Получение блоков галогенидов редкоземельных металлов
Формула / Реферат
1. Способ получения поликристаллического блока по меньшей мере 10 г галогенида формулы AeLnfX(3f+e), в которой Ln означает один или более редкоземельных металлов, X означает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, А означает один или более щелочных металлов, таких как K, Li, Na, Rb или Cs, e означает число, которое может быть равно 0, быть меньше или равно 3f, и f означает число, которое больше или равно 1, где упомянутый блок содержит меньше чем 0,1 мас.% воды и меньше чем 0,2 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, включающий стадию нагревания смеси по меньшей мере одного соединения, имеющего по меньшей мере одну связь Ln-X, и NH4X, который добавляют для того, чтобы уменьшить содержание оксигалогенида, причем упомянутая стадия приводит к расплавленной массе, содержащей галогенид редкоземельного металла формулы AeLnfX(3f+e), и после получения расплавленной массы следует стадия охлаждения, причем температура смеси на упомянутой стадии нагревания после достижения 300шС не снижается ниже чем 200шС, до получения указанной расплавленной массы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение, имеющее по меньшей мере одну связь Ln-X и NH4X объединены, по меньшей мере, частично в комплекс.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение, имеющее по меньшей мере одну Ln-X связь, представляет собой соединение формулы ArLnsOuXr+3s-2u, в которой А, X и Ln имеют значения, указанные выше, r, s и u означают целые или нецелые числа, которые удовлетворяют совокупно следующим условиям:
r находится в диапазоне от 0 до 2s,
s больше или равно 1,
u находится в диапазоне от 0 до s,
данное соединение может образовывать или нет комплекс с водой или с NH4X.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что атомы Ln соединения связаны с X, или с кислородом, или с атомами А.
5. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят без понижения температуры перед получением расплавленной массы.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадия нагревания включает сохранение температуры вследствие удаления NH4X в газовую фазу.
7. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят со скоростью подъема температуры, большей чем 50шС/ч, после упомянутого сохранения температуры.
8. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят со скоростью подъема температуры, большей чем 100шС/ч, после упомянутого сохранения температуры.
9. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят со скоростью подъема температуры, большей чем 150шС/ч, после упомянутого сохранения температуры.
10. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадия нагревания продолжается меньше 10 ч.
11. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадия нагревания продолжается меньше 6 ч.
12. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадия нагревания продолжается меньше 4 ч.
13. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят в инертной газовой атмосфере, содержание воды и кислорода в которой такое, что сумма масс воды и кислорода в газовой атмосфере меньше чем 200 м.д. мас.
14. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что содержание воды в инертной атмосфере находится в диапазоне от 10 до 180 м.д. мас. и содержание кислорода в инертной атмосфере находится в диапазоне от 0,5 до 2 м.д. мас.
15. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что количество NH4X является, по меньшей мере, суммой двух следующих величин:
А) количества молей NH4X, равного однократному количеству числа молей Ln, которые не связаны с кислородом;
В) количества молей NH4X, равного трехкратному количеству молей атомов кислорода, связанных с Ln.
16. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что количество NH4X является, по меньшей мере, суммой двух следующих величин:
А) количества молей NH4X, равного трехкратному количеству молей Ln, которые не связаны с кислородом;
В) количества молей NH4X, равного пятикратному количеству молей атомов кислорода, связанных с Ln.
17. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят в тигле, изготовленном из материала, содержащего по меньшей мере 20 мас.% углерода.
18. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тигель изготовлен из углерода, или стекловидного углерода, или графита.
19. Способ по любому из двух предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тигель покрыт слоем пиролитического углерода.
20. Поликристаллический блок по меньшей мере 1 г галогенида формулы AeLnfX(3f+e), в которой Ln означает один или более редкоземельных металлов, X означает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, и А означает один или более щелочных металлов, таких как K, Li, Na, Rb или Cs, где е означает число, которое может быть равно 0, быть меньше или равно 3f; f означает число, которое больше или равно 1; содержащий меньше чем 0,1 мас.% воды и меньше чем 0,2 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла.
21. Блок по п.20, отличающийся тем, что блок содержит меньше чем 0,1 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла.
22. Блок по предыдущему пункту, отличающийся тем, что блок содержит меньше чем 0,05 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла.
23. Блок по предыдущему пункту, отличающийся тем, что блок содержит меньше чем 0,02 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла.
24. Блок по одному из пп. 20-23, отличающийся тем, что он имеет массу по меньшей мере 10 г.
25. Блок по предыдущему пункту, отличающийся тем, что он имеет массу по меньшей мере 50 г.
26. Блок по одному из пп.20-24, отличающийся тем, что блок имеет объемную плотность по меньшей мере 75% от теоретической плотности, соответствующей тому же самому материалу без пористости.
27. Блок по одному из пп.20-26, отличающийся тем, что Ln представляет собой La или Ce и X представляет собой Cl или Br.
28. Блок по одному из пп.20-27, отличающийся тем, что ни один из его кристаллов не составляет больше чем 10% от полной массы блока.
29. Поликристаллический блок галогенида, полученный способом по одному из пп.1-19.
30. Способ получения кристалла галогенида, включающий стадию плавления по меньшей мере одного полукристаллического блока по одному из пп.20-28 с последующей стадией выращивания кристалла из расплава.
31. Способ по п.30, отличающийся тем, что кристалл представляет собой монокристалл.
32. Монокристалл, полученный способом по любому из пп.30, 31.
33. Монокристалл формулы AeLnfX(3f+e), в которой Ln означает один или более редкоземельных металлов, X означает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, и А означает один или более щелочных металлов, таких как K, Li, Na, Rb или Cs, где e означает число, которое может быть равно 0, быть меньше или равно 3f; f означает число, которое больше или равно 1; содержащий меньше чем 0,1 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла.
34. Монокристалл по п.33, отличающийся тем, что содержание в нем оксигалогенида меньше чем 0,05 мас.%.
35. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что содержание в нем оксигалогенида меньше чем 0,02 мас.%.
36. Монокристалл по одному из пп.33-35, отличающийся тем, что Ln выбран из La, Gd, Y, Lu и Ce и X выбран из Cl и Br.
37. Монокристалл по одному из пп.33-36, отличающийся тем, что его объем составляет по меньшей мере 10 см3.
38. Монокристалл по одному шч пп.33-37, отличающийся тем, что его эффективность яркости составляет по меньшей мере 90% эффективности яркости кристалла NaI, легированного 600 м.д. мас. йодида Тl, разрешающая способность по энергии которого при 622 кэВ составляет 6,8%, время интегрирования 1 мкс и радиоактивный источник 137Cs при 622 кэВ.
39. Монокристалл по одному из пп.33-38, отличающийся тем, что его разрешающая способность по энергии меньше чем 5%.
40. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что его разрешающая способность по энергии меньше чем 4%.
41. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что его разрешающая способность по энергии меньше чем 3,5%.
42. Монокристалл по одному из пп.33-41, отличающийся тем, что время затухания главного компонента меньше чем 40 нс.
43. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что время затухания главного компонента меньше чем 30 нс.
44. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что время затухания главного компонента меньше чем 20 нс.
Текст
009230 Галогениды редкоземельных металлов (в которых Ln используется для обозначения редкоземельного металла), особенно когда они легированы церием, и, в частности, легированный церием LnBr3 и легированный церием LnCl3, имеют очень полезные сцинтилляционные свойства, особенно для применений в ядерном формировании изображений и в спектроскопии (позитронная эмиссионная томография или ПЭТ, гамма-камера, разведка нефти и тому подобное). Для удовлетворительного получения данных свойств необходимо, чтобы данные соединения были получены в форме больших кристаллов. Как правило, данные кристаллы представляют собой монокристаллы. В определенных особых случаях они могут быть поликристаллами, в которых кристаллы имеют один размер порядка одного или более сантиметров. Однако галогениды редкоземельных металлов являются высокогигроскопичными соединениями, которые реагируют с водой и с воздухом при нагревании с образованием очень стабильных оксигалогенидов. В общем, считается, что содержание оксигалогенидов порядка 0,1 мас.% является приемлемым, и кристаллы, полученные с таким содержанием, являются достаточно прозрачными по внешнему виду. Кроме того, определенные кристаллы, такие как CsI:Tl, включают высокое содержание кислорода (например,порядка 0,2% CsOH), когда это касается сцинтилляционных свойств. В настоящее время было обнаружено, что сцинтилляционные свойства, особенно эффективность яркости, т.е. число УФ видимых фотонов,излучаемых на МэВ энергии бомбардирующей частицы, галогенидов редкоземельных металлов может быть резко улучшена снижением содержания оксигалогенида в кристалле галогенида редкоземельного металла ниже данной величины. Поэтому заявитель попытался разработать способы производства, которые дают галогениды редкоземельных металлов настолько чистые, насколько это возможно (особенно в отношении кислорода), т.е. в которых содержание воды много меньше чем 0,1 мас.% и содержание оксигалогенида меньше чем 0,2 мас.%, и даже меньше чем 0,1 мас.%, или даже меньше чем 0,05 мас.%. Кроме того, следовало найти средство для сохранения (например, в течение нескольких месяцев) и манипулирования данными галогенидами, которое позволяет сохранить эту чистоту. Это необходимо потому, что рост кристаллов (как правило, монокристаллов) обычно проводят в периодическом режиме, который включает в себя этапы их хранения и прекращения хранения, и данные этапы способствуют загрязнению галогенидов редкоземельных металлов водой и кислородом воздуха. Кроме того, очень трудно изготовить установку для получения галогенидов редкоземельных металлов (в качестве сырья для выращивания кристаллов, как правило, монокристаллов), которая не вводит сама небольшого количества воды или кислорода, приводя к образованию нежелательного оксигалогенида. Причина этого в том, что любая установка всегда несовершенна по герметичности и всегда содержит небольшое количество адсорбированной воды, так что частичное загрязнение является обычным в данном виде получения и обычно ожидается высокая степень окисления за счет примесей в газовом окружении, особенно при высоких температурах, таких как свыше 300 С. Настоящее изобретение также обеспечивает решение с этой точки зрения, так как способ согласно изобретению дает очень чистый галогенид редкоземельного металла даже с установкой, исходно содержащей воду, адсорбированную, абсорбированную или в конденсированной фазе, и даже в присутствии приемлемого количества воды и кислорода в атмосфере во время нагрева, ведущего к плавлению. Было обнаружено, что кристаллы, полученные по изобретению, могут даже иметь температуры плавления, отличающиеся по существу от тех, что упоминаются в литературе, и это интерпретируется как эффект, вызванный высокой чистотой кристаллов (особенно низким содержанием оксихлорида), полученных благодаря изобретению. Так, кристалл LnCl3, полученный по изобретению, имеет температуру кристаллизации 880 С, в то время как величины, опубликованные в предшествующем уровне техники,распределены между 852 и 860 С. Так же кристалл LaBr3, полученный по изобретению, имеет температуру кристаллизации 820 С, в то время как величины, опубликованные в предшествующем уровне техники, лежат между 777 и 789 С. Настоящее изобретение особенно делает возможным получение монокристаллов, имеющих очень низкое время затухания сцинтилляции. Преимущество этого заключается в том, что желательно иметь кристаллы, чьи сцинтилляционные пики имеют наинизшее возможное время затухания, так как при этом улучшается временная разрешающая способность. Чтобы осуществить данное измерение, интенсивность света основного пика регистрируют во времени. Таким образом, изобретение позволяет получить монокристаллы, время затухания основного компонента которых меньше чем 40, и даже меньше чем 30, и даже меньше чем 20 нс. Для цели настоящего изобретения X обозначает атом галогена, выбранный из Cl,Br и I. Настоящее изобретение не относится к фторидам редкоземельных металлов, так как они не гигроскопичны и их химия высокоспецифична. Монокристаллы, полученные по изобретению, также имеют очень низкую разрешающую способность по энергии, в частности ниже чем 5%, или даже ниже чем 4%, или даже ниже чем 3,5%. Следующие обычные способы могут быть использованы для получения галогенида редкоземельного металла: 1) дегидратация LaX3(H2O)7 в вакууме при 80 С: но данный способ дает содержание LaOX, которое слишком высокое, и приводит к кристаллам низкого качества;-1 009230 2) хлорирование твердого La2O3 газообразным HCl при температуре выше 500 С: данный способ опасен, так как он требует использования больших количеств газообразного НСl токсичного газа - и в промышленном масштабе также очень трудно гарантировать, что реакция хлорирования прошла полностью; 3) дегидратация LaX3(H2O)7 в газообразном НХ: данный способ также опасен вследствие использования большого количества НХ; 4) реакция порошка La2O3 с газообразным NH4Cl при температуре примерно 340 С: здесь очень трудно гарантировать в промышленном масштабе, что реакция хлорирования прошла полностью. Документ "The ammonium-bromide route to anhydrous rare earth bromides MBr3"; Journal of the LessCommon Metals, 127 (1987) 155-160 раскрывает получение комплекса галогенид редкоземельного металла/бромид аммония и его термическое разложение при температуре меньше чем 20 С/ч для образования галогенида редкоземельного металла даже без достижения точки плавления. При использовании данного пути галогенид сохраняет высокую удельную площадь поверхности - больше чем 0,1 м 2/г - подходящую для поглощения влаги и образования оксигалогенида. Тот факт, что работа выполняется при температуре ниже 400 С, значительно ограничивает проблемы коррозии материалов, и это одна из причин, почему в предшествующем уровне техники предпочитают использовать такие низкие температуры. В предшествующем уровне техники при использовании соединений типа NH4X их, как правило, не нагревают выше 300 или 400 С, так как при более высоких температурах NH4X исчезает вследствие сублимации, и галогенид редкоземельного металла становится особенно чувствителен к окислению следами воды или кислорода, которые присутствуют в газовой атмосфере. В качестве документов предшествующего уровня техники можно отметить WO 0160944, WO 0160945 и патент США 6451106. Настоящее изобретение решает вышеупомянутые проблемы. Изобретение делает возможным получить очень чистый галогенид редкоземельного металла в форме поликристаллического блока, причем блок имеет содержание оксигалогенида редкоземельного металла меньше чем 0,2 мас.%, или даже меньше чем 0,1 мас.%, или даже меньше чем 0,05 мас.%, или даже меньше чем 0,02 мас.%, и содержание воды меньше чем 0,1 мас.%. Способ получения по изобретению включает стадию нагревания смеси, с одной стороны, по меньшей мере одного соединения, имеющего по меньшей мере одну связь Ln-X, и, с другой стороны, NH4X, в котором Ln обозначает редкоземельный металл и X выбран из Cl, Br и I, причем упомянутое соединение и NH4X возможно объединены, по меньшей мере, частично в комплексе, и упомянутая стадия приводит к расплавленной фазе, содержащей желательный галогенид, с последующей стадией охлаждения, приводящий по меньшей мере к одному твердому блоку, содержащему упомянутый галогенид. NH4X, взаимодействуя с оксигалогенидами, действует как кислородный поглотитель и, следовательно, очищает галогенид редкоземельного металла от его оксигалогенидов, предполагая, что данные оксигалогениды могут получаться при реакции воды, которая абсорбирована галогенидом редкоземельного металла, и галогенида редкоземельного металла во время нагревания. Данная очистка происходит согласно следующей реакции:LnOX + 2 NH4XLnX3 + H2O + 2 NH3. Способ по изобретению делает возможным, в частности, предотвращение непрерывного объединения воды, присутствующей в смеси, или в тигле, или в установке, в адсорбированной, абсорбированной или сложной форме, с галогенидом редкоземельного металла в оксигалогенид редкоземельного металла. Таким образом, способ по изобретению приводит к образованию конечного блока, имеющего намного меньше оксигалогенида, чем тот же способ без исходного NH4X. В частности, это можно наблюдать на установке, в которой трудно избавиться от адсорбированной воды, т.е. на установке, которая обычно приводит к высокому содержанию оксигалогенида (например, по меньшей мере 0,2% оксигалогенида) в конечном галогениде, даже когда оксигалогенид не вводится намеренно в исходную смесь (или очень низкое содержание, т.е. меньше чем 100 м.д. мас.), и даже в присутствии обычных для данного типа производства содержаний воды и кислорода в газовой атмосфере. Поликристаллический блок, полученный по изобретению, очень чистый. Изобретение объединяет в одной стадии нагревание, поглощение кислорода, обеспеченное присутствием галогенида аммония, и непосредственный переход к плавлению галогенида редкоземельного металла для того, чтобы резко уменьшить его удельную площадь поверхности, делая его менее чувствительным к влаге при хранении и обращении. Таким образом, галогенид очищается на первой стадии и затем плавится на второй стадии для того, чтобы стать значительно менее чувствительным к окислению водой или кислородом, причем данные первая и вторая стадии осуществляются во время одной и той же стадии нагревания, что означает, что смесь однократно достигает температуры 300 С и ее температура не снижается до комнатной температуры или даже до температуры ниже 200 С до того, как будет расплавлен желаемый галогенид редкоземельного металла. Данное получение блока по изобретению выполняется в инертной или нейтральной атмосфере (например, азоте или аргоне), но данная атмосфера может даже содержать относительно большие количества воды и кислорода, т.е. такие, что сумма масс воды и кислорода в газовой-2 009230 атмосфере составляет менее 200 м.д. мас. В общем, во время получения блока по изобретению содержание воды в инертной атмосфере находится в диапазоне от 10 до 180 м.д. мас., и содержание кислорода в атмосфере находится в диапазоне от 0,5 до 2 м.д. мас. Вследствие низкой удельной площади поверхности по сравнению с порошком, данный блок поглощает меньше примесей из воздуха (влаги и кислорода) и, следовательно, может храниться и обслуживаться, сохраняя состояние очень высокой чистоты. В данных условиях данный блок может быть использован для получения кристаллов (как правило, монокристаллов) галогенидов редкоземельных металлов с очень высокой чистотой и высоким качеством. Данное изобретение также относится к способу получения блоков по изобретению в обогащенном углеродом тигле. Несмотря на то что согласно предшествующему уровню техники, например статьеP.Egger и др., J. Crystal Growth 200 (1999) 515-520, выращивание Ba2Y1-xErxCl7 (0 х 1) в тигле из стекловидного углерода приводит к загрязнению кристалла из-за тигля, напротив, для получения блока по изобретению композиции, составляющие предмет настоящего изобретения, преимущественно плавятся в тигле, обогащенном углеродом, являющимся частным случаем стекловидного углерода. Редкоземельные Ln, к которым относится изобретение, представляют собой элементы колонки 3(согласно новому обозначению) периодической системы элементов, включая Sc, Y, La и лантаниды от Ce до Lu. Особенно вызывают интерес галогениды Y, La, Gd и Lu, которые могут быть легированы Ce илиPr. Галогениды редкоземельных металлов, вызывающие особый интерес для получения в виде блоков по настоящему изобретению, могут быть представлены общей формулой AeLnfX(3f+e), в которой Ln обозначает один или более редкоземельных металлов, X обозначает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, и А обозначает один или более щелочных металлов, таких как K, Li, Na, Rb илиCs, e и f обозначают такие величины, что е, которое может быть 0, меньше или равно 3f;f больше или равно 1. Способ по настоящему изобретению тем более эффективен, чем меньше атомный номер X. Таким образом, эффективность способа по изобретению в снижении содержания оксигалогенидов в конечном блоке увеличивается в зависимости от природы X в следующем порядке: IBrCl. Способ по настоящему изобретению тем более эффективен, чем больше ионный радиус Ln. Таким образом, эффективность способа по изобретению в снижении содержания оксигалогенидов в конечном блоке увеличивается в зависимости от природы Ln в следующем порядке: ScLuY GdPrCeLa. К наиболее вызывающим интерес галогенидам редкоземельных металлов, главным образом, относятся следующие:ALn2X7, в котором Ln обозначает один или более редкоземельных металлов, X обозначает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, и А обозначает один или более щелочных металлов,таких как Rb или Cs;Ln'xLn"(1-x)X'3(1-у)Х"3y, где Ln' и Ln" обозначают два разных редкоземельных металла типа Ln, X' и X" обозначают два разных галогена типа X, особенно Cl и Br, x может быть в диапазоне от 0 до 1, и y может быть в диапазоне от 0 до 1;K2LaI5, который может быть, главным образом, легирован от 0,1 до 50 мас.% CeI3. Термин "легирующая примесь" или "легированный" обозначает редкоземельный металл, присутствующий в незначительном количестве, который замещает один или более редкоземельных металлов основного количества, причем редкоземельные металлы как в незначительном, так и в основном количестве, обозначаются символом Ln. Таким образом, изобретение, главным образом, может приводить к блоку, в котором Ln обозначаетLa или Ce и X обозначает Cl или Br. Изобретение, главным образом, относится к способу получения блока, отличающемуся тем, что он включает нагревание смеси, с одной стороны, по меньшей мере одного соединения, имеющего по меньшей мере одну Ln-X связь, и, с другой стороны, NH4X, причем упомянутое соединение и NH4X могут быть объединены, по меньшей мере, частично в комплексе, упомянутая стадия приводит к расплавленной массе, содержащей галогенид редкоземельного металла формулы AeLnfX(3f+e), за упомянутой стадией нагревания следует стадия охлаждения после получения расплавленной массы, и на упомянутой стадии нагревания после достижения 300 С температура не снижается ниже 200 С до того, как образуется упомянутая расплавленная масса. Соединение, имеющее по меньшей мере одну Ln-X связь может иметь формулу ArLnsOuXr+3s-2u, где А, X и Ln имеют вышеуказанные значения, r, s и u обозначают целые или нецелые величины, которые удовлетворяют совокупно следующим условиям:r находится в диапазоне от 0 до 2s,s больше или равно 1,u находится в диапазоне от 0 до s,причем данное соединение может или нет образовывать комплекс с водой или NH4X. В соединении, имеющем по меньшей мере одну Ln-X связь, Ln находится в степени окисления 3 и,если А присутствует, оно находится в степени окисления 1. В частности, r может быть нулем. В частности, u может быть нулем. Предпочтительно, в соединении, имеющем по меньшей мере одну Ln-X связь, количество кислорода, связанного с Ln, такое, что количество оксигалогенида, получаемого путем растворения, составляет меньше 100 м.д. мас. Соединение, имеющее по меньшей мере одну Ln-X связь, может быть галогенидом редкоземельного металла или гидратированным галогенидом редкоземельного металла. Например, оно может иметь формулу LnX3 или LnX3(Н 2O)n, где n находится в диапазоне от 1 до 10, или быть смесью нескольких соединений с такими формулами. Соединение, имеющее по меньшей мере одну Ln-X связь, может также быть оксигалогенидом редкоземельного металла. Оно может иметь формулу LnXO или быть смесью нескольких соединений таких формул. Предпочтительно избегать присутствия LnXO в исходной смеси. Таким образом, предпочтительно, исходная смесь содержит меньше 100 м.д. мас. LnXO. В общем, исходная смесь представляет собой галогенид редкоземельного металла в виде порошка, содержащий небольшую долю оксигалогенида и воды. Смесь может также включать в себя комплекс оксигалогенид редкоземельного металла/NH4X. Смесь может также содержать воду либо в свободной форме, либо в комплексной форме, например,в комплексе с галогенидом редкоземельного металла. Удивительно, что количество воды может быть очень большим, не приводя к более высокому содержанию оксигалогенида в конечном поликристаллическом блоке по изобретению, пока смесь содержит достаточное количество NH4X. Смесь может даже включать в себя, например, до 20 мас.% воды или более. Она может также включать в себя, например, меньше чем 16 мас.% воды или даже меньше чем 5 мас.% воды. Смесь, с одной стороны, по меньшей мере одного соединения, имеющего по меньшей мере однуLn-X связь, и, с другой стороны, NH4X, причем данные два соединения находятся, когда подходяще, по меньшей мере, частично в комплексной форме, содержит достаточно NH4X для того, чтобы конечный блок содержал меньше чем 0,2 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, или даже меньше чем 0,1 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, или даже меньше чем 0,05 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, или даже меньше чем 0,02 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. Предпочтительно атомы Ln в соединении связаны только с атомами X, или атомами кислорода, или атомами А. Это особенно видно в случае комплекса формулы LnX3(NH4X)x, в котором атомы Ln связаны только с атомами X. Здесь полагается, что ни один из атомов, принадлежащих NH4X, не связан с атомами Ln. Предпочтительно количество NH4X, которое представляет собой, по меньшей мере, сумму двух следующих величин: А) число молей NH4X, равное одному и, предпочтительно, трехкратному числу молей Ln, которые не связаны с кислородом; В) число молей NH4X, равное трехкратному и, предпочтительно, пятикратному числу молей атомов кислорода, связанных с Ln,вводят в смесь. В частности, можно вводить в смесь количество NH4X, которое представляет собой, по меньшей мере, сумму двух следующих величин: А) число молей NH4X, равное трехкратному числу молей Ln, которые не связаны с кислородом; В) число молей NH4X, равное пятикратному числу молей атомов кислорода, связанных с Ln. Легко понять, что если NH4X рассчитывается для вычисления А), то тот же NH4X не должен рассчитываться для вычисления В) и наоборот. Если смесь не содержит кислорода, связанного с Ln, количе-4 009230 ство NH4X в случае В) равно нулю. В настоящем изобретении предполагается, что число молей атомов кислорода, связанных с Ln,идентично числу молей оксигалогенида формулы LnOX, полученного способом растворения, описанным ниже. Поэтому из массы оксигалогенида, полученного способом растворения, легко вычислить число молей атомов кислорода, связанных с Ln, исходя из предположения, что оксигалогенид имеет формулуLnOX. Если А (обычно Rb или Cs) присутствует, его присутствие не включают в расчеты количествNH4X, так как данный атом имеет очень низкое сродство к кислороду. Легко понять, что для вычисления этого количества необходимо принимать во внимание все молекулы NH4X, присутствующие в смеси, несмотря на то, связаны ли NH4X в комплекс, например, с галогенидом редкоземельного металла или нет. Смесь может содержать смесь соединения, имеющего по меньшей мере одну связь Ln-X и NH4X. Данный комплекс может быть получен, например, при помощи влажной химии согласно следующему принципу: соль редкоземельного металла, такая как оксид редкоземельного металла или гидратированный галогенид редкоземельного металла, сначала растворяют в соответствующей водородсодержащей кислоте (т.е. НСl, если желательно получить хлорид, HBr, если желательно получить бромид). На данной стадии добавляют АХ (А обычно представляет собой Rb или Cs), если нужен галогенид, содержащий А. Предпочтительно для получения раствора добавляют от 1 до 4 моль галогенида аммония на моль галогенида редкоземельного металла к раствору галогенида аммония. Если желательно в конце получить галогенид редкоземельного металла Ln, легированный другим редкоземельным металлом Ln' (в действительности, легированный галогенидом Ln'), таким как церий, все, что требуется, это ввести во время растворения в водородсодержащей кислоте желаемую долю Ln' (например, 10% CeX3(H2O)7 в раствор, полученный из LaX3(H2O)7, если желательно в конце получить безводный LnX3, легированный 10% CeX3). Раствор затем сушат в печи или любым подходящим средством. Полученная соль формулыLnX3(NH4X)x, где x=3,5, стабильна и может храниться в укупоренных контейнерах. Смесь, с одной стороны, по меньшей мере одного соединения, имеющего по меньшей мере одну связь Ln-X, и, с другой стороны, NH4X затем подвергают тепловой обработке. Для данной тепловой обработки смесь обычно помещают в тигель, который может быть изготовлен из платины, углерода, такого как графит, или молибдена, или тантала, или нитрида бора, или диоксида кремния. Тигель также может быть изготовлен из графита, покрытого пиролитическим углеродом, или из графита, покрытого карбидом кремния, или из графита, покрытого нитридом бора. Предпочтительно использовать для плавления тигель, позволяющий извлечь холодный блок. Для получения блоков по изобретению предпочтительно использовать тигель,сделанный из материала, содержащего по меньшей мере 20 мас.% углерода. Таким материалом может быть, например, углерод, или графит, или аморфный углерод (или стекловидный углерод), или графит,покрытый пиролитическим углеродом (также стекловидный углерод), или графит, покрытый карбидом кремния, или графит, покрытый нитридом бора (возможно пиролитическим). Тигель может быть, следовательно, покрыт слоем пиролитического углерода. Данный материал может содержать, с одной стороны, графитный субстрат и, с другой стороны, покрытие, которое, возможно, сделано из пиролитического углерода или карбида кремния, или нитрида бора (возможно пиролитического). Покрытие служит главным образом для блокировки пор в графите. Затем тигель помещают в закрытую печь, атмосферу в которой откачивают до инертной, например,откачивают под низким вакуумом и затем продувают потоком сухого азота. Температуру печи постепенно увеличивают по меньшей мере до 400 С. Воду из комплекса удаляют, и затем NH4X возгоняется и отлагается на холодных частях печи по ходу потока. Важно, чтобы смесь была защищена от окружающего воздуха и полностью находилась в инертной атмосфере, особенно при температуре выше 300 С и предпочтительно выше 200 С. Это для того, чтобы потенциальные входы для воздуха в установку размещались выше точки, в которой отлагается NH4X, так что воздух не может вернуться в очищенную смесь. По причине того, что NH4X обычно присутствует в смеси в избытке, реальная температура смеси обычно представляет собой температуру, соответствующую температуре, при которой удаляется NH4X,даже если программируемая температура постоянно увеличивается. В случае NH4Cl данная температура лежит между 300 и 400 С. Это происходит не только, если NH4X исходно находится в свободной форме,но также если он находится в комплексной форме. Так как нагретая масса содержит намного меньшеNH4X после выдерживания при этой температуре, можно было бы ожидать, что смесь затем будет легче окисляться примесями, присутствующими в газообразной среде (присутствие воды и кислорода) и будет тем больше, чем выше температура (на данной стадии температура нагретой массы обычно выше 300 С). Было обнаружено, что это не так и что можно контролировать окисление галогенида редкоземельного металла. После выдерживания температуры, во время которого выделяется NH4X, температура должна затем быстро увеличиться до температуры, достаточной для плавления желаемого галогенида редкоземельного металла (например, 880 С в случае LaCl3). После выдерживания температуры, при которой выделяетсяNH4X, обычно между 300 и 400 С, смесь, уже преобразованная по сравнению с исходным материалом(так как она потеряла NH4X), может нагреваться со скоростью выше чем 50 С/ч, и даже выше чем 100 С/ч, и даже выше чем 150 С/ч, и даже выше чем 200 С/ч. Вообще, скорость нагревания составляет меньше чем 600 С/ч по причине того, что это обычно необходимо для защиты материалов установки согласно их термостойкости. Когда нагреваемый материал расплавится, предпочтительно сохранять температуру выше точки плавления в течение по меньшей мере 1 ч, обычно от 1 до 6 ч. Что касается нагревания смеси, однократно достигнув температуры выше 300 С, температуру не снижают до комнатной температуры или даже до температуры ниже 200 С до того, как желаемый галогенид редкоземельного металла достигнет точки плавления. Предпочтительно нагревать смесь до точки плавления за одну стадию нагревания без снижения температуры, даже мгновенного, до того как будет получена расплавленная масса, содержащая расплавленный галогенид. Полная стадия нагревания (от комнатной температуры до плавления) может обычно проходить за меньше чем 10 ч, или даже меньше чем 6 ч, или даже меньше чем 4 ч. Расплавленная масса может быть затем быстро охлаждена. Извлекается блок безводного галогенида редкоземельного металла, содержащий меньше чем 0,1 мас.% воды и меньше чем 0,2 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, или даже меньше чем 0,1 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, или даже меньше чем 0,05 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, или даже меньше чем 0,02 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. Данный блок легко хранить и обращаться с ним. В общем, блоки по меньшей мере 1 г на единицу, или, в действительности, по меньшей мере 10 г на единицу, или, в действительности, по меньшей мере 50 г на единицу, или, в действительности, по меньшей мере 500 г на единицу, могут быть получены. Данные блоки обычно имеют объемную плотность по меньшей мере 75%, или, в действительности, по меньшей мере 80%, или, в действительности, по меньшей мере 85% от теоретической плотности, причем понятно, что теоретическая плотность представляет собой плотность, соответствующую тому же материалу без какой-либо пористости. Блок по изобретению является поликристаллическим и содержит множество кристаллов, каждый из которых является небольшим монокристаллом. Блок обычно содержит по меньшей мере 100 кристаллов и даже по меньшей мере 1000 кристаллов. Ни один кристалл блока не имеет массы, большей чем 10% полной массы блока. Галогенид аммония, сконденсировавшийся на холодных частях печи по ходу потока, может быть,по меньшей мере, частично повторно использован, например, в способе по изобретению. Чтобы измерить содержание оксигалогенида в галогениде редкоземельного металла, все, что требуется, это отделить их, используя воду (например, при комнатной температуре), так как оксигалогениды нерастворимы в воде, тогда как галогениды растворимы. Оксигалогениды могут быть отделены путем фильтрации, например, на полипропиленовом (ПП) фильтре и затем высушены при 120 С. Если галогенид включает в себя А (обычно Rb или Cs), данный способ приводит к растворению АХ, так как А не образует оксигалогенида. Данный способ, называемый "способ растворения" в "способе нерастворимых примесей", приводит даже в присутствии А в галогениде к определению содержания оксигалогенида формулы LnXO. Блок по изобретению может быть использован в качестве сырья для выращивания кристаллов(обычно монокристаллов), используя известные технологии, такие как выращивание методом Бриджмена, или выращивание методом Киропулоса, или выращивание методом Чохральского, или выращивание с применением способа градиентного замораживания. Данные монокристаллы являются очень чистыми и могут быть использованы в качестве материала сцинтиллятора. Получение данных кристаллов проводят в инертной атмосфере (например, азоте или аргоне), но эта атмосфера может содержать относительно большие количества воды и кислорода, т.е. при данном способе сумма масс воды и кислорода в газовой атмосфере меньше чем 200 м.д. мас. В общем, во время получения кристалла (обычно монокристалла) содержание воды в инертной атмосфере составляет от 10 до 180 м.д. мас. и содержание кислорода в атмосфере составляет от 0,5 до 2 м.д. мас. Вследствие низкой площади поверхности блока или блоков, используемых в качестве сырья, и также вследствие того, что площадь поверхности увеличивается во время роста температуры до точки плавления, конечный монокристалл является очень чистым и имеет замечательную сцинтилляционную эффективность. Таким образом, данное изобретение также относится к монокристаллу формулыAeLnfX(3f+e), символы которой имеют значения, данные выше, причем упомянутый монокристалл содержит меньше чем 0,2% и даже меньше чем 0,1%, или, в действительности, меньше чем 0,05%, или, в действительности, меньше чем 0,02 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. Это особенно имеет место, когда Ln выбран среди La, Gd, Y, Lu и Ce, и X выбран из Cl и Br. В частности, можно сослаться на следующие монокристаллы: монокристаллы общего состава Ln1-xCexBr3, в которых Ln выбран из лантанидов или смесей лантанидов группы La, Gd, Y и Lu, особенно выбран из лантанидов или групп лантанидов группы La и Gd, и в котором х обозначает мольную степень замещения Ln церием, где х больше или равно 0,01 мол.% и строго меньше чем 100 мол.%; монокристаллы общего состава Ln1-xCexCl3, в которых Ln выбран из лантанидов или смесей лантанидов группы Y, La, Gd и Lu, особенно из элементов или смесей элементов группы La, Gd и Lu, и в кото-6 009230 ром х обозначает мольную степень замещения Ln церием, где х больше или равно 1 мол.% и строго меньше чем 100 мол.%. Вышеупомянутые способы выращивания могут приводить к большим монокристаллам, т.е. по меньшей мере 1 см 3, или, в действительности, по меньшей мере 10 см 3 и даже по меньшей мере 200 см 3 по размеру. Данный монокристалл затем может быть разрезан до размеров, подходящих для желаемых применений. Монокристалл по изобретению, вследствие его высокой чистоты, имеет особенно высокую эффективность яркости. Один способ измерения этой эффективности яркости заключается в измерении ее относительно эффективности яркости кристалла NaI, легированного 600 м.д. мас. иодида Tl, разрешающая способность по энергии которого при 622 кэВ составляет 6,8%, время интегрирования - 1 мкс и радиоактивный источник 137Cs при 622 кэВ. Связь между кристаллами (NaI или галогенидом редкоземельного металла) и фотоумножителем осуществляют с помощью силиконовой смазки, которая прозрачна вплоть до 320 нм. Конечно, выходная поверхность NaI, обращенная к фотоумножителю, является полированной. При данных условиях измерения изобретение делает возможным получение эффективности яркости по меньшей мере 90% от эффективности яркости кристалла Tl-NaI, и в любом случае больше, чем эффективность яркости кристаллов не соответствующих изобретению. Кристалл или монокристалл могут, главным образом, быть получены в тигле, сделанном из платины, или графита, или из графита, покрытого пиролитическим углеродом. В примерах, приведенных ниже, разрешающую способность энергии измеряли следующим способом: кусок 10105 мм вырезают из монокристалла. Все поверхности куска, кроме одной из больших 1010 мм поверхностей, оставляют, как они вырезаны, и поверхность, которая соединена с фотоумножителем (ФЭУ), полируют. Кристалл оборачивают лентой PTFE (тефлон) в несколько слоев, за исключением поверхности, которая соединена с ФЭУ. Кристалл получают в перчаточной камере, точка росы в которой ниже -40 С. Пример 1. Безводный LaCl3. 433 г La2O3 растворяли в 1380 мл 37% HCl, разбавленной 2450 мл воды. Добавляли 497 г NH4Cl. Далее избыток воды и HCl испаряли при нагревании до 100 С для того, чтобы получить комплексLaCl3(NH4Cl)3,5, который содержит 0,7 мас.% воды, измеренной по способу Карла Фишера. КомплексLaCl3(NH4Cl)3,5 представлял собой соединение, которое, действительно, имеет по меньшей мере одну связь Ln-X, поскольку оно содержит связи La-Cl. Он также согласно изобретению представлял собой смесь, содержащую, с одной стороны, соединение, имеющее связь Ln-X, и, с другой стороны, NH4X (в данном случае NH4Cl). Кроме того, в пределах данной смеси, количество NH4X является таким, что отношение числа молей NH4X к числу молей Ln, не имеющего связей с кислородом, равно 3,5, что соответствует предпочтительному соотношению по данному изобретению. Кроме того, было излишним включать в расчеты введенный NH4X в случае кислорода, связанного с Ln, так как исходная смесь не содержит данный тип связи. Нагреванием со скоростью 200 С/ч от комнатной температуры до 950 С 200 г комплекса разлагали сублимацией NH4Cl и расплавляли в тигле, сделанном из графита, покрытого пиролитическим углеродом, причем упомянутый тигель помещали в закрытую трубку из диоксида кремния с продувкой азотом. Азотная атмосфера содержала около 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Содержание оксихлорида в конечном блоке, измеренное при растворении, составляло 0,01 мас.%. Содержание воды составляло менее 0,1 мас.% (использовали пороговую чувствительность метода детектирования). Полученный блок имел массу, равную 651 г. Пример 2 (сравнительный пример). Безводный La2O3. Методика была точно такой же, как в примере 1, за исключением того, что комплекс замещали порошком безводного LaCl3, содержание оксихлорида в котором было меньше чем 0,02%, размер частиц был на субмиллиметровом уровне, и содержание воды не определялось по способу Карла Фишера. Содержание оксихлорида в конечном блоке, измеренное растворением, составляло 0,23 мас.%. Содержание воды составляло менее чем 0,1 мас.%. Пример 3. Безводный LaBr3 : Ce. 300 г La2O3 растворяли в 630 мл 47% HBr, разбавленной 2330 мл воды. Затем добавляли 682 гNH4Br. Полученный раствор фильтровали над ПП. Раствор затем сушили с помощью роторного испарителя в колбе объемом 10 л. Полученный комплекс формулы LaBr3(NH4Br)3,5 содержал 0,23 мас.% воды,измеренной по способу Карла Фишера. Далее 142,6 г данного комплекса извлекали, добавляли (легировали) 0,5 мас.% (NH4Br)3,5CeBr3 и затем нагревали со скоростью 200 С/ч в потоке азота в графитовом тигле. Температуру 860 С держали в течение 4 ч 30 мин. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Выплавленная гранула весила 76,61 г и содержала только 0,035% оксибромида LaOBr (измеренный по способу нерастворимых примесей). Содержание воды было также меньше чем 0,1%. Гидростатическая плотность данного блока, измеренная при погружении в гексан, равнялась приблизительно 4,92 г/см 3, т.е. 87% от теоретической плотности, показывая таким образом хорошее уплот-7 009230 нение. Выплавленный блок затем использовали для выращивания в печке Бриджмена в графитовом тигле в потоке азота. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Полученный кристалл был чистым, свободным от белых включений оксибромида и свободным от пузырьков. Содержание оксибромида в кристалле составляло 0,05 мас.%. Более чем 80% массы данного кристалла подходило для использования в качестве сцинтиллятора. Пример 4. Безводный LaBr3 из влажного комплекса. Использовали комплекс LaBr3(NH4Br)3,5, полученный, как в предыдущем примере, но влажный, так что он содержал 14,7 мас.% воды, измеренной по способу Карла Фишера. 124 г данной смеси (комплекс+ вода) извлекали и нагревали со скоростью 200 С/ч в потоке азота в графитовом тигле до 860 С. Температуру 860 С держали в течение 4 ч 30 мин. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Выплавленная гранула весила 64,1 г и содержала только 0,034 мас.% оксибромида (измеренного по способу нерастворимых примесей). Содержание воды составляло менее чем 0,1 мас.%. Пример 6. Безводный GdBr3. 271,2 г Gd2O3 растворяли в 796 г 48% HBr, разбавленной 430 г воды. Затем добавляли 661,2 г NH4Br и 855 г воды. Полученный раствор фильтровали над ПП. Раствор затем сушили в роторном испарителе в колбе объемом 10 л. Получали 1164 г комплекса (NH4Br)4,5GdBr3. Полученный комплекс содержал 6,3% воды, измеренной по способу Карла Фишера. Далее 254,7 г данного комплекса извлекали и нагревали со скоростью 200 С/ч в потоке азота в графитовом тигле. Температуру 815 С держали в течение 1 ч 30 мин. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Спеченная, но не расплавленная гранула весила 104,9 г. Поэтому при возвращении к условиям окружающей среды она стала порошкообразным твердым веществом. В печь повторно загружали 92,7 г полученной выше спеченной гранулы и нагревали со скоростью 200 С/ч в потоке азота в графитовом тигле. Температуру 840 С держали в течение 1 ч 30 мин. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Выплавленная гранула весила 92,7 г и содержала 0,65 мас.%GdOBr (измеренного по способу нерастворимых примесей), демонстрируя таким образом факт, что возвращение блока к комнатной температуре перед плавлением противопоказано. Пример 7. Безводный GdBr3. Комплекс (NH4Br)4,5GdBr3, полученный, следуя методике предыдущего примера, использовали для данного теста. Полученный комплекс содержал 6,3 мас.% воды, измеренной по способу Карла Фишера. Далее 245,7 г данного комплекса извлекали и нагревали со скоростью 200 С/ч в потоке азота в графитовом тигле до 840 С. Температуру 840 С держали в течение 1 ч 30 мин. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Выплавленная гранула весила 105,3 г и содержала только 0,038 мас.% оксибромида GdOBr (измеренного по способу нерастворимых примесей). Данный результат является еще более показательным, благодаря факту, что гадолиний является тяжелым (так называемый иттриевый) редкоземельным металлом, чьи бромиды очень чувствительны к гидратации. Пример 8 (сравнительный пример). Монокристалл из порошка LaCl3. Использовали такую же загрузку безводного порошка LaCl3, как в примере 2, для выращивания в печи Бриджмена в графитовом тигле в потоке азота. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Полученный кристалл имел много белых включений оксихлорида и пузырьков, расположенных в форме нити вдоль оси вытягивания. Содержание оксихлорида в данном кристалле составляло 0,25 мас.%. Приблизительно 90% массы данного кристалла было непригодно для использования в качестве сцинтиллятора. Пример 9. Безводный RbGd2Cl7. 138,2 г Rb2CO3 растворяли в 242 г 37% HCl, разбавленной 165 г воды. Полученный раствор фильтровали над ПП. Далее 433,8 г Gd2O3 растворяли в 750 г 37% HCl, разбавленной 482 г воды. После полного растворения добавляли фильтрованный раствор рубидия. В конце добавляли 576,2 г NH4Cl и 881 г воды. Полученный раствор фильтровали над ПП. рН составлял -0,32, и плотность раствора была равна 1,24. Раствор затем сушили в роторном испарителе в колбе объемом 10 л. Затем получали 1227 г(NH4Cl)9RbGd2Cl7. Далее 142,6 г данного комплекса извлекали и нагревали со скоростью 200 С/ч в потоке азота в графитовом тигле до 660 С. Температуру 660 С держали в течение 4 ч 30 мин. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Выплавленная гранула содержала только менее чем 0,05 мас.% GdOCl (измеренного по способу нерастворимых примесей). Пример 10. Синтез из LaOBr. Следующую смесь получали в тигле из стекловидного углерода: 0,5874 г LaOBr, 1,3585 г NH4Br(т.е. 5,5 моль) и 10,0678 г комплекса (NH4Br)3,5LaBr3. Смесь нагревали со скоростью 200 С/ч до 830 С и выдерживали при этой температуре 2 ч. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Нерастворимое содержимое конечного блока составило 0,19 мас.%.-8 009230 Пример 11. LaCl3 монокристалл. Использовали блок LaCl3 массой 1 кг, содержащий 10 мас.% CeCl3, данный блок получали согласно изобретению, и содержание LaOCl составляло меньше чем 0,05 мас.%. Затем данный блок использовали для выращивания по методу Бриджмена в графитовом тигле. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Полученный кристалл был очень чистым. Содержание оксихлорида в нем, измеренное способом нерастворимых примесей, составляло меньше чем 0,05%. Затем из данного кристалла вырезали образец размерами 10105 мм, и его сцинтилляционную эффективность сравнивали с образцом NaI:Tl (NaI легировали 600 м.д. мас. иодида Tl), используя следующий протокол: Фотоумножитель: Hamamatsu R-1306; Эталон: Кристалл NaI 50 мм в диаметре и 50 мм длиной; Время интегрирования: 1 мкс; Радиоактивный источник: 137Cs при 622 кэВ. Световая эмиссия кристалла LaCl3 составляла 93% от эмиссии эталонного кристалла NaI. Разрешающая способность по энергии составляла 3,6%. Время затухания главного компонента сцинтилляции составляло 27 нс. Пример 12 (сравнительный пример). LaCl3 монокристалл. Использовали 1 кг коммерческого порошка LaCl3 и CeCl3 (содержание LaOX и воды, как в примере 2). Масса CeCl3 составляла 10% от массы смеси данных двух порошков. Их расплавляли в графитовом тигле и использовали для выращивания по методу Киропулоса (KC 01). Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Полученный кристалл был немного молочный. Содержание в нем нерастворимых примесей составляло 0,1 мас.%. Затем из данного кристалла вырезали образец размерами 10105 мм, и его сцинтилляционный выход сравнивали с образцомNaI:Tl, используя тот же протокол, что и в предыдущем примере. Световая эмиссия кристалла LaCl3 составляла 83% от эмиссии эталонного кристалла NaI. Его разрешающая способность по энергии составляла 3,9%. Пример 13 (сравнительный пример). LaCl3 монокристалл. Кристалл получали выращиванием по методу Бриджмена в тигле из диоксида кремния согласно рекомендациям публикации IEEE Transactions on Nuclear Science "Scintillation properties of LaCl3 crystals:Fast, efficient and High Energy resolution scintillators". Масса CeCl3 составляла 10% от массы смеси перед выращиванием кристалла. Затем из данного кристалла вырезали образец размерами 10105 мм, и его сцинтилляционный выход сравнивали с образцом NaI:Tl, используя тот же протокол, что и в двух предыдущих примерах. Световая эмиссия кристалла LaCl3 составляла 87% от эмиссии эталонного кристаллаNaI. Его разрешающая способность по энергии составляла 4,2%. Пример 14. LaBr3 монокристалл. Использовали три блока LaBr3 по 1 кг, легированные 0,5 мас.% CeBr3, каждый блок получали согласно изобретению и таким образом, что содержание LaOBr было 0,05 мас.%. Данный блок затем использовали для выращивания по методу Чохральского в графитовом тигле. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Полученный кристалл был очень чистым. Содержание оксихлорида в данном блоке не могло быть измерено способом нерастворимых примесей. Затем из данного кристалла вырезали образец размером 10105 мм и его сцинтилляционный выход сравнивали с образцом NaI-Tl в соответствии со следующим протоколом: Фотоумножитель: Hamamatsu R-13 06; Эталон: NaI:Tl кристалл (NaI, легированный 600 м.д. мас. иодида таллия) 50 мм в диаметре и 50 мм длиной; Разрешающая способность по энергии в данном эталонном кристалле составляла 6,8% на линии 137Cs; Измеряемые кристаллы были обернуты в тефлон и соединены с фотоумножителем (ФЭУ), используя силиконовое масло (EDM флюид 200); Время интегрирования: 1 мкс; Радиоактивный источник: 137Cs при 622 кэВ. Световая эмиссия LaBr3 составляла 147% от эмиссии эталонного кристалла NaI. Его разрешающая способность по энергии составляла 4,2%. Время затухания главного компонента сцинтилляции составляло 39 нс. Пример 15 (сравнительный пример). LaBr3 монокристалл. Кристалл, полученный выращиванием по методу Бриджмена в тигле из диоксида кремния, согласно рекомендациям публикации "Applied Physics Letters of 03 September 2001 (Vol. 79,10)", сравнивали с предыдущими пробами. Данный кристалл также содержал 0,5 мас.% CeBr3. Затем из данного кристалла вырезали образец размером 10105 мм и его сцинтилляционный выход сравнивали с образцом NaI-Tl,используя тот же протокол, что и в предыдущем примере. Кристалл был немного молочный. Световая эмиссия кристалла LaBr3 составляла 102% от эмиссии эталонного кристалла NaI. Время-9 009230 затухания главного компонента сцинтилляции составляло 38 нс. Пример 16. LaCl3 монокристалл. Использовали три блока LaCl3 по 1 кг, легированные 5 мас.% CeCl3, каждый блок получали согласно изобретению и таким образом, что содержание LaOCl было 0,05 мас.%. Данный блок затем использовали для выращивания по методу Бриджмена в графитовом тигле. Азотная атмосфера содержала приблизительно 50 м.д. мас. воды и между 1 и 2 м.д. мас. кислорода. Полученный кристалл был очень чистым. Содержание оксихлорида в данном блоке не могло быть измерено способом нерастворимых примесей. Оно составляло меньше чем 0,05 мас.%. Затем из данного кристалла вырезали образец размером 10105 мм и его сцинтилляционный выход сравнивали с образцом NaI: Tl в соответствии со следующим протоколом: Фотоумножитель: Hamamatsu R-13 06; Эталон: NaI:Tl кристалл (NaI, легированный 600 м.д. мас. иодида Т 1) 50 мм в диаметре и 50 мм длиной; Разрешающая способность по энергии в данном эталонном кристалле составляла 6,8% на линии 137Cs; Измеряемые кристаллы были обернуты в тефлон и соединены с фотоумножителем (ФЭУ), используя силиконовое масло (EDM флюид 200); Время интегрирования: 1 мкс; Радиоактивный источник: 137Cs при 622 кэВ. Световая эмиссия кристалла LaCl3 составляла 98% от эмиссии эталонного кристалла NaI. Его разрешающая способность по энергии равнялась 4,6%. Время затухания главного компонента сцинтилляции составляло 28 нс. Пример 17. Безводный LaCl3. Данный пример был аналогичен примеру 1, за исключением того, что блок получали в платиновом тигле. Конечный блок прилип к тиглю, и было намного труднее извлечь его из формы, чем в случае графитового тигля, покрытого пиролитическим углеродом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения поликристаллического блока по меньшей мере 10 г галогенида формулыAeLnfX(3f+e), в которой Ln означает один или более редкоземельных металлов, X означает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, А означает один или более щелочных металлов, таких как K,Li, Na, Rb или Cs, e означает число, которое может быть равно 0, быть меньше или равно 3f, и f означает число, которое больше или равно 1, где упомянутый блок содержит меньше чем 0,1 мас.% воды и меньше чем 0,2 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла, включающий стадию нагревания смеси по меньшей мере одного соединения, имеющего по меньшей мере одну связь Ln-X, и NH4X, который добавляют для того, чтобы уменьшить содержание оксигалогенида, причем упомянутая стадия приводит к расплавленной массе, содержащей галогенид редкоземельного металла формулы AeLnfX(3f+e), и после получения расплавленной массы следует стадия охлаждения, причем температура смеси на упомянутой стадии нагревания после достижения 300 С не снижается ниже чем 200 С, до получения указанной расплавленной массы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение, имеющее по меньшей мере одну связь Ln-X иNH4X объединены, по меньшей мере, частично в комплекс. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение, имеющее по меньшей мере одну Ln-X связь,представляет собой соединение формулы ArLnsOuXr+3s-2u, в которой А, X и Ln имеют значения, указанные выше, r, s и u означают целые или нецелые числа, которые удовлетворяют совокупно следующим условиям:r находится в диапазоне от 0 до 2s,s больше или равно 1,u находится в диапазоне от 0 до s,данное соединение может образовывать или нет комплекс с водой или с NH4X. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что атомы Ln соединения связаны с X, или с кислородом, или с атомами А. 5. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят без понижения температуры перед получением расплавленной массы. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадия нагревания включает сохранение температуры вследствие удаления NH4X в газовую фазу. 7. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят со скоростью подъема температуры, большей чем 50 С/ч, после упомянутого сохранения температуры. 8. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят со скоростью подъема температуры, большей чем 100 С/ч, после упомянутого сохранения температуры. 9. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят со скоро- 10009230 стью подъема температуры, большей чем 150 С/ч, после упомянутого сохранения температуры. 10. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадия нагревания продолжается меньше 10 ч. 11. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадия нагревания продолжается меньше 6 ч. 12. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стадия нагревания продолжается меньше 4 ч. 13. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят в инертной газовой атмосфере, содержание воды и кислорода в которой такое, что сумма масс воды и кислорода в газовой атмосфере меньше чем 200 м.д. мас. 14. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что содержание воды в инертной атмосфере находится в диапазоне от 10 до 180 м.д. мас. и содержание кислорода в инертной атмосфере находится в диапазоне от 0,5 до 2 м.д. мас. 15. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что количество NH4X является,по меньшей мере, суммой двух следующих величин: А) количества молей NH4X, равного однократному количеству числа молей Ln, которые не связаны с кислородом; В) количества молей NH4X, равного трехкратному количеству молей атомов кислорода, связанных с Ln. 16. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что количество NH4X является, по меньшей мере, суммой двух следующих величин: А) количества молей NH4X, равного трехкратному количеству молей Ln, которые не связаны с кислородом; В) количества молей NH4X, равного пятикратному количеству молей атомов кислорода, связанных с Ln. 17. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадию нагревания проводят в тигле, изготовленном из материала, содержащего по меньшей мере 20 мас.% углерода. 18. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тигель изготовлен из углерода, или стекловидного углерода, или графита. 19. Способ по любому из двух предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тигель покрыт слоем пиролитического углерода. 20. Поликристаллический блок по меньшей мере 1 г галогенида формулы AeLnfX(3f+e), в которой Ln означает один или более редкоземельных металлов, X означает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, и А означает один или более щелочных металлов, таких как K, Li, Na, Rb или Cs, где е означает число, которое может быть равно 0, быть меньше или равно 3f; f означает число, которое больше или равно 1; содержащий меньше чем 0,1 мас.% воды и меньше чем 0,2 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. 21. Блок по п.20, отличающийся тем, что блок содержит меньше чем 0,1 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. 22. Блок по предыдущему пункту, отличающийся тем, что блок содержит меньше чем 0,05 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. 23. Блок по предыдущему пункту, отличающийся тем, что блок содержит меньше чем 0,02 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла. 24. Блок по одному из пп. 20-23, отличающийся тем, что он имеет массу по меньшей мере 10 г. 25. Блок по предыдущему пункту, отличающийся тем, что он имеет массу по меньшей мере 50 г. 26. Блок по одному из пп.20-24, отличающийся тем, что блок имеет объемную плотность по меньшей мере 75% от теоретической плотности, соответствующей тому же самому материалу без пористости. 27. Блок по одному из пп.20-26, отличающийся тем, что Ln представляет собой La или Ce и X представляет собой Cl или Br. 28. Блок по одному из пп.20-27, отличающийся тем, что ни один из его кристаллов не составляет больше чем 10% от полной массы блока. 29. Поликристаллический блок галогенида, полученный способом по одному из пп.1-19. 30. Способ получения кристалла галогенида, включающий стадию плавления по меньшей мере одного полукристаллического блока по одному из пп.20-28 с последующей стадией выращивания кристалла из расплава. 31. Способ по п.30, отличающийся тем, что кристалл представляет собой монокристалл. 32. Монокристалл, полученный способом по любому из пп.30, 31. 33. Монокристалл формулы AeLnfX(3f+e), в которой Ln означает один или более редкоземельных металлов, X означает один или более атомов галогена, выбранных из Cl, Br или I, и А означает один или более щелочных металлов, таких как K, Li, Na, Rb или Cs, где e означает число, которое может быть равно 0, быть меньше или равно 3f; f означает число, которое больше или равно 1; содержащий меньше чем 0,1 мас.% оксигалогенида редкоземельного металла.- 11009230 34. Монокристалл по п.33, отличающийся тем, что содержание в нем оксигалогенида меньше чем 0,05 мас.%. 35. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что содержание в нем оксигалогенида меньше чем 0,02 мас.%. 36. Монокристалл по одному из пп.33-35, отличающийся тем, что Ln выбран из La, Gd, Y, Lu и Ce иX выбран из Cl и Br. 37. Монокристалл по одному из пп.33-36, отличающийся тем, что его объем составляет по меньшей мере 10 см 3. 38. Монокристалл по одному из пп.33-37, отличающийся тем, что его эффективность яркости составляет по меньшей мере 90% эффективности яркости кристалла NaI, легированного 600 м.д. мас. йодида Тl, разрешающая способность по энергии которого при 622 кэВ составляет 6,8%, время интегрирования 1 мкс и радиоактивный источник 137Cs при 622 кэВ. 39. Монокристалл по одному из пп.33-38, отличающийся тем, что его разрешающая способность по энергии меньше чем 5%. 40. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что его разрешающая способность по энергии меньше чем 4%. 41. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что его разрешающая способность по энергии меньше чем 3,5%. 42. Монокристалл по одному из пп.33-41, отличающийся тем, что время затухания главного компонента меньше чем 40 нс. 43. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что время затухания главного компонента меньше чем 30 нс. 44. Монокристалл по предыдущему пункту, отличающийся тем, что время затухания главного компонента меньше чем 20 нс.
МПК / Метки
МПК: C30B 11/00, C01F 17/00, C30B 29/12, C09K 11/77
Метки: блоков, редкоземельных, металлов, получение, галогенидов
Код ссылки
<a href="https://easpatents.com/13-9230-poluchenie-blokov-galogenidov-redkozemelnyh-metallov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Получение блоков галогенидов редкоземельных металлов</a>