Керамический фосвич-детектор со сплавленными оптическими элементами, способ его изготовления и изделия, состоящие из него

Группа изобретений относится к керамическим фосвич-детекторам со сплавленными оптическими элементами. Сцинтиллятор содержит большое количество композиций граната в едином блоке, имеющих структурную формулу (1): M1aM2bM3cM4dO12, в которой O представляет собой кислород, М1, М2, М3 и М4 представляет собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга, причем сумма a+b+c+d составляет около 8, где «а» имеет значение от 2 до 3,5, «b» - от 0 до 5, «c» - от 0 до 5, «d» - от 0 до 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно, в которой М1 представляет собой редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций или их комбинацию, М2 представляет собой алюминий или бор, М3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой ко-допант; где две композиции, имеющие одинаковые структурные формулы, не расположены рядом друг с другом и где единый блок лишен оптических поверхностей раздела между различными композициями. Технический результат – повышение временного разрешения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящем изобретении описаны керамический фосвич-детектор со сплавленными оптическими элементами, способ его изготовления и изделия, состоящие из него.

В приложениях, связанных с регистрацией излучений, зачастую желательно получать информацию о силе взаимодействия из среды детектирования. Это улучшает локализацию гамма-частиц, взаимодействующих внутри твердого тела. Общий способ, позволяющий получить эти данные, представляет собой использование фосвич-комбинации, в которой два или более сцинтилляторов соединены вместе в единый функциональный элемент. Сцинтилляционные материалы, используемые для создания фосвич-детектора, имеют особые сцинтилляционные характеристики (например, разное время высвечивания сцинтиллятора или разные длины волн), которые могут быть использованы для определения, какая часть фосвич-детектора провзаимодействовала с гамма-частицами. В связи с тем, что сцинтилляторы, используемые в фосвич-комбинации, оптически соединены друг с другом с помощью материала оптической связи со значительно более низким коэффициентом преломления, чем у плотных сцинтилляторов, значительное количество сцинтилляционных фотонов отражается или теряется на поверхности раздела сцинтиллятора и материала оптической связи. Это приводит к значительному ухудшению детектируемой энергии и временного разрешения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описан сцинтиллятор, содержащий большое количество композиций граната в едином блоке, которые имеют структурную формулу (1)

M1aM2bM3cM4dO12 (1),

в которой O представляет собой кислород, М1, М2, М3 и М4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга, причем сумма a+b+c+d составляет около 8, где «а» имеет значение от около 2 до около 3,5, «б» имеет значение от 0 до около 5, «с» имеет значение от 0 до около 5, «d» имеет значение от 0 до около 1, где «около» определяется как отклонение ±10% от ожидаемого значения, где «b» и «c», «b» и «d» или «с» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно, в которой M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая, но не ограничиваясь ими, гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их комбинацию, М2 представляет собой алюминий или бор, М3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой ко-допант и включает в себя любой 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; где две композиции, имеющие одинаковые структурные формулы, не расположены рядом друг с другом и где единый блок лишен оптических поверхностей раздела между различными композициями.

В настоящем изобретении также описан способ, содержащий размещение большого количества композиций, расположенных рядом друг с другом; в котором большое количество композиций, каждая имеет структурную формулу (1)

M1aM2bM3cM4dO12 (1),

в которой O представляет собой кислород, М1, М2, М3 и М4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга, причем сумма a+b+c+d составляет около 8, где «а» имеет значение от около 2 до около 3,5, «б» имеет значение от 0 до около 5, «с» имеет значение от 0 до около 5, «d» имеет значение от 0 до около 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «с» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно, в которой M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая, но не ограничиваясь ими, гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их комбинацию, М2 представляет собой алюминий или бор, М3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой ко-допант и включает в себя любой 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; где две композиции, имеющие одинаковые структурные формулы, не расположены рядом друг с другом; сжатие таких композиций друг в друга; а также отжиг композиций для формирования единого блока, который лишен оптических поверхностей раздела между различными композициями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлено изображение одного примерного способа изготовления сцинтиллятора фосвич-детектора, описанного в настоящем изобретении;

на фиг.2(А) изображен один примерный сцинтиллятор фосвич-детектора;

на фиг.2(В) изображен другой примерный сцинтиллятор фосвич-детектора; и

на фиг.3 изображен другой примерный сцинтиллятор фосвич-детектора, в котором соседние композиции добавляются друг к другу во многих направлениях.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описан сцинтиллятор фосвич-детектора, имеющий две или более композиции граната, которые отличаются друг от друга. Композиции граната имеют постепенно меняющийся состав (например, градиент) на поверхности раздела между двумя или более композициями граната, и такой постепенно меняющийся состав исключает наличие оптической поверхности раздела между двумя или более композициями. В результате постепенно меняющегося состава вместо резкой поверхности раздела между двумя или более различными композициями нет потерь из-за отражения на границе поверхности раздела. В одном варианте осуществления значения показателей преломления на границах различных композиций граната постепенно меняются от одной композиции граната к другой. Оптические поверхности раздела представляет собой поверхность раздела, на которой происходит резкое изменение показателя преломления из-за использования среды оптической связи.

В настоящем изобретении также описан новый способ создания сцинтиллятора фосвич-детектора, который лишен границы поверхности раздела между двумя различными композициями и не показывает никаких потерь из-за отражения, на которых раньше была бы граница поверхности раздела между двумя композициями. Способ содержит размещение двух или более керамических композиций сцинтилляторов в форме порошка, расположенных друг с другом, а затем прессование этих композиций вместе для получения плоской заготовки порошка. Плоскую заготовку порошка отжигают (спекают) при соответствующей температуре, которая позволяет происходить диффузии между различными композициями и производить фосвич-детектор с постепенно меняющимся составом между различными композициями. Можно отметить, что сочетание применения нагрева (в процессе отжига) и сжимающего давления приводят к явлению роста зерен. Применение нагревания и сжимающего давления также называют «спекание». Такие композиции могут рассматриваться как спеченные в единый блок материала.

Данный способ приводит к двум или более керамикам сцинтилляторов структуры граната, находящихся в одной цельной единой среде в процессе прессования без создания какой-либо отчетливой оптической поверхности раздела (поверхностей раздела). Хотя подробности настоящего изобретения в основном сосредоточены на порошковых композициях, сцинтилляторы фосвич-детекторов также могут быть получены из гелей или эмульсий. Они кратко конкретизированы ближе к концу настоящего описания.

В последнее время увеличилась популярность сцинтилляторов со структурой граната из-за существенного повышения сцинтилляционной эффективности и удобного контроля за временем высвечивания. Дополнительным преимуществом гранатов является их регулируемость, которая предоставляет возможность значительных модификаций их сцинтилляционных характеристик при сохранении хорошей стабильности кристаллической фазы. Их кубическая симметрия делает возможным получение оптически прозрачных керамических изделий. Керамическая технология открывает новые возможности для создания сложных фосвич-структур. Это позволяет точно контролировать однородность и стехиометрию материала, а также устранять проблемы несоответствия, которые иногда возникают во время стандартного роста кристаллов из расплава. Оказывается, керамики граната очень хорошо подходят для этой технологии.

Способ получения керамического фосвич-детектора представляет собой сплавление двух или более керамик в одной цельной единой среде в процессе прессования без создания четких оптических поверхностей раздела. На фиг.1 показан блок порошка 100, содержащего две различные порошкообразные композиции сцинтилляторов структуры граната (в дальнейшем порошкообразные композиции) 102 и 104, которые расположены рядом друг с другом в пресс-форме (не показана) и спрессованы для формирования блока порошка. Стоит отметить, несмотря на то, что на фиг.1 изображены только две различные композиции, возможны 3 или более, 4 или более и 5 или более различных композиций. Иными словами, можно использовать способ, подробно описанный в настоящем изобретении, для большого количества различных композиций, которые расположены рядом друг с другом. В одном варианте осуществления различные порошкообразные композиции могут быть расположены поверх друг друга в пресс-форме.

Порошкообразные композиции могут быть приобретены в промышленных масштабах. Желательно, чтобы композиции были как можно более чистыми, предпочтительно имеющими чистоту 99% или более, предпочтительно 99,9% или более и более предпочтительно 99,99% или более, в расчете на общую массу порошкообразной композиции. Частицы или порошок имеют средний размер частиц в диапазоне от 1 нм до 500 мкм, предпочтительно от 5 нм до 50 мкм, а более предпочтительно от 10 нм до 20 мкм. Радиус инерции частиц измеряют для определения среднего размера частиц. Для определения размера частиц могут быть использованы рассеяние света или электронная микроскопия.

Порошки могут быть необязательно дополнительно измельчены в шаровой мельнице, вальцовой мельнице или другом размельчающем устройстве. Затем измельченные порошки могут быть подвергнуты необязательному просеиванию, если требуется использование частиц определенного размера.

Далее порошкообразные композиции подвергаются давлению и отжигу при температуре, эффективной для возникновения диффузии молекул различного состава друг в друге. Давление предпочтительно представляет собой сжимающее усилие, как показано направлением стрелок на фиг.1.

В одном варианте осуществления давление и отжиг могут быть применены одновременно или последовательно. При последовательном применении порошкообразная композиция всегда подвергается давлению с последующим отжигом. Предпочтительно, чтобы порошкообразная композиция подвергалась давлению и отжигу одновременно. Поверхность раздела между двумя композициями в таком случае содержит в себе большое количество различных композиций, постепенно меняющихся с первой композиции на вторую композицию.

Затем порошкообразные композиции подвергаются давлению в пресс-форме для формирования блока порошка. В одном варианте осуществления давление представляет собой сжимающее усилие от 1 МПа до 500 МПа.

Отжиг предпочтительно проводится с помощью конвективного или кондуктивного теплообмена. В одном варианте осуществления нагревание излучением (например, радиочастотный нагрев, СВЧ-нагрев или инфракрасный нагрев) может проводиться одновременно или последовательно с конвективным или кондуктивным нагреванием. В одном варианте осуществления нагревание проводят с помощью кондуктивной теплопередачи в то время как образец все еще находится под прессом и давлением.

Отжиг проводится при температуре от 500 до 1750°С, предпочтительно от 850 до 1700°С в кислородсодержащей атмосфере. Также при желании может быть использована атмосфера, отличная от кислородной атмосферы.

Обратимся теперь к фиг.1 еще раз, в процессе отжига молекулы двух различных порошкообразных композиций 102 и 104 диффундируют по направлению друг к другу с получением градиента, указанного цифрами 102А и 104А. Во время отжига происходит рост границ зерен в порошках, и соответствующие зерна порошкообразных композиций 102 и 104 сплавляются друг с другом, что приводит к исчезновению оптической поверхности раздела, которая обычно отделяет части фосвич-детектора. Небольшие различия показателя преломления будут плавно изменяться между слоями, лишь незначительно влияя на сцинтилляционные фотоны на поверхности раздела и не подвергая их высокой вероятности отражений, которые происходили бы на четких оптических границах, образующихся в результате использования среды оптической связи.

В одном варианте осуществления области 102А и 104А имеют промежуточный состав, который располагается между порошкообразными композициями 102 и 104. Присутствие промежуточных композиций приводит к цельной единой среде между порошкообразными композициями 102 и 104 без какой-либо отчетливой поверхности раздела (поверхностей раздела).

В одном варианте осуществления большое количество композиций граната, расположенных рядом друг с другом перед применением давления, представляют собой содержащие гадолиний-галлий гранаты, которые имеют структурную формулу

M1aM2bM3cM4dO12 (1),

в которой O представляет собой кислород, М1, М2, М3 и М4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга, причем сумма a+b+c+d составляет около 8, где «около» определяется как ±10% отклонение от ожидаемого значения, где «а» имеет значение от около 2 до около 3,5, предпочтительно от около 2,4 до около 3,2 и более предпочтительно около 3,0, «б» имеет значение от 0 до около 5, предпочтительно от около 2 до около 3 и более предпочтительно от около 2,1 до около 2,5, где «b» и «c», «b» и «d» или «с» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно, где «с» имеет значение от 0 до около 5, предпочтительно от около 1 до около 4, предпочтительно от около 2 до около 3 и более предпочтительно от около 2,1 до около 2,5, «d» имеет значение от 0 до около 1, предпочтительно от около 0,001 до около 0,5 и более предпочтительно до около 0,003 до около 0,3. Термин «около» представляет собой отклонение ±10% от заданного значения.

В формуле (1) выше M1 представляет собой редкоземельный элемент, включая, но не ограничиваясь ими, гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или их комбинацию. M1 предпочтительно представляет собой гадолиний и иттрий, М2 представляет собой алюминий или бор, М3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой ко-допант и включает в себя любой 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.

M1 предпочтительно представляет собой гадолиний. Для M1 некоторая часть гадолиния может быть замещена одним или несколькими из иттрия, гадолиния, лютеция, лантана, тербия, празеодима, неодима, самария, церия, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия, скандия или их комбинации. В одном варианте осуществления некоторая часть галлия может быть замещена иттрием. М3 предпочтительно представляет собой алюминий.

В одном варианте осуществления ко-допант М4 включает в себя Tl+, Cu+, Ag+, Au+, Pb2+, Bi3+, In+, Sn2+, Sb3+, Ce3+, Pr3+, Eu2+, Yb2+, Nb5+, Ta5+, W6+, Sr2+, B3+, Ba2+, Mg2+, Ca2+ или их комбинацию.

В одном варианте осуществления первая порошкообразная композиция 102 будет иметь первую структурную формулу (1), в то время как вторая порошкообразная композиция 104 будет иметь вторую структурную формулу (1), которая отличается от первой структурной формулы. Другими словами, первая порошкообразная композиция химически отличается от второй порошкообразной композиции. Таким образом, «n» различных композиций, каждая из которых имеет отличающийся состав (в терминах структурной формулы (1)) от своего ближайшего соседнего элемента, могут быть установлены рядом друг с другом, а затем подвергаются давлению и отжигу для формирования граната без каких-либо отражающих поверхностей раздела. Число «n» может быть целым числом, имеющим значение до 100, от 2 до 30 или более, от 3 до 10 или более, а также от 4 до 6 или более.

Фактически возможно наличие множества частей в результирующем гранате, имеющих одинаковую структурную формулу (1), при условии, что две одинаковых композиции не расположены рядом друг с другом. Это показано на фиг.2(А), где порошкообразные композиции 102 и 104 систематически расположены в чередующейся последовательности рядом друг с другом. В другом варианте осуществления, изображенном на фиг.2(В), результирующий гранат может иметь в составе ряд порошкообразных композиций 102, 103, 104, 105, 106 и так далее, расположенных рядом друг с другом, где каждая композиция отличается от соседней с ней композиции и ни одна композиция никогда не повторяется. Возможны многие такие вариации, и несмотря на то, что не все они описаны в настоящем изобретении, предполагается, что они включены в объем настоящего изобретения.

Хотя на фиг.1, 2(А) и 2(В) показаны различные порошкообразные композиции, расположенные в непосредственной близости друг от друга в одном направлении (т. е., в горизонтальном направлении), они могут быть расположены рядом друг с другом в разных направлениях, таких как, например, направление вдоль оси х, направление вдоль оси у и/или направление вдоль оси z. На фиг.3 изображен один вариант осуществления, в котором результирующий гранат имеет в составе различные композиции, расположенные в двух разных направлениях. В некоторых вариантах осуществления различные направления могут находится под прямыми углами друг к другу. В других вариантах осуществления различные направления находятся под углами, которые больше или меньше, чем 90 градусов друг от друга. Углы могут быть измерены с помощью линий, соединяющих центр масс различных композиций.

В изготовлении сцинтиллятора со структурой граната из двух различных порошкообразных композиций, желательно, но не является необходимым для двух различных композиций, содержание одинаковых элементов в разных соотношениях. Например, первая порошкообразная композиция и вторая порошкообразная композиция могут обе содержать гадолиний, алюминий и галлий (такие композиции обычно обозначаются аббревиатурой ГАГГ), но в разных соотношениях друг с другом. Например, первая порошковая композиция может быть Gd3Al2Ga3O12, а вторая порошковая композиция может быть Gd3Al3Ga2O12 с различным содержанием Се3+-активатора. В другом варианте осуществления первая порошковая композиция содержит Gd2,5Y0,5Al2Ga3O12, в то время как вторая порошковая композиция содержит Gd2,5Y0,5Al3Ga2O12.

В другом варианте осуществления первая порошковая композиция может быть ГАГГ композицией - т.е. любой из Gd3Al2Ga3O12 или Gd3Al3Ga2O12, вместе с тем вторая порошковая композиция может быть ГИГАГ (где ГИГАГ обозначает гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат), такой как, например, Gd1,5Y1,5Ga2,5Al2,5O12.

Первая порошковая композиция и вторая порошковая композиция могут быть выбраны из группы, состоящей из ГАГГ - гадолиний-алюминий-галлиевого граната, ГИГАГ - гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевого граната, ГСГГ - гадолиний-скандий-галлиевого граната, ГЛАГГ - гадолиний-лютеций-алюминий-галлиевого граната или т.п.

При том, что в вышеупомянутом способе подробно описано изготовление сцинтиллятора фосвич-детектора из порошковых композиций, эти фосвич-детекторы могут быть также изготовлены с использованием золь-гель процесса или процесса, основанного на эмульсии. В золь-гель процессе как первая композиция, так и вторая композиция могут содержать гели, имеющие желаемую композицию граната.

Гели изготавливаются из золя, как правило получаемого из алкоксидов металлов, галогенидов металлов и т.п. Для облегчения протекания реакции между алкоксидами металлов может быть использован кислотный или основный катализатор. Растворитель, такой как, например, спирт, может быть использован для улучшения смешивания различных алкоксидов металлов.

Например, ГАГГ композиции, подробно описанные выше, могут быть получены в виде геля с использованием изопропоксида гадолиния, втор-бутилата алюминия и этилата галлия, которые все являются алкоксидами металлов, доступными в жидком виде. Первая гелевая композиция и вторая гелевая композиция затем могут быть расположены рядом друг с другом, при этом температура постепенно увеличивается под действием давления для получения сцинтиллятора фосвич-детектора, не имеющего границу раздела между двумя различными композициями. Сверхкритическая экстракция может быть использована для удаления растворителей и побочных продуктов из результирующего сцинтиллятора фосвич-детектора при получении монолита необходимого размера.

Стоит отметить, что данное изобретение охватывает изготовление сцинтилляторов фосвич-детекторов из сочетания или порошков, или гелей. Порошки и гели могут быть расположены рядом друг с другом или могут быть смешаны вместе с формированием порошок-гелевой композиции, в которой большое количество порошок-гелевых композиций могут быть расположены рядом друг с другом и подвержены давлению, а также отжигу для формирования сцинтиллятора фосвич-детектора.

Соответствующие композиции после обработки представляют собой единый блок материала сцинтиллятора фосвич-детектора. В одном варианте осуществления единый блок материала сцинтиллятора фосвич-детектора представляет собой монолит без каких-либо поверхностей раздела или средств связывания. Сцинтиллятор фосвич-детектора может иметь длину от 1 до 10 сантиметров и поперечные размеры от 1 мм до 10 см или более. В одном варианте осуществления поперечные размеры могут быть «размером пикселя» в диапазоне от 1 мм до 10 сантиметров (в монолитных структурах конфигурации блока), от 1 мм до 6 мм (например, пиксели «клинического», т.е. для обследования человека, универсального для всего тела сканера) или от 0,5 до 2 мм (пиксели научно-исследовательского сканера мелких животных или специализированного сканера мозга или других органов); в любом случае меньше чем 1 сантиметр.

В процессе, основанном на эмульсии, эмульсии желаемых ингредиентов в форме эмульсии смешивают и катализируют для получения желаемых композиций. Эмульсии после катализа реагируют с образованием гелей, которые затем обрабатывают, как описано выше для золь-гель процесса, для получения желаемого сцинтиллятора фосвич-детектора. Описанный способ имеет преимущества в том, что он приводит к двум или более керамикам сцинтилляторов структуры граната, присутствующих в одной цельной единой среде в процессе прессования и спекания без создания какой-либо четкой оптической поверхности раздела (поверхностей раздела).

Сцинтилляторы фосвич-детектора используются в приборах для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) или компьютерной томографии (КТ), или для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и в других устройствах обработки изображений.

Стоит отметить, что все диапазоны, подробно описанные в настоящем изобретении, включают конечные точки. Численные значения различных диапазонов способны к комбинированию.

Несмотря на то что изобретение было описано со ссылкой на некоторые варианты осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что могут быть сделаны различные изменения и могут быть заменены эквиваленты для элементов, не выходя из объема настоящего изобретения. Кроме того, могут быть сделаны многие модификации для адаптации конкретной ситуации или материала к идеям изобретения без отступления от его основного объема. Таким образом, подразумевается, что изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в качестве наилучшего способа для осуществления этого изобретения, но что изобретение будет включать в себя все варианты осуществления, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения.

1. Сцинтиллятор, содержащий:

большое количество композиций граната в едином блоке, имеющих структурную формулу (1)

M1aM2bM3cM4dO12 (1),

где

О представляет собой кислород,

M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга,

сумма a+b+c+d составляет около 8,

«a» имеет значение от около 2 до около 3,5,

«b» имеет значение от 0 до около 5,

«c» имеет значение от 0 до около 5,

«d» имеет значение от 0 до около 1,

где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно,

М1 представляет собой редкоземельный элемент, содержащий гадолиний, иттрий, скандий, лютеций или любую их комбинацию,

М2 представляет собой алюминий или бор,

М3 представляет собой галлий, и

М4 представляет собой ко-допант и содержит любой 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;

где две композиции, имеющие одинаковые структурные формулы, не находятся рядом друг с другом, и

где единый блок лишен оптических поверхностей раздела между различными композициями.

2. Сцинтиллятор по п.1, в котором для М1 часть гадолиния может быть замещена одним или несколькими из иттрия, гадолиния, лютеция, лантана, тербия, празеодима, неодима, самария, церия, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия, скандия или их комбинации.

3. Сцинтиллятор по п.1, в котором М2 представляет собой алюминий.

4. Сцинтиллятор по п.1, в котором

«a» имеет значение от 2,4 до 3,2,

«b» имеет значение от 2 до 3,

«c» имеет значение от 1 до 4,

«d» имеет значение от 0,001 до 0,5.

5. Сцинтиллятор по п.1, в котором

«a» имеет значение от около 3,

«b» имеет значение от около 2,1 до около 2,5,

«c» имеет значение от около 2 до около 3, и

«d» имеет значение от около 0,003 до около 0,3,

6. Сцинтиллятор по п.1, в котором большое количество композиций находятся в форме порошка или в форме геля до начала приложения давления для получения блока.

7. Сцинтиллятор по п.1, в котором большое количество композиций граната содержат гадолиний-алюминий-галлиевый гранат, гадолиний-иттрий-галлий-алюминиевый гранат, гадолиний-скандий-галлиевый гранат и/или гадолиний-лютеций-алюминий-галлиевый гранат.

8. Сцинтиллятор по п.1, в котором сцинтиллятор содержит Gd3Al2Ga3O12 и Gd3Al3Ga2O12.

9. Сцинтиллятор по п.1, в котором сцинтиллятор содержит Gd2,5Y0,5Al2Ga3O12 и Gd2,5Y0,5Al3Ga2O12.

10. Сцинтиллятор по п.1, в котором большое количество композиций содержит n различных композиций, и где n составляет от 2 до 100.

11. Сцинтиллятор по п.1, в котором большое количество композиций расположены в 2-х или более разных направлениях.

12. Изделие для томографии, имеющее в составе сцинтиллятор по п.1.

13. Изделие по п.12, в котором изделие представляет собой прибор для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) или компьютерной томографии (КТ), или для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ).

14. Способ изготовления керамического фосвич-детектора, содержащий

размещение большого количества композиций, расположенных рядом друг с другом; где каждая из большого количества композиций имеет структурную формулу (1)

M1aM2bM3cM4dO12 (1),

где

О представляет собой кислород,

M1, M2, M3 и M4 представляют собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга,

сумма a+b+c+d составляет около 8,

«a» имеет значение от около 2 до около 3,5,

«b» имеет значение от 0 до около 5,

«c» имеет значение от 0 до около 5,

«d» имеет значение от 0 до около 1,

где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно,

М1 представляет собой редкоземельный элемент, содержащий гадолиний, иттрий, лютеций, скандий или любую их комбинацию,

М2 представляет собой алюминий или бор,

М3 представляет собой галлий,

М4 представляет собой ко-допант и содержит любой 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; где две композиции, имеющие одинаковые структурные формулы, не расположены рядом друг с другом;

сжатие композиций друг в друга; и

отжиг композиций для формирования единого блока, который лишен оптических поверхностей раздела между различными композициями.

15. Способ по п.14, в котором большое количество композиций, расположенных рядом друг с другом, находятся в виде порошков, в виде гелей или в виде порошков и гелей перед сжатием композиций друг в друга.

16. Способ по п.14, в котором отжиг и сжатие проводятся одновременно.

17. Способ по п.14, где M1 представляет собой редкоземельный металл, где редкоземельный металл представляет собой церий, алюминий, скандий, иттрий, лантан, лютеций, празеодим, тербий, иттербий, самарий, европий, гольмий, диспрозий, эрбий, туллий и неодим.

18. Способ по п.14, в котором М1 представляет собой гадолиний.

19. Способ по п.14, в котором отжиг проводится при температуре от 500 до 1750°С.

20. Способ по п.14, в котором сжатие проводится при давлении 1 МПа до 500 МПа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиационной безопасности. Дозиметр поисковый содержит блок операционный, состоящий из детекторов гамма- и нейтронного излучений и блока обработки информации, блок индикации, состоящий из блока световой и звуковой сигнализации и дисплея, выносной блок вибрационной сигнализации, причем блок вибрационной сигнализации может стыковаться с блоком индикации с помощью контактного разъемного соединения, при этом блоки операционный и индикации представляют собой индивидуальные ударопрочные корпуса, которые при работе дозиметра без удлинительной штанги стыкуются между собой с помощью дополнительного контактного разъемного соединения, а при работе дозиметра с удлинительной телескопической штангой с проводной линией связи внутри, блок операционный стыкуется с ней в верхней ее части с помощью контактного разъемного соединения, а блок индикации с помощью контактного разъемного соединения стыкуется с ней в нижней ее части возле ручки, образуя при этом проводную электрическую связь между выходом блока обработки информации и входом блока индикации.

Изобретение относится к области урановой промышленности. Способ измерения обогащения в образце урана или его соединениях заключается в измерении скорости генерации в образце гамма-квантов, при этом измеряется скорость мгновенных гамма-квантов с энергией Еγ>4 МэВ, рождающихся только при спонтанном делении ядер урана-235 и 238.

Изобретение относится к термоэкзоэлектронной (ТЭЭ) дозиметрии электронного излучения и может быть пригодно для высокодозной дозиметрии электронного излучения высоких энергий (до 10 МэВ).

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки, а именно к способам поиска и обнаружения источников ионизирующего излучения (ИИИ), и предназначается для поиска точечных источников гамма-излучения.

Изобретение относится к приборам для дозиметрии и измерения спектров заряженных частиц. Спектрометр заряженных частиц содержит полупроводниковые детекторы, образующие телескоп, с которыми последовательно соединены спектрометрические усилители и аналого-цифровые преобразователи, причем сцинтилляционный детектор снабжен усилителем, при этом для измерения потока и частиц с двух противоположных направлений установлено четное количество полупроводниковых детекторов, при этом крайние детекторы выполнены с толщиной, меньшей толщины средних детекторов, выходы детекторов соединены с входами спектрометрических усилителей, а выходы усилителей – с входами аналого-цифровых преобразователей, выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с входами программируемой логической матрицы.

Изобретение относится к медицинским инструментам, и более конкретно к системам и способам графического планирования и помощи в медицинских процедурах с использованием графического интерфейса инструмента.

Изобретение относится к области измерения параметров ионизирующего излучения. Способ оценки достоверности результатов измерения носимым измерителем мощности дозы на радиоактивно загрязненной местности в период формирования следа радиоактивного облака заключается в том, что определяют факт радиоактивного загрязнения поверхности блока детектирования измерителя мощности дозы при ведении радиационной разведки пешим порядком, при этом для выявления факта радиоактивного загрязнения блока детектирования проводят два измерения мощности дозы на высотах 0,1 и 3 метра над радиоактивно загрязненной местностью и сравнивают отношение полученных показаний с контрольным числом, равным 1,7, которое соответствует случаю, когда детекторный блок не загрязнен радиоактивными веществами; в случае наличия загрязненности блока детектирования радиоактивными веществами полученное отношение будет меньше контрольного значения.

Изобретение относится к охранной технике. Техническим результатом является обеспечение визуализации изображения по заданным координатам и времени.

Изобретение относится к области ускорительной техники, а именно к способам диагностики проводки импульсных сильноточных релятивистских пучков электронов (ИСРПЭ) в мощных линейных ускорителях.

Изобретение относится к радиационной безопасности. Способ измерения параметров ионизирующего излучения включает этапы, на которых измеряют четырьмя счетчиками Гейгера-Мюллера ионизирующее излучение, при этом регистрация гамма-излучения осуществляется с помощью четырех счетчиков Гейгера-Мюллера СБМ-20, на каждый из которых подано напряжение 400 В от высоковольтного преобразователя, преобразователь напряжения реализует числоимпульсный способ регулирования напряжения без использования обратной связи по высокому напряжению, при прохождении частицы через чувствительный объем СГМ возникает импульс тока, что ведет к просадке напряжения на электродах СГМ, падение напряжения усиливается предварительным усилителем, формируется в положительный электрический импульс и подается на вход микроконтроллера, данный процесс происходит в каждом канале независимо, по наличию импульсов, приходящих по всем каналам, определяется количество подключенных СГМ и выбирается необходимое время счета, подсчитанные за выбранное время счета импульсы корректируются с учетом нагрузочной характеристики СГМ, после чего откорректированное количество импульсов пересчитывается в мощность дозы в мкЗв/час и выводится на экран прибора, при включенном режиме подсчета накопленной дозы, полученное значение мощности дозы умножается на время измерения и сохраняется в ячейке памяти и в дальнейшем суммируется со следующим значением измеренной дозы и так до отключения режима подсчета накопленной дозы, схема контролирует наличие питающего напряжения и в случае его резкого пропадания или уменьшения последнее полученное значение дозы сохраняется в энергонезависимой быстродействующей памяти.

Изобретение относится к материалам детекторов для регистрации ионизирующего излучения, а также может быть использовано как оптический материал для ИК-оптики, лазерной техники, акустооптики.

Изобретение относится к композиции сцинтиллятора, содержащей следующие материалы и любые продукты их реакций: материал матрицы, содержащий: первый компонент из по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов и таллия; второй компонент, представляющий собой натрий; третий компонент, представляющий собой лантан; четвертый компонент из по меньшей мере двух элементов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора и брома, или (ii) из более чем двух элементов, выбранных из группы, состоящей из галогенов; и активатор для материала матрицы, содержащий церий.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к лучевой визуализации. Система содержит множество устройств лучевой визуализации, причем каждое устройство лучевой визуализации содержит панель обнаружения излучения, включающую в себя множество пикселей, выстроенных в двухмерную матрицу, и выполненную с возможностью преобразовывать излучение в сигналы изображения, и кожух, охватывающий панель обнаружения излучения, причем множество устройств лучевой визуализации выстроено так, что часть каждого из устройств лучевой визуализации пространственно перекрывается при наблюдении со стороны облучения излучением, а лучевое изображение получается на основе сигналов изображения от каждого из множества устройств лучевой визуализации.

Изобретение относится к технологии получения вольфрамата свинца (PbWO4) в ионных расплавах и может быть использовано при изготовлении сцинтилляционных элементов, применяемых в детекторах ионизирующих излучений высоких энергий, работающих в условиях высоких дозовых нагрузок в трактах регистрации, требующих высокого временного разрешения.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам обнаружения излучения и формирования изображений с помощью излучения. Устройство содержит детектор излучения, поступающего в устройство обнаружения излучения, электрическую схемную плату, выполненную с возможностью управления детектором, блок охлаждения, выполненный с возможностью охлаждения детектора и схемной платы, и кожух, выполненный с возможностью вмещения указанных элементов.

Изобретение относится к сцинтиллятору, который может быть использован в качестве детектора рентгеновского излучения в медицине, при досмотре вещей в аэропортах, досмотре грузов в портах, в нефтеразведке.

Изобретения могут быть использованы в медицинских томографических устройствах, в устройствах для измерения излучения в области физики высоких энергий и разведки природных ресурсов.

Изобретение относится к детекторам ионов на космических аппаратах и в области ускорительной атомной масс-спектрометрии - с улучшенными характеристиками по степени идентификации ионов.

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, а именно к измерению в режиме мониторинга плотности невозмущенного потока радона с поверхности грунта.

Изобретение относится к способу определения направления на источник ядерного излучения сцинтилляционными детекторами. Способ поиска и обнаружения источников ядерных излучений с использованием сцинтилляционных кристаллов, площадь поперечного сечения которых значительно меньше площади боковой поверхности, заключающийся на сравнении количества зарегистрированных частиц сцинтилляционными кристаллами, находящимися в непосредственной близости друг от друга, но под разными углами, обработки полученной измерительной информации и принятии решения о результате по минимальному зарегистрированному детектором событий каждым отдельным кристаллом.

Изобретение относится к области беспилотных аппаратов и комплексам наблюдения для них. Комплекс наблюдения содержит беспилотный аппарат и мобильный пульт контроля и управления. Беспилотный аппарат снабжен четырьмя гидролыжами, расположенными соответственно в носовой и кормовой частях корпуса и на оконечностях каждого крыла. При этом каждая гидролыжа выполнена в виде гондолы, снабженной впускными и выпускными клапанами. Гидролыжи, расположенные соответственно в носовой и кормовой частях корпуса аппарата, снабжены вертикальными движителями, а гидролыжи, расположенные на оконечностях каждого крыла, снабжены горизонтальными движителями. В комплекс наблюдения дополнительно введены радиодоплеровская система измерения скорости и высоты полета беспилотного аппарата, электронная навигационная картографическая система, доплеровский гидроакустический лаг, соединенные с маршрутным вычислительным устройством. Обеспечивается расширение функциональных возможностей беспилотного аппарата с одновременным повышением достоверности при выполнении видеосъемки и измерении радиоактивности гамма-излучателей. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к керамическим фосвич-детекторам со сплавленными оптическими элементами. Сцинтиллятор содержит большое количество композиций граната в едином блоке, имеющих структурную формулу : M1aM2bM3cM4dO12, в которой O представляет собой кислород, М1, М2, М3 и М4 представляет собой первый, второй, третий и четвертый металл, которые отличаются друг от друга, причем сумма a+b+c+d составляет около 8, где «а» имеет значение от 2 до 3,5, «b» - от 0 до 5, «c» - от 0 до 5, «d» - от 0 до 1, где «b» и «c», «b» и «d» или «c» и «d» не могут быть оба равны нулю одновременно, в которой М1 представляет собой редкоземельный элемент, включая гадолиний, иттрий, лютеций или их комбинацию, М2 представляет собой алюминий или бор, М3 представляет собой галлий, а M4 представляет собой ко-допант; где две композиции, имеющие одинаковые структурные формулы, не расположены рядом друг с другом и где единый блок лишен оптических поверхностей раздела между различными композициями. Технический результат – повышение временного разрешения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх