Lutetiumoxyorthosilicat

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Lutetiumoxyorthosilicat
Vorlage:Farbe Lu3+ 0 Vorlage:Farbe Si4+0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Lutetiumoxyorthosilicat
Andere Namen	LSO
Verhältnisformel	Lu2SiO5
Kurzbeschreibung	trigonale, farblose Kristalle<ref name="CTI" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 235-337-4 ECHA-InfoCard 100.032.113 PubChem 44146686 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	458,0165 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	7,4 g·cm−3<ref name="CTI" />
Schmelzpunkt	2047 °C<ref name="CTI">MTI Corporation: New Scintillation Crystal Ce:Lu2SiO5 (MS Word; 289 kB).</ref>
Brechungsindex	1,82<ref name="CTI" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref>Vorlage:CL Inventory/nicht harmonisiertFür diesen Stoff liegt noch keine harmonisierte Einstufung vor. Wiedergegeben ist eine von einer Selbsteinstufung durch Inverkehrbringer abgeleitete Kennzeichnung von Vorlage:Linktext-Check im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum</ref> keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Lutetiumoxyorthosilicat (LSO) ist eine Silicium-Sauerstoff-Verbindung des Lutetiums.

Mit Cer dotiert eignet es sich als Szintillatormaterial für den Nachweis von Gammastrahlen. LSO wurde Anfang der 1990er-Jahre entwickelt<ref>Melcher, C.L.; Schweitzer, J.S.: A promising new scintillator: cerium-doped lutetium oxyorthosilicate. Hrsg.: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Nr. 314(1). EurekaMag, 1992, S. 212–214 (eurekamag.com). </ref> und hat seitdem bei vielen heute erhältlichen Positronen-Emissions-Tomographie-Systemen (PET) die bis dahin verwendeten Szintillatoren Bismutgermanat (BGO) und Gadoliniumoxyorthosilicat (GSO) verdrängt.<ref name="CTI" /> Der Brechungsindex ist 1,82, der lineare Schwächungskoeffizient µ beträgt 0,87 cm⁻¹ und die Zeitkonstante für das Abklingen einer Szintillation ist 40 ns.<ref name="Melcher">Charles L. Melcher: Scintillation Crystals for PET. In: Journal of Nuclear Medicine. Band 41, Nr. 6, 2000, S. 1051–1055, PMID 10855634 (freier Volltext). </ref> Der u. a. von Kernladungszahl und Wirkungsquerschnitt abhängige Photoeffektanteil µ_r bei Photonen einer Energie von 511 keV beträgt 34 %.<ref name="Moses">William W. Moses: Nuclear Medical Imaging Techniques and Challenges (Memento vom 31. Januar 2012 im Internet Archive). Lawrence Berkeley National Laboratory Department of Functional Imaging, 9. Februar 2005 (PDF; 9,3 MB).</ref> LSO-Kristalle haben eine trigonale Kristallstruktur und eine Mohshärte von 5,8. Lutetiumoxyorthosilicat kristallisiert im monoklinen Kristallsystem, Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15)Vorlage:Raumgruppe/15, mit den Gitterparametern a = 14,28 Å, b = 6,640 Å, c = 10,25 Å und β = 122,2°.<ref>T. Gustafsson, M. Klintenberg, S.E. Derenzo, M.J. Weber, J. O. Thomas: Lu₂SiO₅ by single-crystal X-ray and neutron diffraction. In: Acta Crystallographica, C57, 2001, S. 668–669, doi:10.1107/S0108270101005352.</ref> Die Struktur enthält isolierte O²⁻- und SiO₄⁴⁻-Ionen.

Vergleich mit BGO

Die sehr kurze Zeitkonstante von 40 ns gegenüber 300 ns bei BGO ermöglicht bei der Positronen-Emissions-Tomographie kleinere Koinzidenzfenster und damit höhere Zählraten als dies bei sonst gleichem Gerätedesign möglich wäre. Außerdem ist die bei der Szintillation erzeugte Lichtmenge größer als bei BGO. Der lineare Schwächungskoeffizient µ, und damit das Bremsvermögen, ist jedoch geringer als der von BGO (0,87 cm⁻¹ vs. 0,96 cm⁻¹)<ref name="Moses" />, so dass die Sensitivität für Gammaquanten etwas geringer ausfällt. Das Detektormaterial LSO ist außerdem erheblich teurer als BGO und besitzt zudem eine intrinsische Radioaktivität.<ref>Floris P Jansen, PhD Chief Scientist, Molecular Imaging, GE Healthcare: The dBGO detector of Omni Legend – a new approach to PET detection. (PDF) In: gehealthcare.com. GE Healthcare, abgerufen am 9. August 2024 (). </ref>

Literatur

• Guohao Ren, Laishun Qin, Huanying Li, Sheng Lu: Investigation on defects in Lu₂SiO₅:Ce crystals grown by Czochralski method. In: Crystal Research and Technology. Band 41, Nummer 2, S. 163–167, Februar 2006, doi:10.1002/crat.200510549

Weblinks

• Patent US6323489: Single crystal scinitillator. Veröffentlicht am 27. November 2001, Erfinder: Kenneth J. McClellan.‌

Einzelnachweise

<references />