: 10 massppm) was weighed 30.97 g, and Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 5 massppm) was weighed 46.68 g. Gd 2 O 3 used raw material powder having an average particle diameter of 2 μm. Further, Al 2 O 3 and Ga 2 O 3 used raw material powders of 0.6 μm and 3 μm, respectively. In order to reduce the Fe and Si content, the Al 2 O 3 powder was preliminarily subjected to heat treatment at 1375 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 3 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（参考例３）
表２の参考例３の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ，Ｓｉ：５ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．９６ｇ、ＣｅＯ２を１．３３７ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：８ｍａｓｓｐｐｍ）を２１．９５ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を６０．６９ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Reference Example 3)
115.96 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 5 massppm), 1.337 g of CeO 2 and Al 2 O 3 (Fe: 4 massppm, Si) so as to have the composition of Reference Example 3 in Table 2. : 8 massppm) was weighed 21.95 g and Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm) was weighed 60.69 g. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１）
表２の実施例１の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１ｍａｓｓｐｐｍ）を１１９．２３ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．９１ｇ、ＣｅＯ２を０．３５９ｇ、Ｐｒ６Ｏ１２を０．０２０ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４１．０４ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３２．３８ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１３７５℃×１ｈの熱処理を行った後、３ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
Example 1
Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 1 massppm) is 119.23 g, and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) is 6 so that the composition of Example 1 in Table 2 is obtained. .91 g, 0.359 g of CeO 2 , 0.020 g of Pr 6 O 12 , 41.04 g of Al 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm), Ga 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 32.38 g. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1375 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 3 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例２）
表２の実施例２の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を８３．８８ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を３９．８１ｇ、ＣｅＯ２を０．６８９ｇ、Ｄｙ２Ｏ３を０．０２０ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１３ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４５．４１ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 2)
83.88 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 3 massppm) and 39% Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so as to have the composition of Example 2 in Table 2. 0.81 g, CeO 2 0.689 g, Dy 2 O 3 0.020 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 30.13 g, Ga 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) Was weighed 45.41 g. The Al 2 O 3 powder was preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. for 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例３）
表２の実施例３の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を６０．０６ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を６６．３４ｇ、ＣｅＯ２を０．３４４ｇ、Ｅｒ２Ｏ３を０．０２０ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を２９．１９ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４３．９９ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 3)
60.06 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 7 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 7 massppm) were 66 so that the composition of Example 3 in Table 2 was obtained. .34 g, CeO 2 0.344 g, Er 2 O 3 0.020 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 mass ppm, Si: 10 mass ppm) 29.19 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 mass ppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 43.99 g. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例４）
表２の実施例４の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１３．８２ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．５ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６４ｇ、ＣｅＯ２を１．０３４ｇ、Ｐｒ６Ｏ１１を０．０５６ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を２６．１８ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．１８ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を６．０４ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１３７５℃×１ｈの熱処理を行った後、３ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 4)
113.82 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.3 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.00) so that the composition of Example 4 in Table 2 was obtained. 5 massppm) 6.64 g, CeO 2 1.034 g, Pr 6 O 11 0.056 g, Al 2 O 3 (Fe: 4 mass ppm, Si: 10 mass ppm) 26.18 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.00). 46.18 g of 2 massppm, Si: 10 massppm) and 6.04 g of Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) were weighed. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1375 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 3 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例５）
表２の実施例５の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１４．４３ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６６ｇ、ＣｅＯ２を０．６９１ｇ、Ｄｙ２Ｏ３を０．１４３ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を２７．９２ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．３０ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を３．７９ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 5)
114.43 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 7 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) 6 so as to have the composition of Example 5 in Table 2. .66 g, CeO 2 0.691 g, Dy 2 O 3 0.143 g, Al 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm) 27.92 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, 46.30 g of Si: 10 massppm) and 3.79 g of Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) were weighed. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例６）
表２の実施例６の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：５ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．２９ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｅｒ２Ｏ３を０．０６２ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：８ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４８ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 6)
115.29 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 5 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Example 6 in Table 2 is obtained. .68 g, CeO 2 0.347 g, Er 2 O 3 0.062 g, Al 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 8 massppm) 30.17 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, 46.48 g of Si: 10 massppm) and 0.91 g of Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) were weighed. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例７）
表２の実施例７の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．１０ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｐｒ６Ｏ１２を０．２８１ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１６ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４６ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを０．００３ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉は、あらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 7)
115.10 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 3 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Example 7 in Table 2 is obtained. .68 g, CeO 2 0.347 g, Pr 6 O 12 0.281 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 30.16 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) and 46.46g, Sc 2 O 3 (Fe : 0.4massppm, Si: 0.4massppm) to 0.91 g, and 0.003g weighed Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O. The Al 2 O 3 powder used was preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例８）
表２の実施例８の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：５ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．０８ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｄｙ２Ｏ３を０．３０８ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：８ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１５ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４６ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを０．０２７ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 8)
115.08 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 5 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) 6 so as to have the composition of Example 8 in Table 2. .68 g, CeO 2 0.347 g, Dy 2 O 3 0.308 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 8 massppm) 30.15 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) and 46.46g, Sc 2 O 3 (Fe : 0.4massppm, Si: 0.4massppm) to 0.91 g, and 0.027g weighed Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例９）
表２の実施例９の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．０８ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｅｒ２Ｏ３を０．３１２ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１５ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４６ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）４Ｔｉを０．００３ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉は、あらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
Example 9
115.08 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 3 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) were 6 so that the composition of Example 9 in Table 2 was obtained. .68 g, CeO 2 0.347 g, Er 2 O 3 0.312 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 30.15 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 46.46 g, Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 0.4 mass ppm) was 0.91 g, and (C 4 H 9 O) 4 Ti was weighed in 0.003 g. The Al 2 O 3 powder used was preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１０）
表２の実施例１０の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１４．８６ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｐｒ６Ｏ１２を０．５６２ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１４ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４４ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）４Ｔｉを０．０３６ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉は、あらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 10)
114.86 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 3 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) 6 so as to have the composition of Example 10 in Table 2. .68 g, CeO 2 0.347 g, Pr 6 O 12 0.562 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 30.14 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 46.44 g, Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 0.4 mass ppm) was 0.91 g, and (C 4 H 9 O) 4 Ti was weighed 0.036 g. The Al 2 O 3 powder used was preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１１）
表２の実施例１１の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１４．８３ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｄｙ２Ｏ３を０．６１６ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１３ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４３ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを０．００３ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 11)
114.83 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 7 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) were 6 so that the composition of Example 11 in Table 2 was obtained. .68 g, CeO 2 0.347 g, Dy 2 O 3 0.616 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 mass ppm, Si: 10 mass ppm) 30.13 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 mass ppm, Si: 10 mass ppm) and 46.43g, Sc 2 O 3 (Fe : 0.4massppm, Si: 0.4massppm) to 0.91 g, and 0.003g weighed Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１２）
表３の実施例１２の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１４．８３ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ｅｒ２Ｏ３を０．６２４ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１３ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４３ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを０．０２９ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 12)
114.83 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 7 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Example 12 in Table 3 was obtained. .68 g, CeO 2 0.347 g, Er 2 O 3 0.624 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 30.13 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) and 46.43g, Sc 2 O 3 (Fe : 0.4massppm, Si: 0.4massppm) to 0.91 g, and 0.029g weighed Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１３）
表３の実施例１３の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１６．６１ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を４．３８ｇ、ＣｅＯ２を０．３１０ｇ、Ｐｒ６Ｏ１１を０．０５７ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を２６．５６ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４４．３８ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を７．６３ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 13)
116.61 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 mass ppm, Si: 3 mass ppm) and 4 of Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 2 mass ppm) so as to have the composition of Example 13 in Table 3. .38 g, CeO 2 0.310 g, Pr 6 O 11 0.057 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 26.56 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 44.38 g, and Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 0.4 mass ppm) was weighed in 7.63 g. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１４）
表３の実施例１４の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１２１．０５ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を４．４１ｇ、ＣｅＯ２を０．３２２ｇ、Ｄｙ２Ｏ３を０．１３９ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．３７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４２．７６ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．８８ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 14)
121.05 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 mass ppm, Si: 3 mass ppm) and 4 of Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 2 mass ppm) so as to have the composition of Example 14 in Table 3. .41 g, CeO 2 0.322 g, Dy 2 O 3 0.139 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 30.37 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 42.76 g, and Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 0.4 mass ppm) was weighed 0.88 g. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（実施例１５）
表３の実施例１５の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１７．９２ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を４．４２ｇ、ＣｅＯ２を０．０３５ｇ、Ｅｒ２Ｏ３を０．０６３ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３１．８０ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４４．７７ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９２ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Example 15)
117.92 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 3 massppm) and 4% Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Example 15 in Table 3 was obtained. 0.42 g, CeO 2 0.035 g, Er 2 O 3 0.063 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 31.80 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 mass ppm) was weighed 44.77 g, and Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 0.4 mass ppm) was weighed 0.92 g. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（参考例４）
表３の参考例４の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１６．０３ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を４．４２ｇ、ＣｅＯ２を１．９３６ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３１．８２ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４４．８０ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９２ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Reference Example 4)
116.03 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 mass ppm, Si: 3 mass ppm) and 4 of Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 2 mass ppm) so as to have the composition of Reference Example 4 in Table 3. .42 g, CeO 2 1.936 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 31.82 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm) 44.80 g, Sc 2 0.92 g of O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) was weighed. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（参考例５）
表３の参考例５の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１２４．４６ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を４．６８ｇ、ＣｅＯ２を０．３３１ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４７．３７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を２２．１３ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９８ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉とＧａ２Ｏ３粉をあらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Reference Example 5)
124.46 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 mass ppm, Si: 3 mass ppm) and 4 of Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 2 mass ppm) so as to have the composition of Reference Example 5 in Table 3. .68 g, CeO 2 0.331 g, Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm) 47.37 g, Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm) 22.13 g, Sc 2 0.98 g of O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) was weighed. Al 2 O 3 powder and Ga 2 O 3 powder were preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Otherwise, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Reference Example 1.
（比較例１）
表３の比較例１の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１８．６１ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．８８ｇ、ＣｅＯ２を０．３５７ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２１ｍａｓｓｐｐｍ）を２８．８２ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１８ｍａｓｓｐｐｍ）を４４．４１ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．８７ｇとした以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 1)
Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 7 massppm) was 118.61 g, and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) was 6 so that the composition of Comparative Example 1 in Table 3 was obtained. .88 g, CeO 2 0.357 g, Al 2 O 3 (Fe: 4 massppm, Si: 21 massppm) 28.82 g, Ga 2 O 3 (Fe: 2 massppm, Si: 18 massppm) 44.41 g, Sc 2 O 3 A polycrystalline fluorescent material scintillator was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) was changed to 0.87 g.
（比較例２）
表３の比較例２の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１３．３３ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６９ｇ、ＣｅＯ２を２．３１４ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１０ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２１ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１９ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１８ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．５１ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１３ｇ秤量した。これらの素原料を直径５ｍｍの高純度アルミナボールを用いた湿式ボールミル混合後乾燥した。次に、この混合粉をＢ５サイズのアルミナルツボに入れ、１４００℃で２ｈ焼成し、冷却後、原料を十分にほぐした。次に、得られた仮焼粉を前記条件で１０ｈ湿式ボールミル粉砕を行ない乾燥した。こうして、平均粒径約１．５μｍの蛍光体粉末を得た。それ以降、参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 2)
113.33 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 7 mass ppm) and 6 Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 mass ppm, Si: 2 mass ppm) so that the composition of Comparative Example 2 in Table 3 was obtained. .69 g, CeO 2 2.314 g, Al 2 O 3 (Fe: 10 massppm, Si: 21 massppm) 30.19 g, Ga 2 O 3 (Fe: 2 massppm, Si: 18 massppm) 46.51 g, Sc 2 O 3 0.913 g of (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) was weighed. These raw materials were mixed after wet ball milling using high-purity alumina balls having a diameter of 5 mm and dried. Next, this mixed powder was put into a B5 size alumina crucible, fired at 1400 ° C. for 2 h, and after cooling, the raw material was sufficiently loosened. Next, the obtained calcined powder was crushed for 10 hours under the above conditions and dried. Thus, a phosphor powder having an average particle size of about 1.5 μm was obtained. Thereafter, it was manufactured as a scintillator of a polycrystalline fluorescent material by the same method as in Reference Example 1.
（比較例３）
表３の比較例３の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１０８．１８ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．３０ｇ、ＣｅＯ２を０．３２７ｇ、Ｐｒ６Ｏ１１を０．８８５ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：８ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２１ｍａｓｓｐｐｍ）を１５．２０ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１８ｍａｓｓｐｐｍ）を６８．１８ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．８６ｇ秤量した。それ以降、比較例２と同様の方法で、多結晶の蛍光材料を試料として作製した。
(Comparative Example 3)
108.18 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 7 massppm) and 6% Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Comparative Example 3 in Table 3 was obtained. .30 g, CeO 2 0.327 g, Pr 6 O 11 0.885 g, Al 2 O 3 (Fe: 8 massppm, Si: 21 massppm) 15.20 g, Ga 2 O 3 (Fe: 2 massppm, Si: 18 massppm) 68.18 g, Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) was weighed 0.86 g. Thereafter, a polycrystalline fluorescent material was prepared as a sample in the same manner as in Comparative Example 2.
（比較例４）
表３の比較例４の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１３．１７ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：５ｍａｓｓｐｐｍ）を６．５９ｇ、ＣｅＯ２を０．３４２ｇ、Ｄｙ２Ｏ３を１．０１４ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：８ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２１ｍａｓｓｐｐｍ）を２３．２２ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１８ｍａｓｓｐｐｍ）を４５．８５ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を９．７５ｇとした以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 4)
113.17 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 7 massppm) and 6% Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 5 massppm) so that the composition of Comparative Example 4 in Table 3 was obtained. .59 g, CeO 2 0.342 g, Dy 2 O 3 1.014 g, Al 2 O 3 (Fe: 8 massppm, Si: 21 massppm) 23.22 g, Ga 2 O 3 (Fe: 2 massppm, Si: 18 massppm) Was prepared as a scintillator of a polycrystalline fluorescent material in the same manner as in Reference Example 1 except that 45.85 g and Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) were 9.75 g.
（比較例５）
表３の比較例５の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１４．４８ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６７ｇ、ＣｅＯ２を０．３４６ｇ、Ｅｒ２Ｏ３を１．０３９ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２１ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１１ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１８ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．３９ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ秤量した。それ以降、比較例２と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 5)
114.48 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 7 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) to 6 so that the composition of Comparative Example 5 in Table 3 was obtained. .67 g, CeO 2 0.346 g, Er 2 O 3 1.039 g, Al 2 O 3 (Fe: 4 massppm, Si: 21 massppm) 30.11 g, Ga 2 O 3 (Fe: 2 massppm, Si: 18 massppm) Was weighed and 0.91 g of Sc 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) was weighed. Thereafter, it was produced as a scintillator of a polycrystalline fluorescent material by the same method as in Comparative Example 2.
（比較例６）
表３の比較例６の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：５ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．３４ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６９ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：８ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４９ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを０．１４１ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 6)
115.34 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 5 massppm) and 6% Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Comparative Example 6 in Table 3 was obtained. .69 g, 0.347 g of CeO 2 , 30.17 g of Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 8 massppm), 46.49 g of Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm), Sc 2 0.93 g of O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) and 0.141 g of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O were weighed. Other than that, it was manufactured as a scintillator of a polycrystalline fluorescent material by the same method as in Reference Example 1.
（比較例７）
表３の比較例７の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：３ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．３４ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６９ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４９ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）４Ｔｉを０．１８５ｇ秤量した。Ａｌ２Ｏ３粉は、あらかじめ真空中（〜１０Ｐａ）、１４００℃×１ｈの熱処理を行った後、１２ｈボールミル粉砕を行ったものを用いた。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 7)
115.34 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 3 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Comparative Example 7 in Table 3 is obtained. .69 g, 0.347 g of CeO 2 , 30.17 g of Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm), 46.49 g of Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm), Sc 2 0.93 g of O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 0.4 massppm) and 0.185 g of (C 4 H 9 O) 4 Ti were weighed. The Al 2 O 3 powder used was preliminarily subjected to heat treatment at 1400 ° C. × 1 h in a vacuum (−10 Pa) and then subjected to 12 h ball milling. Other than that, it was manufactured as a scintillator of a polycrystalline fluorescent material by the same method as in Reference Example 1.
（比較例８）
表３の比較例８の組成になるように、Ｇｄ２Ｏ３（Ｆｅ：０．１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：７ｍａｓｓｐｐｍ）を１１５．３４ｇ、Ｌｕ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：２ｍａｓｓｐｐｍ）を６．６９ｇ、ＣｅＯ２を０．３４７ｇ、Ａｌ２Ｏ３（Ｆｅ：１ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を３０．１７ｇ、Ｇａ２Ｏ３（Ｆｅ：０．２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：１０ｍａｓｓｐｐｍ）を４６．４９ｇ、Ｓｃ２Ｏ３（Ｆｅ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓｉ：０．４ｍａｓｓｐｐｍ）を０．９１ｇ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを０．１５８ｇ秤量した。それ以外は参考例１と同様の方法で、多結晶の蛍光材料のシンチレータとして作製した。
(Comparative Example 8)
115.34 g of Gd 2 O 3 (Fe: 0.1 massppm, Si: 7 massppm) and Lu 2 O 3 (Fe: 0.4 massppm, Si: 2 massppm) so that the composition of Comparative Example 8 in Table 3 is obtained. .69 g, 0.347 g of CeO 2 , 30.17 g of Al 2 O 3 (Fe: 1 massppm, Si: 10 massppm), 46.49 g of Ga 2 O 3 (Fe: 0.2 massppm, Si: 10 massppm), Sc 2 O 3 (Fe: 0.4massppm, Si : 0.4massppm) to 0.91 g, and 0.158g weighed Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O. Other than that, it was manufactured as a scintillator of a polycrystalline fluorescent material by the same method as in Reference Example 1.
上記の実施例１〜１５の試料、参考例１〜５の試料、比較例１〜８の試料について、Ｘ線照射による発光強度と３ｍｓ経過後の残光を測定した。この測定は、各試料について、参考例１に示すものと同様の放射線検出器を作製し、Ｘ線源としてタングステンターゲットのＸ線管を用い、管電圧１２０ｋＶ、管電流５ｍＡの条件でＸ線を前記放射線検出器のシンチレータに照射して評価した。Ｘ線照射による相対発光強度及びＸ線照射停止後３ｍｓ経過後の残光を表６〜７に示す。相対発光強度は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆシンチレータの発光強度を１００％としたときの発光強度である。表２〜５中で、原料に含有させていない為にゼロである元素は、数値の代わりに“−”の記号で表した。 With respect to the samples of Examples 1 to 15, the samples of Reference Examples 1 to 5, and the samples of Comparative Examples 1 to 8, emission intensity by X-ray irradiation and afterglow after 3 ms were measured. For this measurement, a radiation detector similar to that shown in Reference Example 1 was prepared for each sample, an X-ray tube of a tungsten target was used as the X-ray source, and X-rays were emitted under conditions of a tube voltage of 120 kV and a tube current of 5 mA. Evaluation was performed by irradiating the scintillator of the radiation detector. Tables 6 to 7 show the relative light emission intensity by X-ray irradiation and the afterglow after elapse of 3 ms after stopping the X-ray irradiation. The relative light emission intensity is the light emission intensity when the light emission intensity of Gd 2 O 2 S: Pr, Ce, F scintillator is 100%. In Tables 2 to 5, elements that are zero because they are not contained in the raw material are represented by a symbol “−” instead of a numerical value.
実施例１〜１２、参考例１〜３では、発光強度は８０％以上、３ｍｓ経過後の残光は８００ｐｐｍ以下となった。一方、比較例４と５では、発光強度は８０％以上となったが、３ｍｓ経過後の残光は８００ｐｐｍよりもかなり大きくなった。また、比較例１〜３と比較例６〜８では、発光強度は８０％を大幅に下回った。 In Examples 1 to 12 and Reference Examples 1 to 3, the emission intensity was 80% or more, and the afterglow after 3 ms was 800 ppm or less. On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5, the light emission intensity was 80% or more, but the afterglow after 3 ms was considerably higher than 800 ppm. In Comparative Examples 1 to 3 and Comparative Examples 6 to 8, the emission intensity was significantly lower than 80%.
また、上記の実施例１３に関連して、Ａｌ２Ｏ３粉に対する熱処理条件とその後のボールミル粉砕条件を実施例１３から変えた実施例１６〜１９も作成した。実施例１６においては、熱処理温度を実施例１３より低い１３３０℃、保持時間１ｈ、粉砕時間を実施例１３より短い３ｈとし、実施例１７においては、熱処理温度を１４００℃、保持時間１ｈ、粉砕時間を実施例１３より短い３ｈとした。実施例１８においては、熱処理温度を実施例１３より低い１３００℃、保持時間１ｈ、粉砕時間を実施例１３より長い３０ｈとし、実施例１９においては、熱処理温度を１４００℃、保持時間１ｈ、粉砕時間を実施例１３より長い３０ｈとした。これらにおいて、上記の条件以外は実施例１３と同様とした。この結果、実施例１６、１７においては、実施例１３と同等の相対発光強度と３ｍｓ後残光が得られた。実施例１８、１９においては、相対発光強度は実施例１３と同等であり、３ｍｓ後残光は実施例１３、実施例１６及び実施例１７よりは増加したものの、７５０ｐｐｍに抑えられた。この結果は、素原料となるＡｌ２Ｏ３粉のＳｉ含有量を反映している。 In addition, in relation to Example 13 above, Examples 16 to 19 were also prepared in which the heat treatment conditions for the Al 2 O 3 powder and the subsequent ball mill grinding conditions were changed from Example 13. In Example 16, the heat treatment temperature was 1330 ° C. lower than that of Example 13 and the holding time was 1 h, and the pulverization time was 3 h shorter than that of Example 13. In Example 17, the heat treatment temperature was 1400 ° C., the holding time was 1 h, and the pulverization time. Was 3 hours shorter than Example 13. In Example 18, the heat treatment temperature was 1300 ° C. lower than that of Example 13 and the holding time was 1 h, and the pulverization time was 30 h longer than that of Example 13. In Example 19, the heat treatment temperature was 1400 ° C., the holding time 1 h, and the pulverization time. For 30 hours longer than Example 13. These were the same as Example 13 except for the above conditions. As a result, in Examples 16 and 17, a relative emission intensity equivalent to that in Example 13 and afterglow after 3 ms were obtained. In Examples 18 and 19, the relative light emission intensity was the same as that of Example 13, and afterglow after 3 ms was increased from Examples 13, 16, and 17, but was suppressed to 750 ppm. This result reflects the Si content of the Al 2 O 3 powder that is the raw material.
本発明は、Ｘ線等の放射線を吸収し発光する蛍光材料、それを用いたシンチレータ並びに放射線検出器に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for fluorescent materials that absorb and emit radiation such as X-rays, scintillators using the same, and radiation detectors.
１ Ｘ線源
２ シンチレータ
３ 光反射膜
４ 配線基板
５ シリコンフォトダイオード
1 X-ray source 2 Scintillator 3 Light reflecting film 4 Wiring substrate 5 Silicon photodiode
Claims (16)
（Ｇｄ１−ｘ−ｙ−ｚＬｕｘＲＥｙＣｅｚ）３＋ａ（Ａｌ１−ｕ−ｓＧａｕＳｃｓ）５−ａＯ１２
ここで、
０≦ａ≦０．１５、
０．０３≦ｘ≦０．５
０＜ｙ≦０．００３、
０．０００３≦ｚ≦０．０１６７、
０．２≦ｕ≦０．６、
０≦ｓ≦０．１
であり、単位質量が１００ｍａｓｓ％であり、
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍの含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）は、
０．０５≦Ｆｅ含有率≦１、
０．５≦Ｓｉ含有率≦１０、
０≦Ｍ含有率≦５０
である。 Ce is a light emitting element, contains at least Gd, Al, Ga, O, Fe, Si, and RE, RE is at least one of Pr, Dy, and Er, and M is at least one of Mg, Ti, and Ni And a fluorescent material represented by the following general formula:
(Gd 1-x-y- z Lu x RE y Ce z) 3 + a (Al 1-u-s Ga u Sc s) 5-a O 12
here,
0 ≦ a ≦ 0.15,
0.03 ≤ x ≤ 0.5
0 <y ≦ 0.003,
0.0003 ≦ z ≦ 0.0167,
0.2 ≦ u ≦ 0.6,
0 ≦ s ≦ 0.1
And the unit mass is 100 mass%,
The content of Fe, Si, and M (massppm) is
0.05 ≦ Fe content ≦ 1,
0.5 ≦ Si content ≦ 10,
0 ≦ M content ≦ 50
It is.
０．００５≦ａ≦０．０５ The fluorescent material according to claim 1, wherein a is in the following range.
0.005 ≦ a ≦ 0.05
０．０３≦ｘ≦０．２ The fluorescent material according to claim 1, wherein x is in the following range.
0.03 ≦ x ≦ 0.2
０．０００１≦ｙ≦０．００１５ The fluorescent material according to claim 1, wherein y is in the following range.
0.0001 ≦ y ≦ 0.0015
０．００１≦ｚ≦０．００５ The fluorescent material according to claim 1, wherein z is in the following range.
0.001 ≦ z ≦ 0.005
０．３５≦ｕ≦０．５５ The fluorescent material according to any one of claims 1 to 5, wherein u is in the following range.
0.35 ≦ u ≦ 0.55
０．０１≦ｓ≦０．１ The fluorescent material according to claim 1, wherein the s is in the following range.
0.01 ≦ s ≦ 0.1
２４．３≦Ｇｄ含有率（ｍａｓｓ％）≦５７．６、
１．７≦Ｌｕ含有率（ｍａｓｓ％）≦３１．１、
０．０２≦Ｃｅ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．７、
０＜ＲＥ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．１２、
４．０≦Ａｌ含有率（ｍａｓｓ％）≦１２．８、
７．５≦Ｇａ含有率（ｍａｓｓ％）≦２２．６、
０≦Ｓｃ含有率（ｍａｓｓ％）≦２．６４、
１９．６≦Ｏ含有率（ｍａｓｓ％）≦２２．８、
０．０５≦Ｆｅ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１、
０．５≦Ｓｉ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１０、
０≦Ｍ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦５０
で表わされる範囲で含有し、
ＲＥ元素はＰｒ、Ｄｙ及びＥｒのうち少なくとも１種類であり、Ｍ元素はＭｇ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも１種類の元素であり、各元素の総和を１００ｍａｓｓ％（１００質量％）とすることを特徴とする蛍光材料。 A fluorescent material for a scintillator having a garnet structure containing Ce as a light emitting element and containing Gd, Ga, Al, O, Fe, Si, and RE,
24.3 ≦ Gd content (mass%) ≦ 57.6,
1.7 ≦ Lu content (mass%) ≦ 31.1,
0.02 ≦ Ce content (mass%) ≦ 0.7,
0 <RE content (mass%) ≦ 0.12,
4.0 ≦ Al content (mass%) ≦ 12.8,
7.5 ≦ Ga content (mass%) ≦ 22.6,
0 ≦ Sc content (mass%) ≦ 2.64,
19.6 ≦ O content (mass%) ≦ 22.8,
0.05 ≦ Fe content (mass ppm) ≦ 1,
0.5 ≦ Si content (mass ppm) ≦ 10,
0 ≦ M content (massppm) ≦ 50
In the range represented by
The RE element is at least one of Pr, Dy, and Er, the M element is at least one element of Mg, Ti, and Ni, and the sum of each element is 100 mass% (100 mass%). Featuring fluorescent material.
４５．９≦Ｇｄ含有率（ｍａｓｓ％）≦５２．８、
１．７≦Ｌｕ含有率（ｍａｓｓ％）≦１２．０、
０．０６≦Ｃｅ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．２４、
０．００６≦ＲＥ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．０７、
７．０≦Ａｌ含有率（ｍａｓｓ％）≦１０．０、
１３．７≦Ｇａ含有率（ｍａｓｓ％）≦２０．６、
０．０５≦Ｓｃ含有率（ｍａｓｓ％）≦０．５、
２０．７≦Ｏ含有率（ｍａｓｓ％）≦２１．９、
０．０５≦Ｆｅ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦０．４、
０．５≦Ｓｉ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦５、
３≦Ｍ含有率（ｍａｓｓｐｐｍ）≦１５
で表わされる範囲で含有し、
ＲＥ元素はＰｒ、Ｄｙ及びＥｒのうち少なくとも１種類であり、Ｍ元素はＭｇ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも１種類の元素であり、各元素の総和を１００ｍａｓｓ％（１００質量％）とすることを特徴とする蛍光材料。 A fluorescent material for a scintillator having a garnet structure containing Ce as a light emitting element and containing Gd, Ga, Al, O, Fe, Si, and RE,
45.9 ≦ Gd content (mass%) ≦ 52.8,
1.7 ≦ Lu content (mass%) ≦ 12.0,
0.06 ≦ Ce content (mass%) ≦ 0.24,
0.006 ≦ RE content (mass%) ≦ 0.07,
7.0 ≦ Al content (mass%) ≦ 10.0,
13.7 ≦ Ga content (mass%) ≦ 20.6,
0.05 ≦ Sc content (mass%) ≦ 0.5,
20.7 ≦ O content (mass%) ≦ 21.9,
0.05 ≦ Fe content (mass ppm) ≦ 0.4,
0.5 ≦ Si content (mass ppm) ≦ 5,
3 ≦ M content (mass ppm) ≦ 15
In the range represented by
The RE element is at least one of Pr, Dy, and Er, the M element is at least one element of Mg, Ti, and Ni, and the sum of each element is 100 mass% (100 mass%). Featuring fluorescent material.
A radiation detector comprising: the scintillator according to claim 14 or 15; and a light receiving element that detects light emission of the scintillator.
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