本申請要求2014年5月8日提交的名稱為“MIXED HALIDE SCINTILLATORS FOR RADIATION DETECTION”的美國臨時(shí)申請序列號61/990,541的權(quán)益，通過引用將其公開內(nèi)容以其全文并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于探測輻射例如X-射線、γ射線和熱中子輻射的閃爍材料。

背景

閃爍體是能夠吸收高能顆粒并將這些顆粒轉(zhuǎn)化為多個(gè)低能光子的材料。閃爍材料與光電探測器結(jié)合來探測各種應(yīng)用(包括醫(yī)學(xué)成像、地質(zhì)勘探、國土安全和高能物理)中的高能光子、電子和其它顆粒是科學(xué)上和經(jīng)濟(jì)上重要的。為了使應(yīng)用中的閃爍體的值最大化，需要包括高閃爍光產(chǎn)額、快速閃爍衰減時(shí)間和上升時(shí)間、良好的能量分辨率、高程度的比例、合適的發(fā)射波長以及在寬溫度范圍內(nèi)的良好熱響應(yīng)的特性。為此，獲得電子/空穴陷阱和無缺陷的閃爍體是重要的。

包含一價(jià)或二價(jià)的外部活化劑的鹵化物閃爍體是一類有前途的閃爍體。一價(jià)的外部活化劑包括Tl⁺、Na⁺和In⁺。例如，在M.Gascón等人的“Scintillation Properties of CsBa₂I₅ Activated with Monovalent Ions Tl⁺,Na⁺and In⁺”,Journal of Luminescence,2014,156,63-68中制造了用Tl⁺、Na⁺和In⁺閃爍體摻雜的CsBaI₅并且將其用作γ射線探測器。Eu²⁺和Yb²⁺是二價(jià)的外部活化劑的實(shí)例。描述了幾種Eu²⁺摻雜的鹵化物閃爍體，其一致地顯示出高的光輸出和熔化，允許采用Bridgman-Stockbarger技術(shù)生長閃爍體。例如，在K.Yang等人的“Crystal Growth and Characterization of CsSr_1-xEu_xI₃High Light Yield Scintillators”，Rapid Research Letters，2011，5，43-45和K.Yang等人的“Optical and Scintillation Properties of Single Crystal CsSr_l-xEu_xI₃”,Nuclear Science Symposium Conference Record(NSS/MIC),2010IEEE2010，1603-1606中制備了Eu²⁺摻雜的CsSrI₃閃爍體并且公開了它們的光物理性質(zhì)。M.Zhuravleva等人的美國專利公開號2012/0273726報(bào)道了摻雜有Eu²⁺的CsSrBr₃的閃爍性質(zhì)。另一個(gè)實(shí)例M.Zhuravleva等人的“New Single Crystal Scintillators,CsCaCl₃：Eu和CsCaI₃：Eu”，Journal of Crystal Growth，2012,352，115-119描述了摻雜有Eu²⁺的CsCaI₃和CsCaCl₃的閃爍性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)摻雜有Eu²⁺的CsBaI₃的閃爍體晶體具有優(yōu)良的閃爍體性質(zhì)，如公開在U.Shirwadkar等人的“New Promising Scintillator for Gamma-Ray Spectroscopy:Cs(Ba，Sr)(Br，I)₃”，IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record，2011，1583-1585中的那樣。

已經(jīng)提出使用混合鹵化物閃爍體即含有兩種或更多種不同的鹵原子的閃爍體作為增加閃爍體光輸出的手段，如A.V.Gektin等人的“Scintillation Efficiency Improvement by Mixed Crystal Use”，IEEE Transactions on Nuclear Science，2014，61，262-270中所示。混合鹵化物閃爍體在有限的上下文中已經(jīng)舉例。例如，在H.Wei等人的“Two New Cerium-Doped Mixed-Anion Elpasolite Scintillators:Cs₂NaYBr₃I₃and Cs₂NaLaBr₃I₃”，Optical Materials，2014，38，154-160中制作了摻雜有三價(jià)活化劑Ce³⁺的Cs₂NaYBr₃I₃和Cs₂NaLaBr₃I₃的混合鹵化物鉀冰晶石閃爍體并且報(bào)道了其光學(xué)性質(zhì)。在H.Wei等人的“The Scintillation Properties of CeBr_3-xCl_x Single Crystals”,Journal of Luminescence，2014,156，175-179中報(bào)道了Ce³⁺基單晶混合鹵化物閃爍體。在另一個(gè)實(shí)例中，在“Scintillation and Optical Properties of BaBrI：Eu²⁺and CsBa₂I₅：Eu²⁺”,IEEE Transactions on Nuclear Science，2011，58，3403-3410中G.Bizarri等人報(bào)道了BaBrI的Eu²⁺摻雜的閃爍體。

附圖簡要說明

圖1示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體、示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體和示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的差示掃描量熱法熱分析圖。

圖2A示出了在安瓿中示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的晶體生長。

圖2B示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的裸晶體(bare crystal)。

圖2C示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的5×5×5mm³的拋光樣品。

圖3A示出了在安瓿中示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的晶體生長。

圖3B示出了示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的裸晶體。

圖3C示出了示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的8×8×20mm³的拋光樣品。

圖4A示出了在安瓿中示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的晶體生長。

圖4B示出了示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的6×5×13mm³的拋光樣品。

圖5示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體、示例性CsCaBrI₂(Eu 10％)閃爍體和示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的X-射線激發(fā)的輻射發(fā)光光譜。

圖6示出了示例性KSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的輻射發(fā)光光譜。

圖7示出了示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的輻射發(fā)光光譜。

圖8示出了示例性CsSrBrI₂(Yb 1％)閃爍體的輻射發(fā)光光譜。

圖9示出了示例性CsSrBrI₂(In 0.5％)閃爍體的輻射發(fā)光光譜。

圖10示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體、示例性CsCaBrI₂(Eu 10％)閃爍體和示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的閃爍衰減時(shí)間分布圖。

圖11示出了示例性KSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的閃爍衰減分布圖。

圖12示出了示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的閃爍衰減分布圖。

圖13示出了示例性CsSrBrI₂(Yb 1％)閃爍體的閃爍衰減分布圖。

圖14示出了作為示例性CsSrBr I₂閃爍體、示例性CsSrClBr₂閃爍體和示例性CsCaBrI₂閃爍體的銪濃度的函數(shù)的光產(chǎn)額。

圖15A示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的脈沖高度譜。

圖15B示出了示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的脈沖高度譜。

圖15C示出了示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的脈沖高度譜。

圖16示出了示例性KSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的脈沖高度譜。

圖17示出了示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的脈沖高度譜。

圖18示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體、示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體和示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的沉積的γ-射線能量的函數(shù)的每單位能量的閃爍光產(chǎn)額。

圖19示出了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的光致發(fā)光光譜。

圖20示出了示例性示例性CsSrI₃(Eu 7％)、CsSrBrI₂(Eu 7％)和CsSrBr_0.5I_2.5(Eu 7％)閃爍體的透射。

圖21示出了示例性CsSrI₃(Eu 7％)、CsSrBr_0.25I_2.75(Eu 7％)、CsSrBr_0.5I_2.5(Eu 7％)、CsSrBr_0.75I_2.25(Eu 7％)和CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的光產(chǎn)額。

詳細(xì)描述

本公開涉及一組新發(fā)現(xiàn)的混合鹵化物閃爍體化合物。這些閃爍體具有優(yōu)良的閃爍體性質(zhì)，例如高能量分辨率和高的光輸出。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的混合鹵化物閃爍體可包括具有以下一般的示例性式子的兩個(gè)族：

AB_(1-y)M_yX'_wX"_(3-w) (1)

和

A_(1-y)BM_yX'_wX"_(3-w) (2)

其中0≤y≤1，且

0.05≤w≤1。

這些式子的閃爍體可包括一價(jià)或二價(jià)的外部活化劑。在式(1)中，M可包括二價(jià)的外部活化劑(例如Eu或Yb)；A可包括堿金屬(例如Li、Na、K、Rb、Cs)、銦(In)或其任何組合；B可包括堿土金屬(例如Mg、Ca、Sr、Ba或其任何組合)；以及X′和X"是兩種不同的鹵素原子(例如F、Cl、Br、I)或其任何組合。

式(2)的閃爍體包括一價(jià)的外部活化劑。在式(2)中，M可包括一價(jià)的外部活化劑，例如In、Na或Tl；A可包括堿金屬(例如Li、Na、K、Rb、Cs)、銦(In)或其任何組合；B可包括堿土金屬(例如Mg、Ca、Sr、Ba)或其任何組合；以及X′和X"是兩種不同的鹵素原子(例如F、Cl、Br、I)或其任何組合。

式(1)和(2)的化合物能夠形成優(yōu)良的閃爍體。這些新的閃爍體可適用于輻射探測應(yīng)用，包括醫(yī)學(xué)成像、國土安全、高能物理實(shí)驗(yàn)和地球物理勘探。這些閃爍體對于它們的高光輸出、優(yōu)良的能量分辨率、同成分熔化和實(shí)用的晶體生長是特別值得注意的。

現(xiàn)在描述制備混合鹵化物閃爍體的方法的實(shí)施方案。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，以根據(jù)各化合物的化學(xué)式的化學(xué)計(jì)量比手工混合來自Sigma-Aldrich的無水高純度起始材料并且將其裝載到清潔的石英安瓿中。在具有水分和氧含量小于0.01ppm的干燥手套箱中進(jìn)行該混合和裝載。

隨后在石英安瓿中在10^-6乇真空下在200℃下將起始材料干燥4小時(shí)，冷卻降至室溫，并用氫/氧焰炬在真空下密封在石英安瓿內(nèi)。可以使用單一區(qū)域爐來熔化和合成式(1)和(2)的化合物，但是應(yīng)該理解的是，還可以使用其它的爐，包括但不限于兩區(qū)域透明爐和三區(qū)域立式Bridgman爐。

在這個(gè)實(shí)施方案中，使熔體和合成溫度升高至高于所使用的起始材料的最高熔化溫度20℃。保持該溫度7小時(shí)，并且在7小時(shí)內(nèi)冷卻降至室溫。翻轉(zhuǎn)安瓿并重復(fù)上述的工序以促進(jìn)所有起始材料的完全混合和反應(yīng)。這導(dǎo)致多晶樣品。合成技術(shù)(包括但不限于Bridgman法、電子動(dòng)態(tài)梯度法、Czochralski法、微下拉法(micro-pulling down method)、薄膜沉積、熔體冷凍和陶瓷熱壓)可用來生產(chǎn)多晶、單晶、薄膜和陶瓷形式的最終產(chǎn)品。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，可以使用多個(gè)安瓿交替的(“MAA”)混合工藝來混合該起始材料。MAA混合是多個(gè)熔體混合工藝，在該工藝中，一次或幾次翻轉(zhuǎn)豎爐中安瓿的方向，以便促進(jìn)用于化學(xué)反應(yīng)的所有起始材料的均勻混合。MAA混合提供起始材料的更均勻分布和改進(jìn)的混合物透明性。在MAA混合工藝中采用的翻轉(zhuǎn)數(shù)目可以由多種因素確定，包括例如特定的起始材料、預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)、所得產(chǎn)物的形式、和溫度。關(guān)于多個(gè)安瓿交替的混合方法的額外細(xì)節(jié)在Wei等人的“Scintillation Properties of Cs₃LaCl₆：Ce³⁺和Cs₃LaBr₆：Ce³⁺,IEEE Transactions on Nuclear Science，2014，61，390-396中呈現(xiàn)，通過引用將其公開內(nèi)容并入本文。

根據(jù)本公開的示例性混合鹵化物閃爍體包括式(1)和(2)的晶體。這些示例性閃爍體中的幾種的閃爍性質(zhì)呈現(xiàn)在下表I中。

表I示例性閃爍體的閃爍性質(zhì)

示例性閃爍體的差示掃描量熱法

使用Setaram Labsys Evo差示掃描量熱儀(DSC)測量示例性閃爍體的熔點(diǎn)和結(jié)晶點(diǎn)。在流動(dòng)的超高純氬氣下在25℃與800℃之間以5°K/分鐘加熱和冷卻樣品。在圖1中呈現(xiàn)了來自幾種示例性閃爍體的DSC數(shù)據(jù)。

圖1呈現(xiàn)了對于示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)、示例性CsSrCIBr₂閃爍體(Eu 10％)和示例性CsCaBrI₂閃爍體(Eu 7％)測量的DSC數(shù)據(jù)。如該圖中所示，CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的DSC曲線表明熔化溫度為611℃，CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的DSC曲線表明熔化溫度為752℃，并且CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的DSC曲線表明熔化溫度為671℃。

示例性閃爍體的晶體生長

在圖2A至2C中顯示了示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的晶體生長。在圖2A中顯示了在安瓿中CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)的晶體生長。圖2B示出了示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)的裸晶體。圖2C示出了示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)的5×5×5mm³拋光樣品。

圖3A-3C顯示了示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)閃爍體的晶體生長。在圖3A中顯示了在安瓿中示例性CsCaBrI₂閃爍體(Eu 7％)的晶體生長。圖3B示出了示例性CsCaBrI₂閃爍體的裸晶體。圖3C示出了示例性CsCaBrI₂閃爍體(Eu 7％)的8×8×20mm³拋光樣品。

圖4A和4B示出了示例性CsSrClBr₂(Eu 10％)閃爍體的晶體生長。圖4A示出了在安瓿中示例性CsSrClBr₂閃爍體(Eu 10％)的晶體生長，并且圖4B示出了示例性CsSrClBr₂閃爍體(Eu 10％)的6×5×13mm³拋光樣品。

示例性閃爍體的輻射發(fā)光

在室溫下在來自X射線發(fā)生器模型CMX003(在35kV和0.1mA下)的連續(xù)輻射下測量示例性閃爍體的輻射發(fā)光光譜。使用模型PI Acton Spectra Pro SP-2155單色儀來記錄光譜。圖5示出了幾種示例性閃爍體的輻射發(fā)光發(fā)射。這些數(shù)據(jù)顯示歸因于Eu²⁺5d-4f躍遷的特征發(fā)射的單一峰值發(fā)射，這表明Eu²⁺以二價(jià)形式進(jìn)入晶格。Eu²⁺5d-4f激發(fā)態(tài)的能量由P.Dorenbos在“Energy of the First 4f⁷→4f⁶5d Tansition of Eu²⁺in Inorganic Compounds”,Journal of luminescence，2003，104，239-260中描述，并且來自這種激發(fā)態(tài)的發(fā)光由D.H.Gahane等人在“Luminescence of Eu²⁺in Some Iodides”,Optical Materials,2009，32，18-21中報(bào)道，并且通過引用將這些公開內(nèi)容并入本文。

如圖5中所呈現(xiàn)的輻射發(fā)光光譜所示，示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)具有以455nm為中心的單一峰值；示例性CsCaBrI₂(Eu 10％)閃爍體具有以462nm為中心的單一峰值；并且示例性CsSrClBr₂閃爍體(Eu 10％)具有以445nm為中心的單一峰值。

圖6-9呈現(xiàn)了另外的示例性閃爍體的輻射發(fā)光光譜。如圖6所示，示例性KSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體具有以460nm為中心的單一峰值。示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體具有以453nm為中心的單一峰值，如圖7所示。圖8示出了示例性CsSrBrI₂(Yb 1％)閃爍體，該閃爍體具有以453nm為中心的單一峰值。圖9示出了示例性的CsSrBrI₂(In 0.5％)閃爍體，該閃爍體具有以530nm為中心的單一峰值。

示例性閃爍體的閃爍衰減

使用¹³⁷Cs源和時(shí)間相關(guān)的單一光子計(jì)數(shù)技術(shù)來記錄示例性閃爍體的閃爍衰減時(shí)間，該時(shí)間相關(guān)的單一光子計(jì)數(shù)技術(shù)由L.M.Bollinger等人在“Measurement of Time Dependence of Scintillation Intensity by a Delayed-Coincidence Method,”，The Review of Scientific Instruments，1961，32，1044-1050中描述，并且通過引用將這篇公開內(nèi)容并入本文。在圖10至13中示出了幾種示例性閃爍體的閃爍衰減分布圖。

圖10示出了：示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)的閃爍衰減分布圖，其具有0.77μs初級衰減分量(占總光輸出的～89％)并且在3μs內(nèi)收集剩余的光；示例性CsCaBrI₂閃爍體(Eu 10％)的閃爍衰減分布圖，其顯示雙指數(shù)衰減響應(yīng)，其中初級衰減分量為1.2μs(占總光輸出的～82％)并且在較長的分量內(nèi)收集剩余的光；和示例性CsSrCIBr₂閃爍體(Eu 10％)的閃爍衰減分布圖，其示出雙指數(shù)衰減響應(yīng)，其中初級分量為2.5μs并且0.38μs的較快分量占總光輸出的約～5％。采用雙分量指數(shù)衰減函數(shù)對該圖中呈現(xiàn)的閃爍衰減曲線進(jìn)行擬合。

在圖11至13中呈現(xiàn)了另外的示例性閃爍體的衰減分布圖。圖11顯示了用單分量指數(shù)衰減函數(shù)擬合的示例性KSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的閃爍衰減分布圖。圖12顯示了用雙分量指數(shù)衰減函數(shù)擬合的示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的衰減分布圖。圖13顯示了用雙分量指數(shù)衰減函數(shù)擬合的示例性CsSrBrI₂(Yb 1％)閃爍體的衰減分布圖。

示例性閃爍體的閃爍光產(chǎn)額

使用Hamamatsu 3177-50或R6231-100光電倍增管(“PMT”)并且記錄對γ射線(例如來自¹³⁷Cs(銫-137同位素)源)的響應(yīng)來測量示例性閃爍體的閃爍光產(chǎn)額。使用礦物油來保護(hù)樣品閃爍體晶體免于劣化，以及提供樣品閃爍體晶體與PMT之間的光學(xué)耦合，使得樣品閃爍體晶體中產(chǎn)生的閃爍光會(huì)透射到PMT用于測量。從662keV光峰的位置和來自單一光電子的峰值計(jì)算光電子數(shù)目。用高斯函數(shù)對光峰進(jìn)行擬合，以確定峰值中心。從所測量的光電子數(shù)目到由該閃爍體所發(fā)射的光子數(shù)目/MeV即閃爍體的光產(chǎn)額的轉(zhuǎn)換，通過采用樣品的X射線激發(fā)的發(fā)射光譜卷積作為波長(由Hamamatsu即PMT的制造商測量)的函數(shù)的PMT的量子效率來實(shí)現(xiàn)。使用Spectralon的半球圓頂來改進(jìn)進(jìn)入PMT中的閃爍光收集并且使用10μs的成形時(shí)間來確保光脈沖的完全集成。對于¹³⁷Cs、⁵⁷Co、¹⁰⁹Cd、¹³³Ba和²⁴¹Am的γ射線響應(yīng)和能量分辨率，將樣品置于填充有礦物油的石英容器中以保護(hù)它們免受測量期間的水分。

圖14呈現(xiàn)了作為銪濃度的函數(shù)的示例性閃爍體的光產(chǎn)額。對于示例性CsSrBrI₂和CsCaBrI₂閃爍體，7％的銪濃度給出最高的光產(chǎn)額，分別為60000和50000個(gè)光子/MeV，如圖14所示。對于示例性CsSrClBr₂閃爍體，10％的銪濃度給出最高的光產(chǎn)額，35000個(gè)光子/MeV。

在圖15-17中顯示了示例性閃爍體的脈沖高度譜。在圖15A-15C中通過高斯函數(shù)對全能峰(光峰)進(jìn)行擬合。在圖15A中，顯示了示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)晶體(晶體尺寸：4×2×2mm³)在¹³⁷Cs激勵(lì)下的脈沖高度譜，并且在662KeV下展現(xiàn)了60000個(gè)光子/MeV的光產(chǎn)額和3.5％的能量分辨率。在圖15B中，顯示了示例性CsCaBrI₂閃爍體(Eu 7％)晶體(晶體尺寸：8×8×20mm³)在¹³⁷Cs激勵(lì)下的脈沖高度譜，并且在662KeV下展現(xiàn)了50000個(gè)光子/MeV的光產(chǎn)額和5.0％的能量分辨率。在圖15C中，顯示了示例性CsSrClBr₂閃爍體(Eu 10％)晶體(晶體尺寸：4×2×2mm³)在¹³⁷Cs激勵(lì)下的脈沖高度譜，并且在662KeV下展現(xiàn)了35000個(gè)光子/MeV的光產(chǎn)額和5.0％的能量分辨率。

圖16和17示出了在¹³⁷Cs激勵(lì)下測量的另外的示例性閃爍體的脈沖高度譜。在圖16中，顯示了示例性KSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的脈沖高度譜，其展現(xiàn)了36500個(gè)光子/MeV的光產(chǎn)額。在圖17中呈現(xiàn)了示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體的脈沖高度譜，并且該示例性RbSrBrI₂(Eu 3％)閃爍體展現(xiàn)了37200個(gè)光子/MeV的光產(chǎn)額。

圖18呈現(xiàn)了對于幾種示例性閃爍體晶體的作為沉積的γ射線能量的函數(shù)的每單位能量的閃爍光產(chǎn)額。通過用從14至662KeV的γ-射線激發(fā)能量輻射示例性閃爍體晶體(晶體尺寸：4×3×3mm³)來獲得這些數(shù)據(jù)。

如圖18所示，示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)展現(xiàn)了從20到662keV的比例響應(yīng)并且在14keV下降低了～6％。示例性CsCaBrI₂(Eu 7％)和CsSrCIBr₂(Eu 10％)閃爍體在較高能量下開始展現(xiàn)非比例性。值得注意的是，示例性混合鹵化物閃爍體的響應(yīng)曲線缺少公知的“鹵化物駝峰(hump)”，即經(jīng)常觀察到的在中間能量下光產(chǎn)額的增大，如由S.A.Payne等人在“Nonproportionality of Scintillator Detectors:Theory and Experiment”，IEEE Transactions on Nuclear Science，2009，56，2506-2512中以及B.D.Rooney等人在“Scintillator Light Yield Nonproportionality:Calculating Photon Response Using Measured Electron Response”，IEEE Transactions on Nuclear Science，1997，44，509-516中描述，并且通過引用將每個(gè)的公開內(nèi)容并入本文。相反地，示例性閃爍體的響應(yīng)曲線類似于對于其中光產(chǎn)額對于高能量和中間能量是恒定的然后在低能量下單調(diào)降低的氧化物閃爍體通常所觀察到的響應(yīng)。

示例性閃爍體的光致發(fā)光

圖19呈現(xiàn)了示例性CsSrBrI₂閃爍體(Eu 7％)的光致發(fā)光光譜特征。使用配有Xenon燈的Hitachi熒光分光光度計(jì)在室溫下獲得這些數(shù)據(jù)。在圖19中示出的光譜特征包括4f-5d激發(fā)態(tài)且是二價(jià)銪發(fā)光的特性。

部分鹵化物取代

式(1)和(2)的鹵化物組分的部分取代可改進(jìn)閃爍體性能。例如，圖20示出了部分鹵化物取代對示例性CsSrI₃(Eu 7％)、CsSrBrI₂(Eu 7％)和CsSrBr_0.5I_2.5(Eu 7％)閃爍體的透射的影響。通過采用MAA混合的Bridgman技術(shù)使用于測量該數(shù)據(jù)的這些示例性閃爍體的樣品生長至厚度為3mm。如圖20所示，示例性CsSrI₃(Eu 7％)閃爍體的透射改進(jìn)約35％(對于在示例性CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體中33％碘化物被溴化物鹵化物的取代)，并且改進(jìn)約65％(對于在示例性CsSrBr_0.5I_2.5(Eu 7％)閃爍體中16.6％碘化物被溴化物鹵化物的取代)。

在圖21中示出了部分鹵化物取代對光產(chǎn)額的影響。用MAA混合來熔體冷凍合成示例性CsSrI₃(Eu 7％)、CsSrBr_0.25I_2.75(Eu 7％)、CsSrBr_0.5I_2.5(Eu 7％)、CsSrBr_0.75I_2.25(Eu 7％)和CsSrBrI₂(Eu 7％)閃爍體的樣品。如該圖中所示，通過用溴化物取代碘化物，示例性CsSrI₃(Eu 7％)閃爍體的光產(chǎn)額增加，并且在8.33％碘化物被溴化物的取代下獲得了最大的光產(chǎn)額。

應(yīng)該理解的是，本公開可不限于所描述的實(shí)施方案，并且可以解釋清楚其中存在沖突物件的任何數(shù)目的情況和實(shí)施方案。

盡管已經(jīng)參照幾個(gè)示例性實(shí)施方案描述了本公開，但是應(yīng)當(dāng)理解，所使用的詞語是描述性和說明性的詞語，而不是限制性的詞語?？梢栽谒綑?quán)利要求的范圍內(nèi)(如目前所述和如修改的)進(jìn)行改變，而不脫離本公開在其各個(gè)方面的范圍和精神。盡管已經(jīng)參照特定的實(shí)例描述了本公開，但是本公開可并不旨在限于所公開的細(xì)節(jié)；相反，本公開延伸至例如在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有功能等同的結(jié)構(gòu)、方法和用途。

本文中描述的實(shí)例和實(shí)施方案的圖示旨在提供各種實(shí)施方案的一般理解，并且許多其它實(shí)例和實(shí)施方案對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員在審閱本發(fā)明時(shí)可為明顯的。其它實(shí)施方案可得到利用并且衍生自本公開，使得可以做出結(jié)構(gòu)和邏輯上的替換和改變而不背離本公開的范圍。此外，這些圖示僅是代表性的并且可以不按比例繪制。在這些圖示內(nèi)的某些比例可能被放大了，而其它比例可能被最小化。因此，本公開和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。

本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例或?qū)嵤┓桨缚稍诒疚闹刑峒?，單?dú)地和/或共同地由術(shù)語“本公開”來表示，只是為了方便并且不是旨在將本申請的范圍隨意地限制于任何特定的公開或發(fā)明概念。此外，盡管在本文中已經(jīng)說明和描述了具體的實(shí)例和實(shí)施方案，但是應(yīng)該理解任何隨后的經(jīng)設(shè)計(jì)以用于實(shí)現(xiàn)相同或相似目的的裝置可以代替所示的具體實(shí)例或?qū)嵤┓桨浮１竟_可旨在覆蓋各種實(shí)例和實(shí)施方案的任何和所有后續(xù)改變和變體。上述實(shí)例和實(shí)施方案、以及在本文中沒有具體描述的其它實(shí)例和實(shí)施方案的組合對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員在審閱本說明書時(shí)將為清楚的。

另外，在前面的詳細(xì)描述中，可將各種特征組合在一起或在單一實(shí)施方案中進(jìn)行描述，以用于簡化本公開的目的。本公開可能不能被解釋為反映了這樣的意圖：所要求保護(hù)的實(shí)施方案需要的特征多于每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的。相反，如以下權(quán)利要求所反映的那樣，發(fā)明主題可以是針對少于任何所公開的實(shí)施方案的所有特征。因此，將以下的權(quán)利要求并入詳細(xì)描述中，其中每項(xiàng)權(quán)利要求自身獨(dú)立地限定了分別要求保護(hù)的主題。

以上公開的主題應(yīng)被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的，并且所附權(quán)利要求書旨在覆蓋所有這樣的改變、增強(qiáng)和落入本公開的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的其它實(shí)施方案。因此，在法律允許的最大限度，本公開的范圍將可由以下的權(quán)利要求和它們的等價(jià)物的可最寬泛允許的解釋所確定，而不應(yīng)被以上的詳細(xì)描述所限制或約束。