技术领域
[0001] 本公开涉及发光材料、它们的形成方法以及具有
闪烁体的装置，所述闪烁体具有这样的化合物。
背景技术
[0002] 闪烁体可用于医学成像和在油气工业中用于
测井以及用于环境监控、安全应用，及用于核物理分析和应用。闪烁体包括发光材料，所述发光材料包括稀土元素，其中在化合物中稀土元素可以是
掺杂剂或作为主要组分。发光材料的进一步改善是所期望的。
附图说明
[0003] 借助于
实施例来描述实施方案，并且实施方案不限于附图。
[0004] 图1包括装置的说明，所述装置包括具有根据一个实施方案的发光材料的闪烁体。
[0005] 本领域的技术人员应认识到，图中的元件被出于简单和清楚的目的而说明，并且没有必要将其依比例绘制。例如，图中的某些元件的尺寸可以相对于其他元件放大，以帮助改善对本
发明的实施方案的理解。具体实施方案
[0006] 以下结合图示的描述提供用于帮助理解本文所公开的教导。下面的讨论将集中在教导的具体实现和实施方案上。这种强调提供用于帮助描述教导，而不应当被解释为对教导的范围或应用性的限制。
[0007] 在提出下述实施方案详情之前，先定义或阐明一些术语。对应于元素周期表内列的族序号使用参见“CRC Handbook ofChemistry and Physics”，第81版(2000)中所述的“新命名法”公约。
[0008] 如本
说明书所用，
颜色空间根据如国际照明委员会(“CIE”)1976所明确的L*、a*和b*坐标来表示。这三个坐标表示色彩的明度(L*＝0产生黑色且L*＝100表示漫射白色；镜面白色可以更高)、其介于红色/绛红色与绿色之间的
位置(a*，负值表示绿色，而正值表示绛红色)和其介于黄色与蓝色之间的位置(b*，负值表示蓝色且正值表示黄色)。
[0009] 除非另有明确说明，本文提供的
沸腾和
升华温度是在一个
大气压力(约101kPa，绝对压力)下。
[0010] 术语“化合物”意在指多个基本上相似的分子。当形成包括基本上单晶的晶锭时，晶锭可以具有单一化合物，即使由于分隔系数分子式会沿晶锭的长度细微变化，因此分子式沿晶锭的长度不是完美均匀的。术语“材料”意在指一种组合物，无论形式，其包括化合物和不是该化合物的一部分的潜在的
原子或分子。这样的原子或分子可以位于化合物的基体中的间隙位置，或者可以溶解在材料中。
[0011] 当提及化合物中的特定元素时，字母“M”意在指金属元素。例如，M2+是用来代表3+
二价金属。M 是用来代表三价金属，在一个实施方案中，其可以是稀土元素，且在另一个实施方案中，其可以是除稀土元素外的三价金属，诸如Al、Ga、Sc、In等。
[0012] 当提及化合物中的特定元素时，术语“主要组分”意在指元素作为化合物分子式的一部分而不是作为掺杂剂存在。化合物中的掺杂剂通常以不大于5％原子的浓度存在。作为一个实例，掺Ce的LaBr3(LaBr3:Ce)包括La和Br作为主要组分，且Ce是掺杂剂而不是主要组分。
[0013] 术语“稀土”或“稀土元素”意在指Y、Sc、La及元素周期表中的镧系元素(Ce至Lu)。在化学式中，稀土元素表示为“RE”。
[0014] 如 本文 所 用，术 语“包 括(comprises)”、“包 括 了(comprising)”、“包 含(includes)”、“包含了(including)”、“具有(has)”、“具有的(having)”或它们的任何其他
变形均旨在
覆盖一种非排他性的包含。例如，包括一列特征的一种工艺、方法、物品或装置不一定仅限于那些特征，而是可以包括对于这种工艺、方法、物品或装置没有明确列出或固有的其他特征。另外，除非在相反意义上明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，条件A或B符合以下中任一项：A是真(或存在)并且B是假(或不存在)，A是假(或不存在)并且B是真(或存在)，以及A和B两者都是真(或
存在)。
[0015] 使用“一种/一个”(a/an)来描述在此说明的要素和组成部分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一种概括性意义。除非清楚指的是其他情况，否则本说明书应该被解读为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。
[0016] 除非另外定义，在此使用的所有的技术性和科学性术语具有如在本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的相同的意义。这些材料、方法以及实例仅是说明性的并且并无意对其进行限制。就在此未经说明之范围而言，关于具体材料和加工行为的许多细节是常规的并且可以在教科书以及闪烁和
辐射检测领域之内的其他原始资料中找到。
[0017] 可以使用空位填充剂来形成发光材料，所述空位填充剂可以帮助在形成过程中将空位填充原子引入发光材料中，而不是仅仅依靠发光材料周围的环境来提供空位填充原子。与仅仅依靠从发光材料周围的环境扩散空位填充原子相比，在形成发光材料中空位填充剂的使用在减少在成品发光材料中形成空位的可能性上基本上更有效。对于含稀土的发光材料，空位填充剂的使用可以是特别有用的，因为这样的发光材料是相对致密的且具有相对低的扩散系数。空位填充剂可以与其他发光材料一起使用且不限于仅与含稀土的发光材料一起使用。
[0018] 与当在形成过程中未将空位填充剂结合进熔体或本体中时的相应发光材料相比，使用空位填充剂形成的发光材料可以具有更高的光输出，更低的
能量分辨率、更低的余辉、更好的比例、更短的衰减时间或其任意组合。
[0019] 使用空位填充剂形成发光材料的方法可以开始于基于所期望形成的发光材料选择空位填充剂。空位填充剂可以提供O、S或X原子，其中X为卤素。空位填充剂可以是包
括空位填充原子和其他原子的化合物，所述其他原子包括与空位填充原子的元素不同的元素。其他原子通常与发光材料中的发光化合物的基体中的任何原子不同。其他原子可以包括未化学键合至为发光化合物中的主要组分的其他原子的金属原子。在一个特定的实施方案中，金属原子包括Ba、Sn、Zn、Zr、Hf、Cd、Pb或其任意组合。在成品发光材料中，发光材料可以基本上不含任何其他原子，或在发光材料包括其他原子的程度，这样的其他原子可以只存在于间隙位置而不在发光化合物的基体中。在另一个实施方案中，空位填充剂可以包括空位填充原子而不包括任何其他原子，这样的空位填充剂的实例包括硫。
[0020] 可以基于起始材料的总
质量来确定空位填充剂的量。对于特定的发光化合物，在较低浓度下性能特性的改善可以变得显著且性能特性可以随着浓度的增加而改善。在一个特定的实施方案中，在一定浓度范围内性能特性可以是浓度的线性函数。在较高浓度下，性能特性可以变得饱和且浓度的进一步增加不进一步显著改善性能特性。作为一个实例，掺铈正
硅酸钇镥(LYSO:Ce)在0.1重量％的浓度开始可以开始显示出性能特性的显著改善，且改善可以线性增加到至少0.5重量％。在1.0重量％或2重量％，随着浓度的增加，可能不会观察到进一步的显著改善。对于掺铈溴化镧(LaBr3:Ce)，空位填充剂的相应浓度可以小于对于LYSO:Ce的浓度。LaBr3:Ce在0.001重量％的浓度开始可以开始显示出性能特性
的显著改善，且改善可以线性增加至0.01重量％。在0.01重量％，随着浓度的增加，可能不会观察到进一步的显著改善。
[0021] 在一个实施方案中，空位填充剂是用以形成发光材料的起始材料的总质量的至少约0.0002重量％、至少约0.001重量％、至少约0.002重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.11重量％或至少约0.3重量％。在另一个实施方案中，空位填充剂是用以形成发光材料的起始材料的总质量的不大于约50重量％、不大于约20重量％、不大于约9重量％、不大于约5重量％、不大于约2重量％、不大于约0.7重量％、不大于约0.2重量％、不大于约0.09重量％、不大于约0.02重量％或不大于0.01重量％。
[0022] 空位填充剂在室温(例如，约20℃)下可以是固体且使得与气体和液体相比能够更容易处理。可以类似于用于发光材料的任何其他起始材料添加空位填充剂。因此，与其他的起始材料相比，空位填充剂的使用不需要显著不同的处理或装置。因此，对现有装置设置或工艺流程将不用作出
修改或者只用做出很小的修改。在另一个实施方案中，如果需要或期望，空位填充剂可以是液体或气体状态。在熔体形成之前，空位填充剂可以是材料混合物的一部分，可以在形成熔体之后添加或者可以在
烧结本体之前结合进本体。以下描述了关于
汽化温度的一些考虑。在形成压力下的汽化温度可以指空位填充剂的升华点或沸点。
许多空位填充剂会升华，而其他空位填充剂在沸腾之前可从固
相变成液相。可以在大气压或接近大气压下从熔体形成许多发光材料。可以在基本上高于大气压的压力下使用烧结步骤形成其他发光材料。因此，在大气压或接近大气压下可能不适合用于形成的空位填充剂在较高的压力下可以适合用于形成，因为空位填充剂的汽化温度由于压力增加可以更高。
[0023] 空位填充剂的汽化温度可以在发光材料的
熔化温度的约250℃以内。在另一个实施方案中，空位填充剂的汽化温度可以在发光材料的熔化温度的约200℃以内、约150℃以内、约90℃以内、约50℃以内或约20℃以内。在一个实施方案中，空位填充剂具有高于发光材料的熔化温度的汽化温度。在一个特定的实施方案中，空位填充剂的汽化温度比发光材料的熔化温度高至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。在另一个实施方案中，空位填充剂具有低于发光材料的熔化温度的汽化温度。在一个特定的实施方案中，空位填充剂的汽化温度比发光材料的熔化温度低至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。在另一个实施方案中，空位填充剂的汽化温度可以比发光材料的熔化温度大大约250℃。
[0024] 发光材料可以是在烧
结温度和烧结压力下使用烧结操作形成的陶瓷本体的形式。在烧结压力下空位填充剂的汽化温度可以在烧结温度的约250℃以内。在另一个实施方案中，在烧结压力下空位填充剂的汽化温度可以在烧结温度的约200℃以内、约150℃以内、约90℃以内、约50℃以内或约20℃以内。在一个实施方案中，空位填充剂具有低于烧结温度的汽化温度。在一个特定的实施方案中，在烧结压力下空位填充剂的汽化温度比烧结温度低至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。在另一个实施方案中，空位填充剂的汽化温度可以比烧结温度大大约250℃。
[0025] 在形成熔体或本体之前，可以将空位填充剂与相应于发光材料的组分组合以形成混合物。在另一个实施方案中，可以从该组分形成熔体且可以将空位填充剂添加至熔体。在又一个实施方案中，在处理过程中可以在多个不同的时间添加空位填充剂。在一个实施方案中，空位填充剂是单一种空位填充剂，且在另一个实施方案中，空位填充剂是多种空位填充剂。在又一个实施方案中，组分是单一种组分(例如，组分可以是LaBr3粉)，且相应的发光材料基本上是LaBr3单晶，且在另一个实施方案中，组分是多种组分。可以根据特定应用的需要或期望调整空位填充剂的数量和组分的数量，及关于何时将空位填充剂和组分或熔体组合的时刻。
[0026] 空位填充剂的选择可以取决于形成的发光材料。可以使用可以响应于
电磁辐射、离子束或脉冲或
电子束或脉冲发射光的任何材料。与具有相对较高的扩散系数、相对较低的
密度、相对较小的形成空位的可能性等的材料相比，对于具有相对较低的扩散系数、相对较高的密度、相对较大的形成空位的可能性等的材料，空位填充剂可以具有更显著的影响。通常，稀土化合物，特别是在分子中具有更多而不是更少原子的那些，通过空位填充剂的使用可以显著有利。
[0027] 发光化合物可以是含
氧化合物。在实施方案中，示例性化合物包括：Ba2MgSi2O7、Ba2Si3O8、Ba2SiO、Ba2ZnSi2O7、Ba5Si8O21、BaSi2O5、BaSiO3、Gd2Si2O7、Li2CaSiO4、Lu(2-2x)Gd(2x)SiO5、Lu(2-2x)Y2xSiO5、Lu2Si2O7、MgSr2Si2O7、NaLaSiO4、Y2SiO5等，其中各x、y和z可以是0至1的范围。在又一个实施方案中，示例性化合物可以包括：BaAl10MgO17、BaAl12O19、BaHfO3、CaHfO3、Gd2O3、Gd3Sc2Al3O12、Gd3Y3Al10O24、La2O3、LaAlO3、SrHfO3、YAlO3、Lu(1-x)YxAlO3、(Lu(1-x-z)GdxYz)3(Al(1-y)Gay)5O12等，其中各x、y和z可以是0至1的范围。在另一个实施方案中，示例性化合物包括：Ba2B5O9Cl、Ba2Ca(BO3)2、Ba3Gd(BO3)3、Ca4YO(BO3)3、CaLaB7O13、CaYBO4、GdB3O6、GdBO3、LaB3O6、LaBO3、LaMgB5O10、Li6Gd(BO3)3、Li6Y(BO3)3、LuBO3、ScBO3、YAl3B4O12、YBO3等。在又一个实施方案中，示例性化合物包括：AgGd(PO3)4、Ba2P2O7、Ba3(PO4)2、Ba3B(PO4)3、Ba3P4O13、Ba5(PO4)3F、BaKPO4、BaP2O6、Ca5(PO4)3F、CaBPO5、CeP5O14、CsGd(PO3)4、CsLuP2O7、CsYP2O7、K3Lu(PO4)2、KGd(PO3)4、LuP2O7、KYP2O7、LiCaPO4、LiGd(PO3)4、LuPO4、NaBaPO4、NaGd(PO3)4、NaLuP2O7、RbLuP2O7、RbYP2O7、Sr5(PO4)3F等。每个前述化合物可以包括未提供化学式的稀土掺杂剂。
[0028] 发光化合物可以是含卤素化合物。在一个实施方案中，示例性化合物包括：Ba2GdCl7、Ba2YCl7、BaBr2、BaBrI、BaCl2、BaF2、BaGdCl5、BaI2、BaY2F8、BiF3、CaF2、CaI2、Cs2LiCeCl6、Cs2LiLuCl6、Cs2LiYBr6、Cs2LiYCl6、Cs2NaLaBr6、Cs2NaLuBr6、Cs2NaYBr6、Cs3CeCl6、Cs3Gd2I9、Cs3LaBr6、Cs3Lu2I9、Cs3LuI6、CsBa2I5、CsCe2Cl7、CsGd2F7、CsI、CsY2F7、GdBr3、GdCl3、K2CeBr5、K2LaCl5、K2YF5、KLu2F7、KLuF4、KYF4、La(l-x)CexBr3、LaCeF6、La(l-x)CexCl3、LaF3、LaI3、Li3YCl6、LiI、Lu(l-x)GdxI3、Lu(l-x)YxI3、LuBr3、LuCl3、LuI3、PbCl2、PrBr3、PrF3、Rb2CeBr5、LiCaAlF6、Rb2LiYBr6、RbGd2Br7、SrBr2、SrF2、SrI2、YCl3等，其中x可以是0至1的范围。
[0029] 发光化合物可以是含硫化合物。在一个实施方案中，示例性化合物包括：Gd2S3、Lu2S3等。
[0030] 发光化合物可以包括不止一个可以产生空位的阴离子，诸如金属氧卤化物、金属氧硫化物等。在一个实施方案中，一个示例性实施方案，发光化合物包括：Gd2O2S、La2O2S等。
[0031] 每个前述发光化合物可以包括未提供化学式的稀土掺杂剂。稀土掺杂剂可以是单3+ 3+ 4+ 2+ 3+
一价态(例如，RE )或价态的混合物(例如，RE /RE 或RE /RE )。
[0032] 本文公开了许多发光材料且是为了说明可以使用的发光材料，而不是限制。在阅读本说明书后，本领域的技术人员将理解可以使用其他发光材料，其中这样的其他发光材料包括稀土元素作为主要组分或者作为掺杂剂。
[0033] 在确定发光材料后，可以基于发光化合物中的阴离子及形成技术来确定空位填充剂的选择。阴离子可以是O、S、X(其中X是卤素)或其组合，诸如氧硫化物或氧卤化物。用于熔化过程的空位填充剂在用于烧结过程的空位填充剂之前得到解决。
[0034] 在一个实施方案中，发光材料包括含氧化合物，诸如金属-硅-氧化合物、金属-
硼-氧化合物、金属-
铝-氧化合物、金属-磷-氧化合物、金属-氧-硫化合物、金
属-氧-卤素化合物等。在一个特定的实施方案中，这类化合物中的金属元素可以是稀土
元素。空位填充剂可以包括金属氧化物。在一个更特定的实施方案中，空位填充剂可以是BaO或以过氧化钡BaO2(在450℃下分解为BaO和O2)的形式、SnO2、ZnO或其任意组合。钡
的沸点是约1870℃，BaO的沸点是约2000℃。
锡的沸点是约2600℃，SnO2的升华点是约
1900℃。锌的沸点是约907℃，ZnO在约1975℃的温度下分解。当发光材料包括含稀土-氧的化合物诸如稀土
硅酸盐、稀土铝酸盐
钙钛矿、稀土铝石榴石等时，这样的氧化物可以是有用的。这样的稀土-氧化合物的熔点可以在约1800℃至约2200℃的范围内。
[0035] 在另一个实施方案中，发光材料包括含卤素化合物，诸如金属卤化物、金属-氧-卤素化合物等。在一个特定的实施方案中，这类化合物中的金属元素可以是稀土元素。空位填充剂可以包括金属或铵卤化物。在一个更特定的实施方案中，空位填充剂可以是ZnX2、ZrX4、HfX4、NH4X、SnX2或其任意组合，其中X是卤化物。例如，空位填充剂可以是金属溴化物，诸如ZnBr2、ZrBr4或HfBr4。锌的沸点是约907℃，ZnBr2的沸点是约650℃。锆的沸点是约4377℃，ZrBr4的升华点是约375℃。铪的沸点是约4602℃，HfBr4的升华点是约
420℃。NH4Br和NH4I的升华点是分别约452℃和约551℃。当发光材料包括含稀土-卤素
的化合物诸如稀土卤化物、稀土氧卤化物等，这样的卤化物可以是有用的。这样的稀土-卤素化合物的熔点可以在约500℃至约1000℃的范围内。
[0036] 在又一个实施方案中，发光材料包括含硫化合物，诸如金属硫化物化合物、金属-氧-硫化合物等。在一个特定的实施方案中，这类化合物中的金属元素可以是稀土元
素。空位填充剂可以包括金属硫化物或硫。在一个更特定的实施方案中，空位填充剂可以是CdS、PbS2、S或其任意组合。镉的沸点是约765℃，CdS的升华点是约980℃。铅的沸点是约1740℃，PbS的沸点是1280℃。硫的沸点是约445℃。当发光材料包括含稀土-硫的
化合物诸如稀土硫化物、稀土氧硫化物等时，这样的含硫材料可以是有用的。
[0037] 可以使用烧结技术来形成发光材料。可以在大气压下或在显著高于大气压的压力下来进行烧结。当压力增加时化合物通常具有更高的汽化温度。空位填充剂的选择将取决于本体将被暴露的温度和压力。在一个实施方案中，可以使用许多前述的空位填充剂，且在另一个实施方案中，可以使用其他空位填充剂诸如以下描述的那些。在又一个实施方案中，还可以使用又其他空位填充剂。在阅读本说明书后，本领域的技术人员将能够为特定的过程选择空位填充剂以形成发光材料的陶瓷本体。
[0038] 在选择组分和空位填充剂后，处理顺序可以取决于特定的过程(基于熔化的过程或烧结过程)及所形成的特定发光材料。
[0039] 在一个实施方案中，可以将组分和空位填充剂的粉末混合以形成混合物。组分可以是一种或多种氧化物、卤化物、硫化物或其组合。例如，掺铈的镥铝石榴石，该组分可以包括CeO2、Lu2O3及Al2O3。空位填充剂可以包括BaO(或以BaO2的形式)、SnO2、ZnO(或以ZnO2的形式)或其任意组合。掺铈溴化镧可以具有包括CeBr3及LaBr3的组分。空位填充剂可以包括ZnBr2、ZrBr4、HfBr4、NH4X、SnBr2或其任意组合。掺铕的氧硫化钆可以具有包括Eu2O2S和Gd2O2S的组分。空位填充剂可以包括CdS、PbS2、S或其任意组合。在这些组分之间，本领域的技术人员能够确定对于所要形成的特定发光化合物的合适的组分使用量。
[0040] 在特定的基于熔体的过程中，可以将粉末的混合物放入
坩埚中。在一个可选的实施方案中，可以将粉末首先在坩埚内混合。将坩埚及混合的粉末加热。加热顺序和时间可以取决于空位填充剂的汽化温度是高于还是低于发光材料的熔化温度以及汽化和熔化温度彼此是有多接近。至少部分加热顺序可以帮助空位填充剂产生空位填充原子以减少在发光材料的发光化合物中形成空位的可能性。如果空位填充剂中存在其他原子，这样的其他原子可以作为蒸气被去除，诸如Zn或Sn。对于这样的空位填充剂，基本上没有其他原子可以被结合进发光材料特别是发光化合物的基体中。在另一个实施方案中，一些其他原子可能无法作为蒸气被完全去除，诸如Ba，且可以在发光材料中存在；然而这样的原子可以存在于间隙位置且基本上没有这样的原子可以被结合进发光化合物的基体中。其他原子是将作为蒸气被去除还是在发光材料中可以取决于空位填充剂和发光化合物的特定组合。
[0041] 在一个实施方案中，空位填充剂的汽化温度比发光化合物的熔化温度低至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。如果汽化温度低于熔化温度且在熔化温度的约80℃以内时，无需任何特殊的
预防措施就可以将混合物带到发光化合物的熔化温度。如果汽化温度比熔化温度大大约100℃，可以将混合物带到空位填充材料的约汽化温度，且在将混合物带到接近发光材料的熔化温度的另一温度之前，可以将混合物保持在这样的温度下至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约
20分钟的时间段。这样的加热操作可以帮助防止空位填充剂在过高的速率下挥发，其可能导致混合物漏出坩埚。可以将混合物带到接近发光材料的熔化温度的另一温度。
[0042] 在另一个实施方案中，空位填充剂的汽化温度高于发光化合物的熔化温度。在一个特定的实施方案中，汽化温度比熔化温度高至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。该过程可以包括加热混合物，包括将混合物加热到至少空位填充剂的汽化温度。混合物可以在汽化温度或更高温度下至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约20分钟的时间段。在加热混合物之后，该过程可以进一步包括将混合物冷却到接近发光化合物的熔化温度的另一温度。
[0043] 在前述任意实施方案中，可以将混合物保持在接近或高于发光材料的熔化温度至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约20分钟的时间段。发光化合物的组分可以彼此发生反应，掺杂发光化合物的基体。
[0044] 在另一个实施方案中，如果使空位填充剂在特定的温度下暴露于组分或发光化合物或持续过长的时间，其可以形成分离的相。例如，掺铈正硅酸钇镥可以具有包括CeO2、Lu2O3、Y2O3和SiO2的组分。空位填充剂可以包括BaO、SnO2、ZnO或其任意组合。如果将组分和空位填充剂在约室温下混合，然后加热至掺铈正硅酸钇镥的熔点，则可以形成分离的相。为了减少形成分离的相的可能性，可以从组分的混合物形成熔体。可以将空位填充剂添加至熔体。发光化合物和空位填充剂的其他组合可以类似地受到影响，且可以在混合且首先加热组分之后的时间添加空位填充剂。
[0045] 在又一个实施方案中，可以使用烧结过程。用于发光化合物和空位填充剂的组分可以是粉末的形式且如先前所描述的被混合。可以添加
粘合剂以帮助本体的形成；但是，可以不需要粘合剂。可以将粉末和粘合剂的组合形成为本体的形状。如果没有使用粘合剂，可以将粉末置于限定了本体形状的容器中。可选地，可以将粉末压成本体的形状。
[0046] 可以将本体置于烧结装置中。如果本体中存在粘合剂，可以在小于500℃诸如在约200℃至300℃的范围内的温度下将粘合剂烧除。可以在约大气压下在氧化环境中进行烧除。可以使用其他条件以去除粘合剂。显然，如果不存在粘合剂则可以省略粘合剂烧除。
[0047] 可以使用烧结装置来将本体加热至烧结温度或接近烧结温度的温度。装置内的压力可以在大气压至烧结压力的范围内，或者可以被带到大气压至烧结压力的范围内。可以选择压力使得在这样的压力下空位填充剂的汽化温度比烧结温度低不大于约250℃。在一个特定的实施方案中，空位填充剂在该压力下的汽化温度比烧结温度低至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。在一个特定的实施方案中，在该压力下的汽化温度可以是约烧结温度。空位填充剂可以升华或分解而不对本体产生不利影响(例如，断裂或
破碎本体)。可以保持温度和压力至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约20分钟的时间段。可以将相同或其他条件用于不同的发光化合物
或使用另一空位填充剂。应控制空位填充剂的升华或分解使得在升华或分解过程中不损坏本体。然后可以将本体带到烧结压力以完成陶瓷本体形式的发光材料的形成。
[0048] 在另一个实施方案中，发光材料可以是单晶形式或作为多晶材料。可以使用熔合区法、提拉法(Czochralski)、布里奇曼法(Bridgman)或导模法(edge defined film-fed growth(EFG)technique)来形成单晶形式的发光材料。对于熔合区法，可以处理固体材料使得籽晶与固体的一端
接触，且热源导致晶体附近的局部区域(部分固体)变得熔化。例如，对于LYSO，熔化的材料附近的
环境温度可以是至少约1600℃或至少1800℃，且可以是不大于约2200℃或不大于约2100℃。当移动热源远离晶体，熔化的部分变成单晶，且远离籽晶的新的局部区域变得熔化。该过程一直继续直至固体的剩余部分变得结晶化。在该过程中可以将固体定向在垂直或
水平方向。所述特定的晶体生长方法，诸如熔化区法(melting zone)和浮熔区法(floating zone)，属于称为熔合区技术的一般标记。熔合区技术可以比提拉法或布里奇曼生长法结合更高水平的掺杂剂，因为物质的挥发或分解可以限制晶体中将有多少掺杂剂的能力。
[0049] 发光材料可以是多晶材料的形式。可以使用
煅烧、压制、烧结或其任意组合来形成这样的材料。在一个实施方案中，多晶粉末(通过水热法或通过在
碱性溶液中沉淀
或通过气相获得)，所述粉末可能在使用或不使用粘合剂的情况下
压实或热致密或通过
溶胶-凝胶法组装。在又一个实施方案中，化合物可以是单晶或多晶
纤维(通过微拉法
(micro-pulling down)或通过EFG获得)或
薄膜(通过CVD获得)或多晶玻璃陶瓷。可以
将发光材料结合进可以是透明的
主体材料中，诸如玻璃或塑料或液体或晶体。可以使用主体材料来间接激发发光材料。
[0050] 随后，在发光材料反应或形成基本上单晶或多晶材料之后，可以使发光材料
退火。在一个实施方案中，退火温度可以是至少约1100℃或至少约1200℃，且可以是不大于约
1600℃或不大于约1500℃。
[0051] 在一个实施方案中，可以在可以帮助减少形成空位的可能性的环境中进行发光材料的形成或任选的随后的退火。在一个实施方案中，发光材料是含氧化合物且可以使用氧化环境。在另一个实施方案中，发光材料是含卤素化合物且可以使用含卤素环境。在又一个实施方案中，发光材料是含硫化合物且可以使用含硫环境。
[0052] 在发光材料的形成过程中或在随后的退火过程中可以使用氧化环境。氧化环境可以包括与空位填充剂不同的物质。氧化环境可以包括O2、O3、NO、N2O、CO2或其任意组合。在相对的
基础上，在一个实施方案中，氧化环境包括至少约1.4体积％、至少约5体积％、至少约11体积％、至少约15体积％或至少约20体积％的与空位填充剂不同的氧化物质，且在另一个实施方案中，氧化环境包括不大于100体积％、不大于约90体积％、不大于约75体积％、不大于约50体积％或不大于约40体积％的氧化物质。对于压力，在又一个实施方案中，氧化环境包括至少约1.4kPa、至少约5kPa、至少约11kPa、至少约15kPa或至少约20kPa的与空位填充剂不同的氧化物质，且在又一个实施方案中，氧化环境包括不大于101kPa、不大于约90kPa、不大于约75kPa、不大于约50kPa或不大于约40kPa的与空位填充剂不同的
氧化物质。
[0053] 在发光材料形成后的退火过程中可以使用含卤素环境。含卤素环境可以包括与空位填充剂不同的物质。含卤素环境可以包括NH4Cl、NH4Br、NH4I、CBr4、CCl4、CI4、CHBr3、CHCl3、CHI3、CH2Br2、CH2Cl2、CH2I2或其任意组合。在相对的基础上，在一个实施方案中，含卤素环境包括至少约1.4体积％、至少约5体积％、至少约11体积％、至少约15体积％或
至少约20体积％的与空位填充剂不同的含卤素物质，且在另一个实施方案中，含卤素环境包括不大于100体积％、不大于约90体积％、不大于约75体积％、不大于约50体积％或不大于约40体积％的含卤素物质。对于压力，在又一个实施方案中，含卤素环境包括至少约
1.4kPa、至少约5kPa、至少约11kPa、至少约15kPa或至少约20kPa的与空位填充剂不同的含卤素物质，且在又一个实施方式中，含卤素环境包括不大于101kPa、不大于约90kPa、不大于约75kPa、不大于约50kPa或不大于约40kPa的与空位填充剂不同的含卤素物质。
[0054] 在发光材料的形成过程中或在随后的退火过程中可以使用含硫环境。含硫环境可以包括与空位填充剂不同的物质。含硫环境包括(NH4)2S、C6H4S、H2S、S或其任意组合。在相对的基础上，在一个实施方案中，含硫环境包括至少约1.4体积％、至少约5体积％、至少约11体积％、至少约15体积％或至少约20体积％的与空位填充剂不同的含硫物质，且在另一个实施方案中，含硫环境包括不大于100体积％、不大于约90体积％、不大于约75体积％、不大于约50体积％或不大于约40体积％的含硫物质。对于压力，在又一个实施方案中，含硫环境包括至少约1.4kPa、至少约5kPa、至少约11kPa、至少约15kPa或至少约20kPa的与空位填充剂不同的含硫物质，且在又一个实施方案中，含硫环境包括不大于101kPa、不大于约90kPa、不大于约75kPa、不大于约50kPa或不大于约40kPa的与空位填充剂不同的
含硫物质。
[0055] 可以进行进一步的处理以形成产品。这样的处理可以包括切割、
抛光、
研磨等以形成对于特定应用所期望的形状。
[0056] 可以使用发光材料来形成闪烁体或在许多装置中有用的其他闪烁器件。图1示出装置100的一个实施方案，其包括闪烁体122、光导124、光
传感器126及控制单元128。闪烁体122可以包括前述的发光材料。光导124对于由闪烁体122发射的闪烁光是基本上透明的。光传感器126可以响应于接收到来自闪烁体122的闪烁光生成电子。光传感器126
可以是
光电倍增管、光电
二极管、
雪崩二极管等。闪烁体122、光导124和光传感器126可以光学地耦合在一起。虽然闪烁体122、光导124和光传感器126被示出为是空间分开的，但是光导124可以直接与闪烁体122或光传感器126接触。在另一个实施方案中，可以使用
耦合材料诸如基本上透明的硅凝胶来将闪烁体122、光导124和光传感器126耦合在一起。
闪烁体122、光导124和光传感器126可以位于一个或多个壳体的内部使得环境光或其他不期望的辐射不能到达光传感器126。控制单元128电耦合到光传感器126。在正常操作中，可以通过闪烁体122捕获辐射，且闪烁体122响应于接收到靶向辐射发射闪烁光。通过光
传感器126接收闪烁光，其产生被传导到控制单元128的电子
信号。控制单元128包括硬
件、
固件或
软件，其被配置为使得控制单元128能够生成关于靶向辐射的信息，诸如辐射的类型(x-射线，γ-射线，β粒子等)、辐射强度、辐射被捕获的位置或辐射的来源或其任意组合。
[0057] 装置可以是辐射检测装置，诸如医疗成像装置、测井装置、安全检查装置等。在一个特定的实施方案中，可以将辐射检测系统用于γ射线分析，诸如单
正电子发射计算机
断层(SPECT)或正电子发射断层(PET)分析。在另一个实施方案中，可以将发光材料用于辐射检测以外的其他应用。例如，装置可以包括特别是单色的发光发射器，用于UV
光谱、可见的及IR，如用于
波长转换系统，例如
激光器件。在这样的器件中，可以由透镜或另一合适的光学部件代替可以被耦合到闪烁体122和光导124和光传感器126的控制单元。可以使用
发光材料的另一装置还可以包括光学数据存储装置。
[0058] 对于许多材料特别是
半导体、光闪烁体、激光晶体及陶瓷，空位填充剂的使用可以使得能够省略退火步骤。特别地，在形成过程中空位填充剂的使用可以使得单一溶液能够补偿亚稳相(phase metastable)材料如镥铝
钙钛矿(LuAP)中的空位。
[0059] 此外，空置填充剂可以包括空位填充原子和其他原子。其他原子可以被挥发且未结合进发光材料中。可选地，其他原子在发光材料中可以是低水平的且未结合进发光化合物的基体中。
[0060] 更进一步，空位填充剂使得在烧结之前空位填充原子能够被结合进熔体或本体，与使用包括阴离子诸如O、S和X(其中X是卤素)的相应原子的环境相比，其是结合这样的阴离子的更有效的方法。因此，在形成发光材料中可以使用惰性环境或较少损害装置的环境。
[0061] 根据本文所描述的概念所描述的发光材料具有不同寻常的良好的光输出、能量分辨率、线性、衰减时间及余辉特性。线性是指在辐射能量和光输出之间闪烁晶体能够多好地达到完美的线性比例。线性可以被测量为从完美线性的偏离。无论辐射的能量，具有完美线性的闪烁晶体将总是产生相同数量的
光子/单位吸收的能量。因此，其从完美线性的偏离为零。在一个实施方案中，包括掺铈LYSO化合物的发光材料的余辉相对于x-射线照射期间所测量的强度在100ms后可以小于200ppm。在一个特定的实施方案中，具有较小余辉的改善可以伴随着减少的衰减时间及增加的光产率。具有电子电荷补偿材料的二价或四价态稀土元素的存在可以使得发光材料能够保持电子电荷平衡，但仍实现具有二价或四价态稀土元素的益处。
[0062] 在一个实施方案中，可以通过颜色变化检测空位的存在。在都被基本上白色的光照射时，通过确定可以与其相应的基础材料相比的根据本文所描述的任何实施方案的发光材料的颜色差异，可以量化颜色变化。如本文所用，除了在无空位填充剂下形成，相应的基础材料具有与发光材料基本上相同的组成。例如，根据本文描述的一个特定的实施方案形成的发光材料可以包括可以使用CeO2、Lu2O3和SiO2来形成的掺铈正硅酸镥及作为空位填充剂的ZnO，且其相应的基础材料是使用CeO2、Lu2O3和SiO2来形成的，但不添加任何ZnO。
[0063] 可以使用所形成的样品用于颜色变化评价，其具有抛光的表面、断裂的粗糙的，或已进行了另一合适的样品制备。可以引导白光使得其被引导垂直于表面、以一定
角度而不是垂直于表面或来自相对于表面的不同角度定向的多个
光源。可以使用一种或多种不同技术来确定颜色变化。
[0064] 在一个实施方案中，可以使用CIE1976颜色空间坐标(L*，a*和b*)。可以使用来自Varian(现在是Agilent Technologies，Inc的一部分)的Cary6000i牌分光光度计来获得CIE1976颜色空间坐标。发光材料在对应于发光材料的CIE1976颜色空间坐标L*、a*
和b*的颜色空间坐标L1*、a1*、b1*反射基本上白色的光。相应的基础材料在对应于相应的基础材料的CIE1976颜色空间坐标L*、a*和b*的颜色空间坐标L2*、a2*、b2*反射基本
上白色的光。发光材料和基础化合物之间的颜色差异可以是使得|al*-a2*|不大于约9，
且|bl*-b2*|不大于约9。在另一个实施方案中，|a1*-a2*|是不大于约5、不大于约3、不大于约2、不大于约1.5、不大于约0.9、不大于约0.5或不大于约0.2、不大于约0.09、不大于约0.05或不大于约0.01，且|b1*-b2*|是不大于约5、不大于约3、不大于约2、不大于约
1.5、不大于约0.9、不大于约0.5或不大于约0.2、不大于约0.09、不大于约0.05或不大于约0.01。在另一个实施方案中，|L1*-L2*|是不大于约9、不大于约5、不大于约3、不大于约2、不大于约1.5、不大于约0.9、不大于约0.5或不大于约0.2。
[0065] 作为可选的颜色空间坐标，可以使用反射光的波长。发光材料在第一波长反射基本上白色的光，且其相应的基础化合物在第二波长反射基本上白色的光。在一个实施方案中，第一和第二波长是彼此相距不大于约50nm、彼此相距不大于约30nm、不大于约20nm、不大于约15nm、不大于约9nm、不大于约5nm、不大于约2nm。
[0066] 在又一个实施方案中，可以使用波长的特定光谱。在一个实例中，当电子电荷足够平衡时发光材料是无色的，且如果电子电荷没有足够平衡，类似的闪烁体化合物具有黄色的颜色。可以比较闪烁体化合物在400nm到700nm波长的反射光的强度。如果数据显著差异则可以确定颜色变化。可选地，可以仅使用蓝色光(例如，在波长为400nm至450nm范围内具有最大发射的光)照射发光材料。与具有黄色颜色的发光材料相比，无色的发光材料可以反射基本上更多的蓝色光。
[0067] 在另一个实例中，当电子电荷足够平衡时不同的发光材料具有黄色的颜色，且如果电子电荷没有足够平衡，另一类似闪烁体化合物则具有绿色的颜色。可以比较闪烁体化合物在400nm到700nm波长的反射光的强度。可以用不同颜色的光进行分析。当仅使用绿色光(例如，在波长为500nm至550nm范围内具有最大发射的光)照射发光材料时可以得
到第一组数据。仅使用红色光(例如，在波长为650nm至700nm范围内具有最大发射的光)
照射发光材料时可以得到第二组数据。与具有绿色颜色的发光材料相比，黄色的发光材料可以反射基本上更多的红色光和更少的绿色光。
[0068] 此外，由于与靠近样品或其他本体边缘的位置相比，样品或其他本体的中心附近具有较少的空位，因此空位填充剂可以帮助产生在整个样品或其他本体中具有更均匀的功能特性的发光材料。可以将样品或其他本体切割成较小的样品。例如，可以将10×2×2mm的样品切割成十个1×2×2的样品。在初步的UV或X-射线照射之后，可以通过已知的热
释光分析技术表征较小的样品。在二维空间进行分析：样品的光发射(LE)/温度(T)。当
从低温开始缓慢升温时，在特定的温度水平下样品辐射部分光，意味着
缺陷能的脱捕获。最终的曲线LE(T)通常包括相应于不同温度的不同高度的数个峰。这些曲线形成发光材料中样品相对于缺陷的密度和能级的独特表征(“特征”)。特定的测试或测试条件对于所有样品应是相同的。较小样品的LE(T)曲线可以是在原始样品或本体中的位置的函数。与发光材料的相应基础材料相比，根据本文所描述的任何方法形成的发光材料将具有非常接近的由不同较小样品获得的
热释光曲线LE(T)形状。
[0069] 许多不同的方面和实施方案是可能的。本文描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是说明性的而并非限制本发明的范围。另外，本领域的技术人员将理解的是，包括模拟
电路的一些实施方案可以使用数字电路来类似地实施，并且反之亦然。
[0070] 实施方案可以根据如下所列事项中的任何一项或多项。
[0071] 项1.一种方法，包括：
[0072] 形成以下的混合物：
[0073] 相应于发光材料的组分；和
[0074] 包括空位填充原子的空位填充剂；以及
[0075] 从所述混合物形成所述发光材料，其中所述发光材料包括至少一些来自所述空位填充剂的所述空位填充原子。
[0076] 项2.一种方法，包括：
[0077] 熔化相应于发光材料的组分以形成熔体；
[0078] 将空位填充剂添加至所述熔体中；以及
[0079] 从所述熔体形成所述发光材料，其中所述发光材料包括至少一些来自所述空位填充剂的所述空位填充原子。
[0080] 项3.根据项1或2所述的方法，其中所述空位填充剂还包括其他原子，所述其他原子包括与所述空位填充原子的元素不同的元素，且进行形成所述发光材料使得基本上没有来自所述空位填充剂的所述其他原子被结合进所述发光材料的基体中。
[0081] 项4.根据项3所述的方法，其中在来自所述空位填充剂的任何其他原子被结合进所述发光材料中的程度，所述任何其他原子基本上只在间隙位置被结合。
[0082] 项5.根据项1或2所述的方法，其中所述空位填充剂还包括其他原子，所述其他原子包括与所述空位填充原子的元素不同的元素，且进行形成所述发光材料使得基本上没有来自所述空位填充剂的所述其他原子被结合进所述发光材料中。
[0083] 项6.根据项3至5中任一项所述的方法，其中所述其他原子包括金属原子。
[0084] 项7.根据项6中任一项所述的方法，其中所述金属原子包括Ba、Sn、Zn、Zr、Hf、Cd、Pb或其任意组合。
[0085] 项8.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述空位填充原子是O、S或X，其中X是卤素。
[0086] 项9.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂包括BaO2、SnO2、ZnO或其任意组合。
[0087] 项10.根据前述项中任一项所述的方法，其中：
[0088] 所述空位填充原子为O；以及
[0089] 在氧化环境中进行形成所述发光材料。
[0090] 项11.根据项1至8中任一项所述的方法，还包括在氧化环境中退火所述发光材料。
[0091] 项12.根据项10或11所述的方法，其中所述氧化环境包括O2、O3、NO、N20、CO2或其任意组合。
[0092] 项13.根据项10至12中任一项所述的方法，其中所述氧化环境包括至少约1.4体积％、至少约5体积％、至少约11体积％、至少约15体积％或至少约20体积％的与所述空位填充剂不同的氧化物质。
[0093] 项14.根据项10至13中任一项所述的方法，其中所述氧化环境包括不大于100体积％、不大于约90体积％、不大于约75体积％、不大于约50体积％或不大于约40体积％
的氧化物质。
[0094] 项15.根据项10至14中任一项所述的方法，其中所述氧化环境包括至少约1.4kPa、至少约5kPa、至少约11kPa、至少约15kPa或至少约20kPa的与所述空位填充剂不同的氧化物质。
[0095] 项16.根据项10至15中任一项所述的方法，其中所述氧化环境包括不大于101kPa、不大于约90kPa、不大于约75kPa、不大于约50kPa或不大于约40kPa的与所述空位填充剂不同的氧化物质。
[0096] 项17.根据项1至8中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂包括ZnX2、ZrX4、HfX4、SnX2或其任意组合，其中X是卤素。
[0097] 项18.根据项1至8和17中任一项所述的方法，其中：
[0098] 所述空位填充原子为X；以及
[0099] 所述方法还包括在含卤素环境中退火所述发光材料。
[0100] 项19.根据项18所述的方法，其中所述含卤素环境包括NH4Cl、NH4Br、NH4I、CBr4、CCl4、CI4、CHBr3、CHCl3、CHI3、CH2Br2、CH2Cl2、CH2I2或其任意组合。
[0101] 项20.根据项18或19所述的方法，其中所述含卤素环境包括至少约1.4体积％、至少约5体积％、至少约11体积％、至少约15体积％或至少约20体积％的与所述空位填
充剂不同的含卤素物质。
[0102] 项21.根据项18至20中任一项所述的方法，其中所述含卤素环境包括不大于100体积％、不大于约90体积％、不大于约75体积％、不大于约50体积％或不大于约40体积％的与所述空位填充剂不同的含卤素物质。
[0103] 项22.根据项18至21中任一项所述的方法，其中所述含卤素环境包括至少约1.4kPa、至少约5kPa、至少约11kPa、至少约15kPa或至少约20kPa的与所述空位填充剂不同的含卤素物质。
[0104] 项23.根据项18至22中任一项所述的方法，其中所述含卤素环境包括不大于101kPa、不大于约90kPa、不大于约75kPa、不大于约50kPa或不大于约40kPa的与所述空位填充剂不同的含卤素物质。
[0105] 项24.根据项1至8中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂包括CdS、PbS2、S或其任意组合。
[0106] 项25.根据项1至8和24中任一项所述的方法，其中：
[0107] 所述空位填充原子为S；以及
[0108] 在含硫环境中进行形成所述发光材料。
[0109] 项26.根据项1至8和24中任一项所述的方法，还包括在含硫环境中退火所述发光材料。
[0110] 项27.根据项24或25所述的方法，其中所述含硫环境包括(NH4)2S、C6H4S、H2S、S或其任意组合。
[0111] 项28.根据项25至27中任一项所述的方法，其中所述含硫环境包括至少约1.4体积％、至少约5体积％、至少约11体积％、至少约15体积％或至少约20体积％的与所述空位填充剂不同的含硫物质。
[0112] 项29.根据项25至28中任一项所述的方法，其中所述含硫环境包括不大于100体积％、不大于约90体积％、不大于约75体积％、不大于约50体积％或不大于约40体积％
的与所述空位填充剂不同的含硫物质。
[0113] 项30.根据项25至29中任一项所述的方法，其中所述含硫环境包括至少约1.4kPa、至少约5kPa、至少约11kPa、至少约15kPa或至少约20kPa的与所述空位填充剂不同的含硫物质。
[0114] 项31.根据项25至30中任一项所述的方法，其中所述含硫环境包括不大于101kPa、不大于约90kPa、不大于约75kPa、不大于约50kPa或不大于约40kPa的与所述空位填充剂不同的含硫物质。
[0115] 项32.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂是用以形成所述发光材料的起始材料的总质量的至少约0.0002重量％、至少约0.001重量％、至少约0.002重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.11重量％或至少约0.3重量％。
[0116] 项33.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂是用以形成所述发光材料的起始材料的总质量的不大于约50重量％、不大于约20重量％、不大于约9重
量％、不大于约5重量％、不大于约2重量％、不大于约0.7重量％、不大于约0.2重量％、不大于约0.09重量％、不大于约0.02重量％或不大于0.01重量％。
[0117] 项34.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂的汽化温度在所述发光材料的熔化温度的约250℃以内。
[0118] 项35.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂具有高于所述发光材料的熔化温度的汽化温度。
[0119] 项36.根据项35所述的方法，其中所述空位填充剂的汽化温度比所述发光材料的熔化温度高至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。
[0120] 项37.根据项35或36所述的方法，其中加热所述混合物包括在形成所述发光材料之前将所述混合物加热到至少所述空位填充剂的汽化温度。
[0121] 项38.根据项37所述的方法，其中将所述混合物加热到至少所述空位填充剂的汽化温度进行至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约20分钟的时间段。
[0122] 项39.根据项37或38所述的方法，还包括：
[0123] 将所述混合物冷却到接近所述发光材料的熔化温度的另一温度；以及
[0124] 将所述混合物保持在所述其他温度至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约20分钟的时间段。
[0125] 项40.根据项1至34中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂具有低于所述发光材料的熔化温度的汽化温度。
[0126] 项41.根据项40所述的方法，其中所述空位填充剂的汽化温度比所述发光材料的熔化温度低至少约5℃、至少约11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。
[0127] 项42.根据项1至33中任一项所述的方法，其中从所述混合物形成所述发光材料包括：
[0128] 从所述混合物形成本体；以及
[0129] 在烧结温度和高于大气压的烧结压力下烧结所述本体。
[0130] 项43.根据项42所述的方法，其中烧结所述本体形成所述发光材料的陶瓷本体。
[0131] 项44.根据项42或44所述的方法，其中所述空位填充剂在大气压至所述烧结压力的范围内的压力下的汽化温度比所述烧结温度低不大于约250℃。
[0132] 项45.根据项42至44中任一项所述的方法，其中所述空位填充剂在大气压至所述烧结压力的范围内的压力下的所述汽化温度比所述烧结温度低至少约5℃、至少约
11℃、至少约20℃、至少约50℃或至少105℃。
[0133] 项46.根据项42至45中任一项所述的方法，还包括：
[0134] 将所述本体在第一压力下加热至第一温度，其中所述第一温度在所述第一压力下是所述空位填充剂的约所述汽化温度；
[0135] 将所述本体保持在约所述第一温度下至少约1.1分钟、至少约5分钟、至少约11分钟、至少约15分钟或至少约20分钟的时间段；以及
[0136] 将所述本体加热至比所述第一温度高的所述烧结温度。
[0137] 项47.根据前述项中任一项所述的方法，其中与所述发光材料的基本上相同尺寸的相应基础材料相比，所述发光材料的本体在整个所述本体中具有更均匀的热释光特性，其中所述本体的尺寸是至少2mm。
[0138] 项48.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述发光材料是相对于X-射线照射期间所测量的强度在20ms后具有小于200ppm的余辉的闪烁材料。
[0139] 项49.根据前述项中任一项所述的方法，其中所述发光材料，其中与所述发光材料的相应基础材料相比，所述发光材料是具有更大的光输出、更小值的能量分辨率、更低的余辉、更短的衰减时间、在一定照射能量范围内更成比例的响应或其任意组合的闪烁材料。
[0140] 项50.一种发光材料，其中与所述发光材料的基本上相同尺寸的相应基础材料相比，所述发光材料的本体在整个所述本体中具有更均匀的热释光特性，其中所述本体的尺寸是至少2mm。
[0141] 项51.一种发光材料，包括与所述发光材料的相应基础材料相比具有更大的光输出、更小值的能量分辨率、更低的余辉、更短的衰减时间、在一定照射能量范围内更成比例的响应或其任意组合的闪烁材料。
[0142] 项52.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中与所述相应基础材料相比，所述发光材料具有更大的光输出。
[0143] 项53.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中与所述相应基础材料相比，所述发光材料是具有更小值的能量分辨率的闪烁材料。
[0144] 项54.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中与所述相应基础材料相比，所述发光材料具有更低的余辉。
[0145] 项55.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中与所述相应基础材料相比，所述发光材料是具有更短的衰减时间的闪烁材料。
[0146] 项56.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中与所述相应基础材料相比，所述发光材料是在一定照射能量范围内具有更成比例的响应的闪烁材料。
[0147] 项57.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料的余辉相对于X-射线照射期间所测量的所述强度在20ms后小于200ppm。
[0148] 项58.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中：
[0149] 所述发光材料能够在对应于所述发光材料的CIE1976颜色空间坐标L*、a*和b*的颜色空间坐标L1*、a1*、b1*反射基本上白色的光；
[0150] 所述发光材料的相应基础材料能够在对应于所述相应基础材料的CIE1976颜色空间坐标L*、a*和b*的颜色空间坐标L2*、a2*、b2*反射基本上白色的光；
[0151] |a1*-a2*|是不大于约9；以及
[0152] |b1*-b2*|是不大于约9。
[0153] 项59.根据项58所述的方法或发光材料，其中：
[0154] |a1*-a2*|是不大于约5、不大于约3、不大于约2、不大于约1.5、不大于约0.9、不大于约0.5、不大于约0.2、不大于约0.09、不大于约0.05或不大于约0.01；以及
[0155] |b1*-b2*|是不大于约5、不大于约3、不大于约2、不大于约1.5、不大于约0.9、不大于约0.5、或不大于约0.2、不大于约0.09、不大于约0.05或不大于约0.01。
[0156] 项60.根据项58或59所述的方法或发光材料，其中|L1*-L2*|是不大于约9。
[0157] 项61.根据项60所述的方法或发光材料，其中|L1*-L2*|是不大于约5、不大于约3、不大于约2、不大于约1.5、不大于约0.9、不大于约0.5或不大于约0.2。
[0158] 项62.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中：
[0159] 所述发光材料能够在第一波长反射基本上白色的光；
[0160] 所述发光材料的相应基础材料能够在第二波长反射基本上白色的光；以及
[0161] 所述第一波长和第二波长是彼此相距不大于约50nm。
[0162] 项63.根据项62所述的方法或发光材料，其中所述第一波长和第二波长是彼此相距不大于约30nm、不大于约20nm、不大于约15nm、不大于约9nm、不大于约5nm、不大于约
2nm。
[0163] 项64.根据项1至16和32至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属-硅-氧化合物。
[0164] 项65.根据项1至16和32至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属-硼-氧化合物。
[0165] 项66.根据项1至16和32至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属-铝-氧化合物，其中所述金属与铝不同，且所述金属-铝-氧化合物不包括
显著量的硅。
[0166] 项67.根据项1至16和32至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属-磷-氧化合物。
[0167] 项68.根据项1至8和24至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属硫化物化合物。
[0168] 项69.根据项1至16和24至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属-氧-硫化合物。
[0169] 项70.根据项1至8、15至23和32至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属卤化物。
[0170] 项71.根据项1至23和32至63中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括金属-氧-卤素化合物。
[0171] 项72.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料是基本上单晶。
[0172] 项73.根据项1至71中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料是多晶材料。
[0173] 项74.根据前述项中任一项所述的方法或发光材料，其中所述发光材料包括稀土元素。
[0174] 项75.根据项74所述的方法或发光材料，其中所述稀土元素是所述发光材料的主要组分。
[0175] 项76.一种辐射检测装置，包括：
[0176] 闪烁体，包括通过根据前述项中任一项所述的方法制备的所述发光材料或根据前述项中任一项所述的发光材料；和
[0177] 光传感器，被配置为接收来自所述闪烁体的闪烁光。
[0178] 项77.根据项76所述的辐射检测装置，其中所述辐射检测装置包括医疗成像装置、测井装置或安全检查装置。
[0179] 项78.一种正电子发射断层扫描器，包括通过根据项1至75中任一项所述的方法制备的所述发光材料或根据项1至75中任一项所述的发光材料。
[0180] 项79.一种激光器件，包括通过根据项1至75中任一项所述的方法制备的所述发光材料或根据项1至75中任一项所述的发光材料。
[0181] 项80.一种光学数据存储装置，包括通过根据项1至75中任一项所述的方法制备的所述发光材料或根据项1至75中任一项所述的发光材料。
[0182] 实施例
[0183] 本文所公开的概念将在实施例中进一步描述，所述实施例不限制
权利要求中描述的发明范围。实施例表明不同组合物的闪烁晶体的性能。为了方便的目的，在该实施例部分中公开的数值可以是近似的或四舍五入的。
[0184] 实施例1
[0185] 实施例1涉氧化物，特别是LYSO:Ce材料。当形成LYSO:Ce闪烁材料时将SnO2或ZnO添加至组分且在闪烁光输出方面产生改善的结果。将SnO2或ZnO化合物与形成LYSO:Ce相的氧化物的化学计量混合物一起直接添加至熔体。表1包括LYSO材料的表；“ref”是指其中未添加SnO2或ZnO的参照。在表1生长晶体所列出的所有样品中或在生长后相应的
剩余浴中，应用的
辉光放电质谱法(GDMS)分析没有发现(低于0.1ppm)残余的Sn或Zn的
3
任何痕迹。对于10×10×10mm 的LYSO样品已应用核表征。
[0186] 表1
[0187]
[0188] 当使用空位填充剂时，表1中的数据显示出意想不到的较高的光输出。与它们各自的相应基础化合物相比，对于具有Ca共掺杂剂的样品，空位填充剂提高了约29％的光输出，且对于具有Mg共掺杂剂的样品，空位填充剂提高了约22％的光输出。
[0189] 测试样品的余辉。通过确定来自样品的光输出进行表征，其是通过硅光电倍增管(SiPM)以在可见光谱550nm附近的波长检测的。在20ms和500ms收集数据。数据列于表2中。
[0190] 表2
[0191]
[0192] 当使用空位填充剂时，表2中的数据显示出意想不到的较小的余辉。与它们各自的相应基础化合物相比，对于具有Ca共掺杂剂的样品，空位填充剂减小了约50％的余辉。
[0193] 制备另外的样品，其中空位填充剂的量。当将0.1重量％的ZnO或SnO(基于负荷的总质量)添加至熔体时，改善并不显著。在0.5重量％的ZnO或SnO2时，实现了意想不
到的结果，诸如在表1和表2中的那些。在1.0重量％或2.0重量％，结果变得饱和，显示
出与在0.5重量％基本上相同的特性且无闪烁参数的显著改善。
[0194] 实施例2
[0195] 实施例2涉及卤化物，特别是LaBr3:Ce材料。当形成LaBr3:Ce闪烁材料时将ZnBr2、ZrBr4或HfBR4添加至组分且在闪烁光输出方面产生改善的结果。将ZnBr2、ZrBr4或HfBR4化合物与卤化物的化学计量混合物一起直接添加至熔体。GDMS分析确定在晶体中阳离子杂质如Zn、Sn、Zr或Hf不存在(低于0.1ppm)。
[0196] 表3
[0197]
[0198] 在生长阶段对于Br空位的原位消除显示出对于LaBr3:Ce检测器光产率的改善。与氧化物闪烁体化合物类似，卤化物闪烁体具有改善至特定浓度的闪烁参数，高于该浓度未观察到进一步的显著改善。然而，对于LaBr3，空位填充剂的使用量可以比对LYSO低得多。
在0.001重量％至0.01重量％(基于负荷的总质量)的范围内的浓度显示出作为空位填
充剂浓度的函数的材料电子性能的持续改善。在0.01重量％开始电子性能变得饱和且未
观察到进一步显著改善的材料闪烁(发光)特性。
[0199] 应注意，并不要求以上在一般性说明或这些实施例中说明的所有这些活动，可以不要求一项特定活动的一个部分，并且除了所描述的那些之外可以进行一种或多种另外的活动。仍进一步地，将这些活动列出的顺序并不必须是进行它们的顺序。
[0200] 为了清楚起见在多个分离的实施方案的背景下在此描述的某些特征也可以组合在一起而提供在一个单一的实施方案中。与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括在该范围之内的每一个值。
[0201] 以上对于多个具体的实施方案说明了多种益处、其他的优点、以及问题的解决方案。然而，这些益处、优点、问题的解决方案、以及任何一项或多项特征(它们可以致使任何益处、优点、或解决方案发生或变得更突出)不得被解释为是任何或所有权利要求的一个关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。
[0202] 在此描述的这些实施方案的说明和展示旨在提供不同的实施方案的结构的一般理解。这些说明和展示不旨在作为使用在此描述的这些结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的一个全面的和综合的描述。分开的实施方案也可以按一个单一的实施方案的组合被提供，并且与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括在该范围之内的每一个值。对于本领域的技术人员，仅在阅读本说明书之后可以清楚许多其他实施方案。其他实施方案可以被使用并且从本公开衍生，这样无需背离本公开的范围即可进行一个结构代换、逻辑代换、或另一种变更。因此，本公开内容应被认为是说明性的而不是限制性的。
