Прозрачный керамический сцинтилляционный детектор со структурой граната для позитронно-эмиссионной томографии - RU2018133407A
Код документа: RU2018133407A
Формула
1. Способ, включающий
формирование порошка, содержащего композицию с формулой: AhBiCjO12, где h представляет собой 3 ± 10%, i представляет собой 2 ± 10%, и j представляет собой 3 ± 10%, при этом A включает один или более редкоземельных элементов, B включает алюминий и/или галлий и C включает алюминий и/или галлий;
объединение порошка для формирования оптически прозрачной керамики; и
применение по меньшей мере одного условия термодинамического процесса во время объединения, чтобы уменьшить связанные с кислородом и/или термодинамически обратимые дефекты в керамике.
2. Способ по п. 1, в котором A выбирают из группы, состоящей из: иттрия, гадолиния, лютеция, лантана, тербия, празеодимия, неодима, церия, самария, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия и их комбинаций.
3. Способ по п. 1, в котором A включает в себя гадолиний (Gd) и иттрий (Y), причем отношение Gd к Y находится в диапазоне от около 1:1 до около 10:1.
4. Способ по п. 3, в котором композиция включает в себя по меньшей мере одну легирующую добавку, сконфигурированную для функционирования в качестве активатора, где легирующую добавку выбирают из группы, состоящей из: Tl+, Cu+, Ag+, Au+, Pb2+, Bi3+, In+, Sn2+, Sb3+, Ce3+, Pr3+, Eu2+, Yb2+, Nb5+, Ta5+, W6+ и их комбинаций.
5. Способ по п. 4, в котором легирующая добавка присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от около 0,01 до коло 10% общего объединенного количества Gd и Y.
6. Способ по п. 1, в котором композиция имеет формулу (Gd3-a-cYa)x(Ga5-bAlb)yO12Dc, где a составляет от около 0,05 до около 2, b составляет от около 1 до около 3, x составляет от около 2,8 до около 3,2, y составляет от около 4,8 до около 5,2, c составляет от около 0,003 до около 0,3, и D представляет собой легирующую добавку.
7. Способ по п. 6, в котором D включает в себя церий.
8. Способ по п. 7, дополнительное предусматривающий формирование Ce4+ в оптически прозрачной керамике, причем от 0% до около 50% церия в оптически прозрачной керамики составляет Ce4+.
9. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере одну двухвалентную/гетеровалентную легирующую добавку добавляют в композицию перед объединением порошка для формирования оптически прозрачной керамики.
10. Способ по п. 9, в котором двухвалентную/гетеровалентную легирующую добавку выбирают из группы, состоящей из: Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, B3+ и их комбинаций.
11. Способ по п. 1, в котором формирование порошка включает в себя пламенно-аэрозольный пиролиз одного или более жидких материалов-предшественников.
12. Способ по п. 1, в котором формирование порошка включает в себя синтез в процессе горения.
13. Способ по п. 1, в котором формирование порошка включает в себя по меньшей мере одну стадию обработки для получения частиц с размером менее около 500 микрон, причем по меньшей мере одна стадия обработки предусматривает размалывание частиц.
14. Способ по п. 1, в котором формирование порошка включает в себя осаждение частиц из одного или более жидких растворов путем изменения его или их pH.
15. Способ по п. 1, в котором формирование порошка включает в себя процесс синтеза на основе золегелевой технологии.
16. Способ по п. 1, в котором условие термодинамического процесса включает в себя по меньшей мере одно из: температуры, окружающей атмосферы и давления.
17. Способ по п. 1, в котором объединение включает в себя спекание порошка в содержащей кислород атмосфере при температуре в диапазоне от около 1200 ºC до около 1700 ºC.
18. Способ по п. 17, дополнительно предусматривающий отжиг оптически прозрачной керамики в содержащей кислород атмосфере при температуре в диапазоне от около 1000 ºC до около 1900 ºC.
19. Способ по п. 17, дополнительно предусматривающий отжиг оптически прозрачной керамики в воздухе при температуре в диапазоне от около 1000 ºC до около 1900 ºC.
20. Способ по п. 17, дополнительно предусматривающий отжиг оптически прозрачной керамики в содержащей кислород атмосфере и/или воздухе при температуре в диапазоне от около 1000 ºC до около 1900 ºC.
21. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий перед объединением: прессование порошка в заготовку; и кальцинирующий обжиг заготовки при температуре в диапазоне от около 500 ºC до около 1500 ºC.
22. Способ по п. 1, в котором оптически прозрачная керамика характеризуется лучшими временем затухания и/или временем нарастания, и/или временным разрешением по сравнению с монокристаллическими гранатами.
23. Способ по п. 1, в котором оптически прозрачная керамика характеризуется компонентой времени нарастания, составляющей менее или равной около 2 нс, и/или временным разрешением, составляющим менее или равным около 350 пс.
24. Система обнаружения излучения, содержащая:
по меньшей мере один оптически прозрачный керамический сцинтиллятор, имеющий формулу (Gd3-a-cYa)x(Ga5-bAlb)yO12Dc, где a составляет от около 0,05 до около 2, b составляет от около 1 до около 3, x составляет от около 2,8 до около 3,2, y составляет от около 4,8 до около 5,2, c составляет от около 0,003 до около 0,3, и D представляет собой легирующую добавку,
причем оптически прозрачному керамическому сцинтиллятору присущи физические характеристики материала, сформированного из керамического порошка, объединенного в окислительных атмосферах.
25. Система обнаружения излучения по п. 24, в которой оптически прозрачная керамика по существу не содержит связанных с кислородом дефектов и/или термодинамически обратимых дефектов.
26. Система обнаружения излучения по п. 24, содержащая фотодетектор, сконфигурированный для обнаружения световых импульсов от оптически прозрачного керамического сцинтиллятора, причем фотодетектор содержит по меньшей мере одно из фотоумножителя и кремниевого фотоумножителя.
27. Система обнаружения излучения по п. 24, причем система обнаружения излучения представляет собой систему для позитронно-эмиссионной томографии.
28. Система обнаружения излучения по п. 24, причем система обнаружения излучения выбрана из группы, состоящей из: системы компьютерной томографии (КТ); системы позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ); системы однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭМТ); и их сочетания.
29. Сцинтиллятор, содержащий:
(Gd3-a-cYa)x(Ga5-bAlb)yO12Dc, где a составляет от около 0,05 до около 2, b составляет от около 1 до около 3, x составляет от около 2,8 до около 3,2, y составляет от около 4,8 до около 5,2, c составляет от около 0,003 до около 0,3, и D представляет собой легирующую добавку,
причем сцинтиллятор представляет собой оптически прозрачный керамический сцинтиллятор, и
причем оптически прозрачному керамическому сцинтиллятору присущи физические характеристики материала, сформированного из керамического порошка, объединенного в окислительных атмосферах.
30. Сцинтиллятор по п. 29, причем указанный сцинтиллятор по существу не содержит связанных с кислородом дефектов и/или термодинамически обратимых дефектов.
31. Сцинтиллятор по п. 29, причем указанный сцинтиллятор характеризуется компонентой времени нарастания, составляющей менее или равной около 2 нс, и/или временным разрешением, составляющим менее или равным около 350 пс.
32. Сцинтиллятор по п. 29, где D включает в себя Ce3+ и Ce4+, причем степень прозрачности сцинтиллятора основана на количестве по меньшей мере одного из Ce3+ и Ce4+.
