本發明專利技術涉及包含至少50重量%的稀土鹵化物并包含拋光的第一面的單晶閃爍體材料。將該材料集成到包含光敏接收器的電離輻射檢測器中，該光敏接收器任選通過除拋光的第一面之外的面耦合到該材料上。該材料提供良好的能量分辨率和高光強度。無論晶體的晶體取向如何，都可以實施該拋光。因此防止了取向導致的材料損耗。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有拋光的敏感面的稀土鹵化物晶體的閃爍體本專利技術涉及包含稀土鹵化物的閃爍體領域，用于檢測低能X射線和Y射線和電離粒子。電離輻射(包括電離粒子，特別例如質子、中子、電子、a粒子、離子，以及X射線或Y射線)通常使用單晶閃爍體檢測，單晶閃爍體將入射輻射轉化為光，光隨后用光敏接收器，如光電倍增管轉換為電信號。所用閃爍體尤其是摻雜鉈的碘化鈉(下文中稱為NaI CTl))、摻雜鈉或鉈的碘化銫或摻雜鐠或鈰的鹵化鑭的單晶。基于鹵化鑭的晶體一直是近期工作的對象，如 US 7067815、US 7067816、US 05/188914、US 06/104880 和 US07/241284中公開的那些。這些晶體在光強度與分辨率方面大有前途，但是由于它們的吸濕性，必須小心它們。X射線、Y射線和低能粒子常規上通過閃爍體晶體檢測，其最廣泛使用的是NaI (Tl)。由于要分析的輻射(射線或粒子)的性質——僅淺淺地穿透物質，晶體表面處的前幾個原子層至關重要。這些層必須正確地再現與該表面的工作不相容的晶格。在現有 技術中，因此將晶體解理以產生使下方的晶體結構保持完整的表面。因此，解理(surfacecliv6e)表面用作敏感檢測表面。在NaI CTl)的情況下，不可能用另一種方法取代解理，因為這會導致檢測質量的極大惡化(差的能量分辨率和閃爍體發出的少量光，相對于采用解理所獲得的結果)。近年來出現了基于稀土鹵化物的新一代閃爍體。它們尤其描述在US 7067815,US7233006,US 7067816和US 7250609中。此類閃爍體是市售的并具有解理表面作為輻射接收面。稀土鹵化物發射300至530納米的波長范圍。摻雜Pr或Ce的鹵化鑭發射300至400納米。晶體沿優選的晶面解理，因此必須選擇在正確方向上取向的晶體以便一方面實施解理操作，另一方面優化與最終用途有關的性能。這種必要的取向降低了產率，因為不正確取向的材料無法使用。解理操作也可能會失敗(可能會產生碎片或裂紋)，這也會產生廢料。US 5013921教導了具有拋光表面的閃爍體材料在射線照相應用中的用途，其通常需要大約60keV的能量。基于非晶氫化硅的光電二極管用于檢測并直接放置在閃爍體的表面上。這些光電二極管明顯在550納米波長以上敏感。UA 80507教導了拋光的銪摻雜堿金屬鹵化物單晶閃爍體。WO 2009/129534教導了一種晶體，其拋光面朝向光電檢測器，因此不需要非常精細的拋光。此外，在該文獻中，拋光面與噴砂或粗糙面位于相同的平面中。US 2005/0104001教導了拋光用于PET (正電子成象術)用途的晶體。沒有解釋拋光的程度和拋光面的用途。在PET應用中，入射輻射具有511keV的能量。不可能由晶體在PET中的性質推斷其低能性質。現在已經發現，在基于稀土鹵化物的晶體的情況下可以用拋光取代解理，而不會降低其基本性質，如能量分辨率或閃爍體發出的光的量。此外，無論晶體的晶體取向如何都可以實施這種拋光。無需再對該晶體進行取向(即將其定位，使得預期的輻射敏感面與解理面相符)。防止了這種取向導致的材料損耗。與使用沖擊分離兩個晶面的常規解理相比，通過拋光獲得的表面光潔度可再現得多。由此，本專利技術首先涉及包含至少50重量％的稀土鹵化物并包含稱為“拋光的第一面”的拋光面的單晶閃爍體材料。該拋光面可以是唯一被拋光的面。但是，也可以拋光該單晶的至少一個其它面。本專利技術的拋光的材料能夠獲得良好的低能輻射測量性能，因為本專利技術保持了表面下方的小深度處的優異晶體品質。正是在此深度下低能輻射與晶體相互作用。所需性能參數是能量分辨率(被稱作PHR，即脈沖幅度分辨率)和峰/谷(P/V)比，其通過將電離輻射源的峰最大值下檢出的計數除以低頻通道(在源峰的左邊)中存在的源峰值與噪聲峰值之間的最小計數而獲得的；P/V比越高，信噪比越好。通過記錄顯示作為能量函數的源的活性的光譜測量能量分辨率PHR，該光譜描述了一個峰，該峰的半高寬除以能量(峰最大值的橫坐標)得出PHR ；PHR越低，光譜分辨率越好。可以通過用5. 9keV下的Fe55源測量PHR和P/V比來評價該單晶的閃爍性能(PHR·和P/V)。如果使用5. 9keV下的Fe55源時發光特性良好，那么用其它源的發光特性也良好(但是具有可能不同的PHR和P/V值)。本領域技術人員認為在5. 9keV下的Fe55源的情況下下列性能令人滿意PHR (50% 和 P/V 彡 35。術語“低能X射線”和“低能Y射線”理解為是指處于I至lOOkeV、更特別為I至50keV且甚至更特別為I至IOkeV的輻射。本專利技術還涉及本專利技術的檢測器檢測能量在上面所給范圍內的輻射的用途。本專利技術還涉及使用本專利技術的檢測器檢測這種類型輻射的方法，安置拋光的第一面以便與電離輻射相互作用(即，其為入射面)。無論該閃爍體材料的晶體取向如何均可制造本專利技術的晶體的拋光面(“拋光的第一面”)。合適的拋光可以通過機械和化學作用獲得。通常，首先在機械加工，即切削過程中從所形成的表面上除去大部分加工厚度。相對于目標尺寸，該晶體具有厚度余量。在切削后，首先用砂布，例如280粒度砂布(粒度=在過濾該磨料粒子的篩網中每平方英寸的開口數)研磨該表面。接著進行拋光。本專利技術中采用的拋光要比需要簡單光耦合時采用的拋光(拋光面轉向光敏接收器)更復雜。尤其在拋光結束時，使用磨料粒子與醇的混合物有利地進行拋光。為此，可能通過將晶體略微壓向拋光機(例如使用醇和氧化鋁的混合物)來研磨該晶體。醇有利地為乙醇。后繼拋光步驟包括更精細的拋光操作在支座上用醇和金剛石粉末的混合物相當精細地在拋光機的整個表面上均勻地摩擦該晶體而不施加壓力。持續該操作，直到任何突起、劃痕，甚至微細的劃痕、以及尤其任何“桔皮”外觀消失。在最終的拋光操作中，拋光這一次用減量的金剛石粉末進行，雖然仍在醇中。事先在醇中充分洗滌該拋光機。以極小量存在于醇中的水(例如在用于基于溴化鑭或氯化鑭的晶體的醇中大約0. 1%的水)似乎起到了積極作用，因為當后者為吸濕性(這是這些晶體的情況)時水非常輕微地溶解該材料。優選，醇含有0.01至I重量％的水。通常在拋光機的支座上緩慢地摩擦該晶體多次。有利地，拋光結束時使用的磨料粒子(氧化鋁、金剛石粉末、碳化硅等等)具有4微米或更小的直徑(每個磨料粒子可以容納在4微米直徑的球體內)。該粒子優選具有3微米或更小的直徑(每個磨料粒子可以容納在3微米直徑的球體內)。再更優選地，拋光結束時使用的磨料粒子至少細如0-2微米等級粒子，這意味著該粒子具有2微米或更小的直徑(每個磨料粒子可以容納在2微米直徑的球體內)。拋光結束時使用的磨料粒子優選由金剛石制成。例如，對于最后的拋光步驟，大約20毫克0-2微米等級的金剛石粉末可用于10厘米直徑拋光機。當拋光面暴露于來自5. 9keV下的Fe55源的輻射時，可以通過測量能量分辨率PHR和信噪比(如下文用圖2所解釋的那樣，測量P/V比)來控制“拋光的第一面”的拋光品質。因此，對拋光的第一面進行精細拋光(通過逐漸降低磨料粒子的尺寸、醇中磨料粒子的量，并通過逐漸提高拋光的持續時間)，優選直到PHR低于55%，甚至低于50%——當該面暴露于來自5. 9keV下的Fe55源的輻射時。優選該拋光足夠精細，以致當該本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.12.28 FR 09596201.單晶閃爍體材料，包含至少50重量％的稀土鹵化物，其特征在于其包含第一面，所述第一面精細拋光至足以使得當所述拋光的第一面暴露于來自5. 9KeV下的Fe55源的輻射時能量分辨率PHR低于55%。2.如前述權利要求所要求保護的材料，其特征在于所述稀土鹵化物是氯化物或溴化物。3.如前述權利要求之一所要求保護的材料，其特征在于所述稀土是鑭。4.如前述權利要求之一所要求保護的材料，其特征在于所述稀土鹵化物是摻雜鐠或鈰的溴化鑭或氯化鑭。5.如前述權利要求之一所要求保護的材料，其特征在于在拋光結尾用直徑為4厘米或更小的粒子拋光所述拋光的第一面。6.如前述權利要求所要求保護的材料，其特征在于在拋光結尾用直徑為3厘米或更小的粒子拋光所述拋光的第一面。7.如前述權利要求所要求保護的材料，其特征在于在拋光結尾用直徑為2厘米或更小的粒子拋光所述拋光的第一面。8.如前述權利要求之一所要求保護的材料，其特征在于在拋光結尾用磨料粒子與醇的混合物拋光所述拋光的第一面。9.如前述權利要求所要求保護的材料，其特征在于所述醇含有O.01至I重量％的水。10.如前述權利要求之一所要求保護的材料，其特征在于所述拋光的第一面精細拋光至足以使得當所述拋光的第一面暴露于來自5. 9KeV下的Fe55源的輻射時能量分辨率PHR低于50%ο11.如前述權利要求之一所要求保護的材料，其特征在于所述拋光的第一面精細拋光至足以使得當所述拋光的第一面暴露于來自5. 9KeV下的Fe55源的輻射時峰-谷比P/V為35%或更高。12.如前述權利要求所要求保護的材料，其特征在于所述拋光的第一面精細拋光至足以使得當所述拋光的第一面暴露于來自5. 9KeV下的Fe55源的輻射...
【專利技術屬性】
技術研發人員：G戈蒂埃，D里紹，P香浦，
申請(專利權)人：圣戈班晶體及檢測公司，
類型：
國別省市：
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