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技術 熔融光学素子を有するセラミック フォスウイッチ、その製造方法及びそれを含有する物品

出願人 シーメンスメディカルソリューションズユーエスエーインコーポレイテッド
発明者 マークエス.アンドレアコピーターカールコーエンロバートエイ.ミンツァーマティアスヨット.シュマンド
出願日 2019年11月1日 (1年0ヶ月経過) 出願番号 2019-199690
公開日 2020年6月25日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-097728
状態 未査定
技術分野 放射線診断機器 X線可視像変換 発光性組成物
主要キーワード 連結媒体 検出エネルギ 伝導熱伝達 圧縮プロセス中 界面境界 ない継ぎ 連結材料 共ドーパント
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年6月25日)のものです。
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図面 (5)

課題

2つの異なる組成物の間の界面境界がなく反射に因る損失のないシンチレータフォスウイッチを提供する。

解決手段

下記構造式を有する複数のガーネット組成物単一ブロック中に含有してなるシンチレータ。 M1aM2bM3cM4dO12(式中、Oは酸素。M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属。a、b、c及びdの合計は、約8。aは2〜3.5、bは0〜5、cは0〜5、dは0〜1。ここで、bとc、bとd、又はcとdとは、同時に共に0であることはできない。M1は、ガドリニウムイットリウムルテチウムを始めとする希土類元素又はこれらの組合せ。M2は、アルミニウム又はホウ素。M3はガリウム。M4は共ドーパント。ここで、同一の構造式を有する2つの組成物は、互いに隣り合わず、単一のブロックは、異なる組成物の間に光学的界面を有していない。)

概要

背景

概要

2つの異なる組成物の間の界面境界がなく反射に因る損失のないシンチレータフォスウイッチを提供する。下記構造式を有する複数のガーネット組成物単一ブロック中に含有してなるシンチレータ。 M1aM2bM3cM4dO12(式中、Oは酸素。M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属。a、b、c及びdの合計は、約8。aは2〜3.5、bは0〜5、cは0〜5、dは0〜1。ここで、bとc、bとd、又はcとdとは、同時に共に0であることはできない。M1は、ガドリニウムイットリウムルテチウムを始めとする希土類元素又はこれらの組合せ。M2は、アルミニウム又はホウ素。M3はガリウム。M4は共ドーパント。ここで、同一の構造式を有する2つの組成物は、互いに隣り合わず、単一のブロックは、異なる組成物の間に光学的界面を有していない。)

目的

この情報を抽出することを可能にする通常の方法は、2以上のシンチレータが結合されて単一の機能性ユニットとなっているフォスウイッチ立体配座を使用することである

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

下記構造式(1)を有する複数のガーネット組成物単一ブロック中に含有してなるシンチレータ。M1aM2bM3cM4dO12 (1)上記式において、Oは、酸素を表わし、M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属を表わし、a、b、c及びdの合計は、約8であり、aは、約2〜約3.5の値を有し、bは、0〜約5の値を有し、cは、0〜約5の値を有し、dは、0〜約1の値を有し、ここで、bとc、bとd、又はcとdとは、同時に共に0であることはできず、M1は、ガドリニウムイットリウムルテチウムスカンジウムを含有してなる希土類元素又はこれらの組合せであり、M2は、アルミニウム又はホウ素であり、M3は、ガリウムであり、そして、M4は、共ドーパントであって、タリウム、銅、銀、鉛、ビスマスインジウム、スズ、アンチモンタンタルタングステンストロンチウムバリウム、ホウ素、マグネシウムカルシウムセリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、ルテチウム、プラセオジムテルビウムイッテルビウムサマリウムユーロピウムホルミウムジスプロシウムエルビウムツリウム又はネオジムのうちの1つを含有してなり、ここで、同一の構造式を有する2つの組成物は、互いに隣り合わず、そして、単一のブロックは、異なる組成物の間に光学的界面を有していない。

請求項2

M1に関して、ガドリニウムの一部が、イットリウム、ガドリニウム、ルテチウム、ランタン、テルビウム、プラセオジム、ネオジム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、スカンジウム、又はこれらの組合せの1つ以上に依って置換されてもよい請求項1に記載のシンチレータ。

請求項3

M2がアルミニウムである請求項1に記載のシンチレータ。

請求項4

aが、2.4〜3.2の値を有し、bが、2〜3の値を有し、cが、1〜4の値を有し、dが、0.001〜0.5の値を有する請求項1に記載のシンチレータ。

請求項5

aが、約3の値を有し、bが、約2.1〜約2.5の値を有し、cが、約2〜約3の値を有し、dが、約0.003〜約0.3の値を有する請求項1に記載のシンチレータ。

請求項6

前記複数の組成物が、ブロック製造のための圧力の付与の前に、粉末形状又はゲル形状である請求項1に記載のシンチレータ。

請求項7

前記複数のガーネット組成物が、ガドリニウム−アルミニウム−ガリウムガーネット、ガドリニウム−イットリウム−ガリウム−アルミニウムガーネット、ガドリニウム−スカンジウム−ガリウムガーネット及び/又はガドリニウム−ルテチウム−アルミニウム−ガリウムガーネットを含有してなる請求項1に記載のシンチレータ。

請求項8

前記シンチレータが、Gd3Al2Ga3O12及びGd3Al3Ga2O12を含有してなる請求項1に記載のシンチレータ。

請求項9

前記シンチレータが、Gd2.5Y0.5Al2Ga3O12及びGd2.5Y0.5Al3Ga2O12を含有してなる請求項1に記載のシンチレータ。

請求項10

前記複数の組成物がn個(nは、2〜100である。)の異なる組成物を含有してなる請求項1に記載のシンチレータ。

請求項11

前記複数の組成物が2以上の異なる方向に配列されている請求項1に記載のシンチレータ。

請求項12

請求項1に記載のシンチレータを有する物品

請求項13

陽電子放出断層撮影(PET)又はコンピュータ断層撮影(CT)又は単一光子放出コンピュータ断層撮影SPECT)の機械である請求項12に記載の物品。

請求項14

それぞれ下記構造式(1)を有する複数の組成物を互いに隣り合わせて配置し、M1aM2bM3cM4dO12 (1)(上記式において、Oは、酸素を表わし、M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属を表わし、a、b、c及びdの合計は、約8であり、aは、約2〜約3.5の値を有し、bは、0〜約5の値を有し、cは、0〜約5の値を有し、dは、0〜約1の値を有し、bとc、bとd、又はcとdとは、同時に0であることはできず、M1は、ガドリニウム、イットリウム、ルテチウム、スカンジウムを始めとする(但し、これらに限られない)希土類元素又はこれらの任意の組合せであり、M2は、アルミニウム又はホウ素であり、M3は、ガリウムであり、M4は、共ドーパントであって、タリウム、銅、銀、鉛、ビスマス、インジウム、スズ、アンチモン、タンタル、タングステン、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、マグネシウム、カルシウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、ルテチウム、プラセオジム、テルビウム、イッテルビウム、サマリウム、ユーロピウム、ホルミウム、ジスプロシウム、エルビウム、ツリウム又はネオジムのうちの1つを含有してなり、ここで、同一の構造式を有する2つの組成物は、互いに隣り合わず、単一のブロックは、異なる組成物の間に光学的界面を有していない。);これら複数の組成物を圧縮して互いの中に押し込み;そして、これら組成物をアニールして、異なる組成物間に光学的界面を有しない単一ブロックとする;ことを含有してなる方法。

請求項15

前記互いに隣り合う複数の組成物が、圧縮して互いの中に押し込まれる前に、粉末形状、ゲル形状又は粉末及びゲルの形状である請求項14に記載の方法。

請求項16

アニーリング及び圧縮が同時に実施される請求項14に記載の方法。

請求項17

M1が希土類金属であり、前記希土類金属がセリウム、アルミニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ルテチウム、プラセオジム、ネオジム、イッテルビウム、サマリウム、ユーロピウム、ホルミウム、ジスプロシウム、エルビウム、ツリウム及びネオジムである請求項14に記載の方法。

請求項18

M1がガドリニウムである請求項14に記載の方法。

請求項19

アニーリングが500℃〜1,750℃の温度で実行される請求項14に記載の方法。

請求項20

圧縮が1MPa〜500MPaの圧力で実行される請求項14に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、熔融光学素子を有するセラミックフォスウイッチ、その製造方法及びそれを含有する物品に関する。

発明が解決しようとする課題

0002

放射線検出用途において、検出媒体から相互作用情報の深さを抽出することが望ましいことがしばしばである。これにより、固体内で相互作用するガンマ粒子局在化が改善される。この情報を抽出することを可能にする通常の方法は、2以上のシンチレータが結合されて単一の機能性ユニットとなっているフォスウイッチ立体配座を使用することである。フォスウイッチを構築するために用いられるシンチレーション材料は、別個シンチレーション特性(例えば、異なるシンチレーション崩壊時間又は異なる波長)を有していて、これを利用して、フォスウイッチのどの部分がガンマ粒子と相互作用したかを決定することができる。フォスウイッチ立体配座において用いられるシンチレータは、緻密なシンチレータのそれよりも顕著に低い反射率を有する光学連結材料を用いて、光学的に互いに連結されているので、シンチレーションフォトンの顕著な量が、光学的連結材料とのシンチレータ界面で反射され又は失われる。これにより、検出エネルギ及び時間分解能の顕著な劣化が引き起こされる。

課題を解決するための手段

0003

本発明によれば、下記構造式(1)を有する複数のガーネット組成物単一ブロック中に含有してなるシンチレータが提供される。
M1aM2bM3cM4dO12 (1)
上記式において、Oは、酸素を表わし、M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属を表わす。a、b、c及びdの合計は、約8であり、aは、約2〜約3.5の値を有し、bは、0〜約5の値を有し、cは、0〜約5の値を有し、dは、0〜約1の値を有する。ここで、「約」とは、所望の数値より±10%の逸脱と定義される。bとc、bとd、又はcとdとは、同時に共に0であることはできない。M1は、ガドリニウムイットリウムルテチウムスカンジウムを始めとする(但し、これらに限られない)希土類元素又はこれらの組合せであり、M2は、アルミニウム又はホウ素であり、M3は、ガリウムであり、M4は、共ドーパントであって、タリウム、銅、銀、鉛、ビスマスインジウム、スズ、アンチモンタンタルタングステンストロンチウムバリウム、ホウ素、マグネシウムカルシウムセリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、ルテチウム、プラセオジムテルビウムイッテルビウムサマリウムユーロピウムホルミウムジスプロシウムエルビウムツリウム又はネオジムのうちの1つを含有してなる。ここで、同一の構造式を有する2つの組成物は、互いに隣り合わず、単一のブロックは、異なる組成物の間に光学的界面を有していない。

0004

また、本発明によれば、それぞれ下記構造式(1)を有する複数の組成物を互いに隣り合わせて配置し、
M1aM2bM3cM4dO12 (1)
(上記式において、Oは、酸素を表わし、M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属を表わす。a、b、c及びdの合計は、約8であり、aは、約2〜約3.5の値を有し、bは、0〜約5の値を有し、cは、0〜約5の値を有し、dは、0〜約1の値を有する。bとc、bとd、又はcとdとは、同時に0であることはできない。M1は、ガドリニウム、イットリウム、ルテチウム、スカンジウムを始めとす
る(但し、これらに限られない)希土類元素又はこれらの任意の組合せであり、M2は、アルミニウム又はホウ素であり、M3は、ガリウムであり、M4は、共ドーパントであって、タリウム、銅、銀、鉛、ビスマス、インジウム、スズ、アンチモン、タンタル、タングステン、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、マグネシウム、カルシウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、ルテチウム、プラセオジム、テルビウム、イッテルビウム、サマリウム、ユーロピウム、ホルミウム、ジスプロシウム、エルビウム、ツリウム又はネオジムのうちの1つを含有してなる。ここで、同一の構造式を有する2つの組成物は、互いに隣り合わず、単一のブロックは、異なる組成物の間に光学的界面を有していない。);
これら複数の組成物を圧縮して互いの中に押し込み;そして、
これら組成物をアニールして、異なる組成物間に光学的界面を有しない単一ブロックとする;
ことを含有してなる方法が提供される。

図面の簡単な説明

0005

図1は、本明細書に開示したシンチレータフォスウイッチの1つの例示的な製造方法を図示したものである。
図2(A)は、1つの例示的なシンチレータ フォスウイッチを図示したものである。
図2(B)は、もう1つの例示的なシンチレータ フォスウイッチを図示したものである。
図3は、もう1つの例示的なシンチレータ フォスウイッチを図示したものであり、ここでは、隣り合う組成物が複数の方向に互いに追加されている。

実施例

0006

本発明においては、互いに異なる2以上のガーネット組成物を有するシンチレータフォスウイッチが提供される。ガーネット組成物は、2以上のガーネット組成物の間の界面において、徐々に変化する組成(例えば、勾配)を有し、この徐々に変化する組成により、2以上の組成物の間の光学的界面の存在が不可能とされる。2以上の異なる組成物の間の相違のはっきりした界面に代えて徐々に変化する組成を有する結果、界面境界における反射に因る損失がなくなる。一つの実施態様において、異なるガーネット組成物の間の境界における屈折率の値は、1つのガーネット組成物からもう1つのガーネット組成物へ徐々に変化する。光学的界面は、光学的連結媒体の使用の故に、屈折率が突然不連続となる界面である。

0007

本発明においては、また、2つの異なる組成物の間の界面境界がなく、2つの組成物の間の界面境界であったであろう場所において、反射に因る損失のないシンチレータフォスウイッチを創造する新規な方法が提供される。この方法は、粉末形状の2以上のセラミックシンチレータ組成物を互いに隣り合わせて配置し、次いで、これらの組成物を一緒に圧縮して粉末厚板を製造することからなる。粉末の厚板は、次いで、異なる組成物の間で拡散が起こり異なる組成物の間に徐々に変化する組成を有するフォスウイッチを製造し得るような適切な温度でアニールされる(焼結される)。(アニールの間の)加熱と圧縮圧の組合せにより、結晶粒成長現象が起きてもよい。熱及び圧縮圧の適用は、「焼結」とも称される。従って、組成物は、焼結されて材料の単一のブロックになると考えてもよい。

0008

本発明の方法の結果、圧縮プロセスの間に、明瞭な光学的界面を生成させることなく、継ぎ目のない一体化した媒体中に存在する2以上のガーネットセラミックスが生じる。ここでは、粉末組成に主に焦点を当てたが、シンチレータフォスウイッチは、また、ゲルからもエマルジョンからも製造することができる。これらは、本明細書の終わりに向け
て簡単に説明する。

0009

ガーネットシンチレータは、シンチレーション効率の顕著な改善と減衰時間に亘る良好な制御により、最近、人気が高まっている。ガーネットの追加の利点は、一方では良好な結晶相定性を維持しながら、そのシンチレーション特性を顕著に修正することができるその調整可能性である。その立方対称性により、光学的に透明なセラミックスを造ることが可能になる。セラミック技術は、複雑なフォスウイッチ構造を造る新しい機会を提供する。この技術は、材料の均一性及び化学量論性の厳格な制御とともに溶融物からの標準的な結晶成長の間に時々起きる不整合の問題を解消することを可能にする。ガーネット セラミックスは、この技術に非常によく適しているように見える。

0010

セラミックフォスウイッチの製造方法は、圧縮プロセス中に、明瞭な光学的界面を形成することなく、継ぎ目のない統合された媒体中で、2以上のセラミックを溶融することによる。図1は、モールド(図示せず)中に互いに隣接して配置され、圧縮されて粉末ブロックを形成する2つの異なる粉末化ガーネットシンチレータ組成物(以下、粉末組成物という。)102及び104を有する粉末のブロック100を示す。ここで留意すべきは、図1は2つの異なる組成物のみを示しているが、3以上、4以上、更に5以上の組成物を有していてもよいことである。要するに、互いに隣接して配置された複数の組成物について、ここに詳述する方法を実行できる。或る実施態様において、異なる粉末化組成物をモールド中で積み重ねて配置してもよい。

0011

粉末化組成物は、市場から購入してもよい。組成物は、できる限り純粋であることが望ましく、好適には、粉末化組成物の全重量に基づいて、99%以上の純度、より好適には99.9%以上の純度、更に好適には99.99%以上の純度を有することが好ましい。粒子又は粉末は、1nmから500μm、好ましくは5nmから50μm、より好ましくは20nmから20μm、の範囲の平均粒径を有する。粒子の回転半径を測定して平均粒径を決定する。粒径の決定に光学散乱又は電子顕微鏡を用いてもよい。

0012

粉末は、所望により、ボールミルロールミル又は他の粉砕装置により更に粉砕してもよい。特定のサイズの粒子を使用することが望ましい場合は、所望により、粉砕された粉末を、次いで、篩処理してもよい。

0013

粉末化組成物は、次いで、圧縮され、異なる組成物の分子を互いに拡散させるのに有効な温度でアニールされる。圧力は、好ましくは、図1中の矢印の方向で示されたような、圧縮力である。或る実施態様においては、圧力とアニーリングとは、同時に行なってもよく、逐次に行なってもよい。逐次に行なう場合には、粉末化組成物は、いつも圧力に曝され、次いで、アニールされる。好ましくは、粉末化組成物は、同時に、圧力に曝され、次いで、アニールされる。従って、2つの組成物の間の界面は、第一の組成物から第二の組成物へ漸進的に変化する複数の異なる組成物を含有する。

0014

次いで、モールド内の粉末化組成物に圧力が掛けられ、粉末のブロックが形成される。或る実施態様においては、圧力は、1MPa〜500MPaである。

0015

アニーリングは、好適には、対流熱伝達又は伝導熱伝達によって実行される。或る実施態様においては、対流熱伝達又は伝導熱伝達と同時に又はこれらに引き続いて、放射加熱(即ち、高周波加熱マイクロ波加熱又は赤外線加熱)を行なってもよい。或る実施態様においては、試料が未だ圧縮機内に在るときに又は圧縮下に在るときに、誘導加熱をしてもよい。

0016

アニーリングは、500〜1,750℃、好ましくは850〜1,700℃で、酸素含
雰囲気下で実行される。所望ならば、酸素雰囲気以外の雰囲気を用いてもよい。

0017

ここで再び図1を参照して、アニールの間、2つの異なる粉末化組成物102及び104からの分子は、互いの方向に拡散して、符号102A及び104Aで示された勾配を形成する。アニーリングの間、粉末内で結晶粒界成長が起こり、粉末化組成物102及び104からの各粒子が互いに融合して、通常フォスウイッチの各部分を分離する光学的界面が消失する。屈折率の小さな相違は、相間を滑らかに遷移して、界面においてシンチレーション光子は、殆ど影響されず、光学カップリング媒体の使用に起因して明瞭な光学的界面において起こり得る反射の蓋然性が高くなることもない。

0018

ある実施態様において、領域102A及び104Aは、粉末化組成物102及び104の間に存在する中間組成を有する。中間組成の存在の結果、粉末化組成物102及び104の間に、明瞭な光学的界面のない継ぎ目のない統合された媒体が生じる。

0019

或る実施態様において、圧力の適用に先立って互いに隣接して配置される複数のガーネット組成物は、構造式(1)を有するガドリニウム−ガリウム含有ガーネットである。
M1aM2bM3cM4dO12 (1)
(上記式において、Oは、酸素を表わし、M1、M2、M3及びM4は、互いに異なる第一、第二、第三及び第四の金属を表わす。a、b、c及びdの合計は、約8であり、ここで、「約」とは、所望の数値より±10%の逸脱と定義される。aは、約2〜約3.5、好ましくは約2.4〜約3.2、より好ましくは約3.0の値を有し、bは、0〜約5、好ましくは約2〜約3、より好ましくは約2.1〜約2.5の値を有し、ここで、bとc、bとd、又はcとdとは、同時に0であることはできず、cは、0〜約5、好ましくは約1〜約4、より好ましくは約2〜約3、更に好ましくは約2.1〜約2.5の値を有し、dは、0〜約1、好ましくは約0.001〜約0.5、より好ましくは約0.003〜約0.3の値を有する。用語「約」は、所定の値から±10%の逸脱を表わす。

0020

上記の式(1)において、M1は、ガドリニウム、イットリウム、ルテチウム、スカンジウムを始めとする(但し、これらに限られない)希土類元素又はこれらの任意の組合せである。M1は、好適にはガドリニウム及びイットリウムである。M2は、アルミニウム又はホウ素であり、M3は、ガリウムであり、M4は、共ドーパントであって、タリウム、銅、銀、鉛、ビスマス、インジウム、スズ、アンチモン、タンタル、タングステン、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、マグネシウム、カルシウム、セリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、ルテチウム、プラセオジム、テルビウム、イッテルビウム、サマリウム、ユーロピウム、ホルミウム、ジスプロシウム、エルビウム、ツリウム又はネオジムのうちの1つ以上を含有してなる。

0021

M1は、好適には、ガドリニウムである。M1に関して、ガドリニウムの幾分かは、イットリウム、ガドリニウム、ルテチウム、ランタン、テルビウム、プラセオジム、ネオジム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、スカンジウム、又はこれらの組合せの1つ以上に依って置換されてもよい。或る実施態様において、ガリウムの幾分かは、イットリウムで置換されてもよい。M3は、好適には、アルミニウムである。

0022

或る実施態様においては、共ドーパントM4は、Tl+、Cu+、Ag+、Au+、Pb2+、Bi3+、In+、Sn2+、Sb3+、Ce3+、Pr3+、Eu2+、Yb2+、Nb5+、Ta5+、W6+、Sr2+、B3+、Ba2+、Mg2+、Ca2+、又はこれらの組合せを含む。

0023

或る実施態様において、第一の粉末化組成物102は、第一の構造式(1)を有し、他
方、第二の粉末化組成物104は、前記第一の構造式とは異なる第二の構造式(1)を有する。言い換えれば、第一の粉末化組成物は、第二の粉末化組成物とは、化学的に異なっている。このように、構造式(1)に関して、それぞれ、それに最も近い隣接化合物とは異なる組成を有する「n」個の異なる組成物は、お互いに隣接して配置され、次いで、圧力及びアニーリングに付されて反射界面のないガーネットを形成する。数値nは、100までの、2〜30又はそれ以上の、3〜10又はそれ以上のそして4〜6以上の整数である。

0024

実際、2つの同一の組成物がお互いに隣接して配置されない限り、結果的に生じるガーネットの複数の部分が同一の構造式(1)を有することは可能である。これは、図2(A)に示されており、ここでは、粉末化組成物102及び104が、互いに隣り合って、交互に繰り返して配置されている。図2(B)に示された別の実施態様において、結果的に生じたガーネットは、互いに隣接して配置された一連の粉末化組成物102、103、104、105、106等々を有していてもよい。ここで、各組成物は、隣接する組成物とは異なっており、繰り返される組成物はない。このような多くの変形が可能であり、これらの全てをここでは詳細に述べないけれども、これらは、本開示の範囲内にあると考えられる。

0025

図1、図2(A)及び図2(B)には、単一の方向に互いに横に(即ち、水平に)並んで配列された異なる粉末化組成物が示されているけれども、これらは、(例えば、x方向、y方向及び/又はz方向のような)複数の方向に互いに隣接して配列されてもよい。図
3は、生じたガーネットが2つの異なる方向に配列された異なる組成物を有する実施態様を示す。幾つかの実施態様においては、異なる方向は、互いに直角であってもよい。他の実施態様では、異なる方向は、互いに対して90度を超え又は90度未満の角度をなしていてもよい。角度は、異なる組成物の質量中心を結ぶ線によって測定することができる。

0026

2つの異なる粉末化組成物からガーネットシンチレータを製造するにあたって、必須ではないが、2つの異なる組成物が同一の元素を異なる比率で含有していることが望ましい。例えば、第一の粉末化組成物及び第二の粉末化組成物が、共に、ガドリニウム、アルミニウム及びガリウムを含有する(このような組成を、一般的に、略語「GAGG」で占めす。)が、互いにその比率が異なる。例えば、第一の粉末組成物がGd3Al2Ga3O12であり、第二の粉末組成物がGd3Al3Ga2O12であり、これらが異なる量のCe3+活性化剤を有していてもよい。他の実施態様では、第一の粉末組成物がGd2.5Y0.5Al2Ga3O12であり、第二の粉末組成物がGd2.5Y0.5Al3Ga2O12であってもよい。

0027

他の実施態様において、第一の粉末組成物がGAGG組成物、即ち、Gd3Al2Ga3O12又はGd3Al3Ga2O12のうちの1つであり、他方、第二の粉末組成物が、例えば、Gd1.5Y1.5Ga2.5Al2.5O12のような、GYGAG(ここで、GYGAGは、ガドリニウム−イットリウム−ガリウム−アルミニウムガーネットを表わす。)であってもよい。

0028

かくして、第一の粉末組成物及び第二の粉末組成物は、GAGG:ガドリニウム−アルミニウム−ガリウムガーネット、GYGAG:ガドリニウム−イットリウム−ガリウム−アルミニウム ガーネット、GSGG:ガドリニウム−スカンジウム−ガリウム ガーネット、GLAGG:ガドリニウム−ルテチウム−アルミニウム−ガリウム ガーネット等からなる群から選ばれてよい。

0029

上述の方法は、粉末組成物からのシンチレータフォスウイッチの製造を詳細に説明しているけれども、これらのフォスウイッチは、ゾル−ゲルアプローチ又はエマルジョン
に基づくアプローチによっても製造することができる。ゾル−ゲル アプローチでは、第一の組成物及び第二の組成物の両方とも、所望のガーネット組成を有するゲルを含有する。ゲルは、典型的には金属アルコキシド金属ハロゲン化物等から調製されたゾルから製造される。酸性又は塩基性触媒を用いて金属アルコキシド間の反応を促進してもよい。例えば、アルコールのような溶媒を、異なる金属を相溶させるために使用してもよい。

0030

例えば、上記で詳細に述べたGAGG組成物は、ガドリニウムイソプロポキシド、アルミニウムsec−ブトキシド及びガリウムエトキシド(これらは、全て、液状で入手可能な金属アルコキシドである。)を用いてゲルとして調製することができる。次いで、第一のゲル組成物及び第二のゲル組成物を互いに隣接して配置し、加圧下に温度を徐々に上昇させて、2つの組成物間に界面境界のないシンチレータフォスウイッチを製造する。生じたシンチレータ フォスウイッチから、超臨界抽出を用いて、溶媒及び副生物を除去し、これにより、適切な大きさのモノリスを製造する。

0031

本明細書の開示は、粉末及びゲルの組合せからのシンチレータフォスウイッチの製造を包含することに留意すべきである。粉末及びゲルは、隣り合わせで配置し又は一緒に混合して、粉末−ゲル組成物を形成してもよく、複数の粉末−ゲル組成物がお互いに隣接して配置され、圧縮され、アニールされてシンチレータ フォスウイッチを形成することができる。

0032

成形加工後の個々の組成物は、シンチレータフォスウイッチ材料の単一のブロックの形状をしている。或る実施態様において、シンチレータ フォスウイッチ材料の単一ブロックは、界面又は連結装置の全くないモノリスである。シンチレータ フォスウイッチは、1〜10cmの長さを有し、1mm〜10cm又はそれ以上の横断寸法を有する。或る実施態様において、横断寸法は、1mm〜10cmの範囲の(モノリスブロック立体配座の配置において)、1mm〜6mmの範囲の(例えば、臨床的な、即ち、ヒト被験者汎用全身スキャナーのピクセルについて)又は0.5〜2mmの範囲の(小動物の研究スキャナー、又は脳若しくは他の器官に特異的なスキャナーのピクセルについて)ピクセルサイズであってよい。いずれにせよ、1cmより小さい。

0033

エマルジョンに基づくアプローチにおいて、エマルジョン形状の所望の成分のエマルジョンを混合し、所望の組成が生成されるように、触媒を作用させる。触媒作用後のエマルジョンは、反応してゲルを形成し、このゲルが、上述のように、ゾル−ゲル アプローチで処理されて所望のシンチレータフォスウイッチが製造される。開示された方法は、加圧及び焼結プロセス中に、明瞭な光学的界面を生成することなく、1つの継ぎ目のない統合された媒体中に存在する2以上のガーネットシンチレータセラミックスを生じるので、有利である。

0034

シンチレータフォスウイッチは、陽電子放出断層撮影(PET)、又はコンピュータ断層撮影(CT)、又は単一光子放出コンピュータ断層撮影SPECT)等の機械及び他の撮像装置に用いられる。

0035

本明細書で述べた全ての範囲は、終点を包含することに留意すべきである。異なる範囲からの数値は組み合わせ可能である。

0036

本発明を、これまで、幾つかの実施態様を参照して記述してきたが、当業者には、本発明の範囲から離れることなく、種々の変形がなされ得ること及び等価物でその要素を置換し得ることが理解されるであろう。更に、特定の状況又は材料に適合させるために、本発明の基本的な範囲から離れることなく、本発明の教示に多くの修飾がなされ得る。従って、本発明は、この発明を実施するために想定されるベストモードで開示された特別な実施
態様に限定されるものではなく、本発明は付属する特許請求の範囲の範囲内に入る全ての実施態様を包含することを意図している。

0037

100 :粉末のブロック
102 :第一の粉末化組成物
102A:中間組成の領域
103 :粉末化組成物
104 :第二の粉末化組成物
104A:中間組成の領域
105 :粉末化組成物
106 :粉末化組成物

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