[发明专利]金属卤化物闪烁体的钝化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年1月13日提交的序列号为No. 14/153,290的美国专利申请的优先权，该美国专利申请要求2013年1月21日提交的序列号为No. 61/754,737的美国临时申请的优先权，它们的整体内容并入本文中作为参考。

技术领域

本公开涉及闪烁体材料，特别涉及金属卤化物闪烁体材料。某些安排还涉及此类闪烁体材料的特定组合物和它们的制备方法。

背景

闪烁体材料，其响应于冲击辐射而发射光脉冲，被发现有大范围应用，包括医学成像、粒子物理学和地质勘探。尽管已经制造各种闪烁体材料，但仍然对优异的闪烁体材料有持续需要。

概述

本公开涉及卤化物闪烁体材料，其包括具有一个或多个钝化表面层的散装金属卤化物闪烁体材料，所述钝化表面层比散装材料（bulk material）具有更低的吸湿性或水溶性，从而使所述散装闪烁体材料防湿。

在一个实例中，采用与起始原料反应的材料例如F₂或BF₃气体处理起始金属卤化物闪烁体材料，例如LaBr₃:Ce晶体，从而形成具有比起始原料更低吸湿性的化合物例如LaF₃的表面层。

在另一实例中，材料包含金属卤化物晶体，其可以为闪烁晶体，例如LaBr₃:Ce晶体，并具有吸湿性较低材料例如LaF₃的包覆层。

描述

本文公开了具有钝化表面的金属卤化物闪烁体。所述钝化表面还包含金属卤化物，其中所述表面的卤素原子具有比金属卤化物闪烁体的卤素原子更高的原子数。所述闪烁体可以包括单晶材料、多晶材料、单晶材料和多晶材料的组合。

换言之，金属卤化物闪烁体包含第一金属卤化物，在其上布置第二金属卤化物，其中第二金属卤化物包含具有比第一金属卤化物的卤素原子更低原子数的卤素原子。换言之，金属卤化物闪烁体包含第一金属卤化物芯，在其上布置第二金属卤化物层，其中第二金属卤化物包含具有比第一金属卤化物的卤素原子更低原子数的卤素原子。所述第一金属卤化物为包含单晶材料、多晶材料、或单晶材料和多晶材料的组合的闪烁体。

所述第二金属卤化物可以或可以不呈现出闪烁，但钝化所述第一金属卤化物。在一个实施方案中，所述第二金属卤化物具有比第一金属卤化物更低的水溶解度。第二金属卤化物比第一金属卤化物更少吸湿，并防止第一金属卤化物被存在于大气中的水溶解。其允许所得闪烁体具有比以其他方式具有的更长的保存期限。其还允许对于在装置例如正电子发射断层成像(PET)、计算机断层成像(CT)、或单质子发射计算机断层成像(SPECT)机械中和在其他成像装置中的使用而言闪烁体的更精确校准。

金属卤化物构成大量类型的闪烁体。例如，NaI:TI为所发现的第一单晶闪烁体的一种并仍在广泛使用。另一普遍应用的实例为SrI₂:Eu。一般而言，在系列(F> CI> Br> I)向下过渡中，金属卤化物的溶解度升高。在上述系列中的任何元素都能够置换其下方的那个。简言之，期望第一金属卤化物的卤素原子被在第二金属卤化物中具有更低原子数的卤素原子置换。例如，氯(或HCl)可以置换碘阴离子，氟可以置换氯。因此，金属卤化物氟化的表面应该一般而言比其他可能的卤化物具有更低的吸湿性或水溶性。

铯掺杂的溴化镧，例如LaBr₃:Ce，为优异的闪烁体，其具有高光能输出、窄能量分辨率、短衰竭时间和优异的时间分辨率。然而，LaBr₃:Ce具有严重缺陷：其吸湿性能，即高水溶解度。根据本公开的一个方面，可以在LaBr₃:Ce上形成材料例如LaF₃的层。LaF₃形成良好的包覆层，因为其具有仅约2 ppm的溶解度。

期望第一金属卤化物和第二金属卤化物都为闪烁体。然而，可能要注意，第二金属卤化物（其钝化第一金属卤化物的表面）可以不为闪烁体。如果第二金属卤化物不是闪烁体，期望其钝化第一金属卤化物的表面，而不吸收由第一金属卤化物发射的大量光。如果第二金属卤化物不是闪烁体并且仅起到钝化体的作用，则期望其传输入射在其上的来自第一金属卤化物的60%或更多，优选70%或更多，优选80%或更多，优选90%或更多和更优选98%或更多的光。