Способ регулирования содержания галлия в сцинтилляторах на основе гадолиний-галлиевых гранатов - заявка 2016146848 на патент на изобретение в РФ

1. Способ получения кристаллического сцинтиллятора, включающий:
изготовление порошка, обладающего составом по формуле (1):
M1aM2bM3cM4dO12 (1),
где O представляет кислород,
M1, M2, M3 и M4 представляют первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга,
сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где
«a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5,
«b» имеет значение от 0 до примерно 5,
«c» имеет значение от 0 до примерно 5 и
«d» имеет значение от 0 до примерно 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба одновременно равны нулю,
M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание,
M2 представляет собой алюминий или бор,
M3 представляет собой галлий и
M4 представляет собой соактиватор и включает один из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима;
нагрев порошка до температуры 500-2000°C с расплавлением порошка; и
нагрев полученного расплава до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с получением на последующей стадии поликристаллов или монокристаллов, используемых в качестве кристаллического сцинтиллятора,
при этом расплавление порошка осуществляют перед нагревом полученного расплава до температуры 800-1700°C в кислородсодержащей атмосфере,
при этом получаемые этим способом поликристаллы или монокристаллы имеют одну из следующих формул: Gd3Al2Ga3O12 (ГАГГ - гадолиний-алюминий-галлиевый гранат), Gd3Ga2,5Al2,5O12 (ГГАГ - гадолиний-галлий-алюминиевый гранат), Gd1,5Y1,5Ga2,5Al2,5O12 (ГИГАГ - гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат), Gd3Sc2Ga3O12 (ГСГГ - гадолиний-скандий-галлиевый гранат) или Gd1,5Lu1,5Al1,5Ga1,5O12 (ГЛАГГ - гадолиний-лютеций-алюминий-галлиевый гранат), причем каждый из поликристалла или монокристалла, представленного вышеупомянутыми формулами, необязательно легирован церием.
2. Способ по п. 1, где для M1 часть гадолиния может быть замещена одним или более из иттрия, лютеция, лантана, тербия, празеодима, неодима, церия, самария, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия или их сочетаний.
3. Способ по п. 1, где M1 представляет собой гадолиний, а M2 представляет собой алюминий.
4. Способ по п. 1, где
«a» имеет значение от примерно 2,4 до примерно 3,2,
«b» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,
«c» имеет значение от примерно 1 до примерно 4 и
«d» имеет значение от примерно 0,001 до примерно 0,5.
5. Способ по п. 4, где
«a» имеет значение примерно 3,
«b» имеет значение от примерно 2,1 до примерно 2,5,
«c» имеет значение от примерно 2 до примерно 3 и
«d» имеет значение от примерно 0,003 до примерно 0,3.
6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий растворение оксида галлия, оксида гадолиния и по меньшей мере одного оксида церия, алюминия, скандия, иттрия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, хрома, иттербия, неодима в кислоте с образованием раствора.
7. Способ по п. 6, где упомянутая кислота представляет собой соляную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту или их сочетание.
8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий добавление активатора к упомянутому раствору, где активатор представляет собой галогенид церия, алюминия, скандия, иттрия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, хрома, иттербия, неодима или их сочетание.
9. Способ по п. 6, где кислота представляет собой соляную кислоту; где соляная кислота присутствует в количестве 25-50 мольных процентов в воде.
10. Способ по п. 6, дополнительно содержащий добавление упомянутого раствора к избытку основания.
11. Способ по п. 10, где упомянутое основание представляет собой гидроксид аммония, бикарбонат аммония, гидроксид калия, гидроксид натрия или их сочетание.
12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий осаждение граната из упомянутого раствора с образованием порошка.
13. Способ по п. 12, дополнительно содержащий промывку упомянутого порошка и подвергание его дополнительному измельчению.
14. Способ по п. 8, где упомянутый порошок имеет средний размер частиц от 5 нанометров до 500 микрометров.
15. Способ по п. 9, где упомянутый кристаллический сцинтиллятор содержит монокристалл, поликристаллический материал или их сочетание.
16. Способ по п. 15, где упомянутый монокристалл получают методом Чохральского, методом Бриджмена, методом Киропулоса или методом Вернейля.
17. Изделие, включающее кристаллический сцинтиллятор, полученный способом, включающим:
изготовление порошка, обладающего составом по формуле (1)
M1aM2bM3cM4dO12 (1),
где O представляет собой кислород,
M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металлы, которые отличны друг от друга,
сумма a+b+c+d составляет примерно 8, где
«a» имеет значение от примерно 2 до примерно 3,5,
«b» имеет значение от 0 до примерно 5,
«c» имеет значение от 0 до примерно 5 и
«d» имеет значение от 0 до примерно 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба одновременно равны нулю,
M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их сочетание,
M2 представляет собой алюминий или бор,
M3 представляет собой галлий и
M4 представляет собой соактиватор и включает один из таллия, меди, серебра, свинца, висмута, индия, олова, сурьмы, тантала, вольфрама, стронция, бария, бора, магния, кальция, церия, иттрия, скандия, лантана, лютеция, празеодима, тербия, иттербия, самария, европия, гольмия, диспрозия, эрбия, тулия или неодима;
нагрев порошка до температуры 500-2000°C с расплавлением порошка; и
нагрев полученного расплава до температуры 500-1700°C в кислородсодержащей атмосфере с получением на последующей стадии поликристаллов или монокристаллов, используемых в качестве кристаллического сцинтиллятора,
при этом расплавление порошка осуществляют перед нагревом полученного расплава до температуры 500-1700°C в кислородсодержащей атмосфере,
при этом получаемые этим способом поликристаллы или монокристаллы имеют одну из следующих формул: Gd3Al2Ga3O12 (ГАГГ - гадолиний-алюминий-галлиевый гранат), Gd3Ga2,5Al2,5O12 (ГГАГ - гадолиний-галлий-алюминиевый гранат), Gd1,5Y1,5Ga2,5Al2,5O12 (ГИГАГ - гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат), Gd3Sc2Ga3O12 (ГСГГ - гадолиний-скандий-галлиевый гранат) или Gd1,5Lu1,5Al1,5Ga1,5O12 (ГЛАГГ - гадолиний-лютеций-алюминий-галлиевый гранат), причем каждый из поликристалла или монокристалла, представленного вышеупомянутыми формулами, необязательно легирован церием.
18. Изделие по п. 17, причем изделие представляет собой устройство формирования изображения.
19. Изделие по п. 17, причем изделие представляет собой установку для позитронно-эмиссионной томографии, компьютерной томографии или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.
Наверх