Bismutgermanat (BGO) ist eine Verbindung von Bismut und Germanium. Es wird seit Anfang der 1970er-Jahre in Szintillatoren hauptsächlich zur Messung von Gammastrahlung verwendet.
Gewinnung Die kommerziell erhältlichen Kristalle werden mit Hilfe des Czochralski-Verfahrens aus stöchiometrischen Schmelzen von Bismut(III)-oxid und Germanium(IV)-oxid gezogen. Einkristalle wurden erstmals 1965 von Nitsche als Ersatz für Eulytin gezogen.
Eigenschaften Bismutgermanat ist ein farbloser Feststoff. Er besitzt eine kubische Kristallstruktur mit der .
Das Szintillationslicht von Bismutgermanat hat eine Wellenlänge im Bereich von 375 bis 650 nm mit einem Maximum bei 480 nm. Pro MeV Energie des einfallenden Gammaquants entstehen etwa 8.500 Szintillations-Photonen, die Szintillationseffizienz ist also hoch. BGO ist recht strahlenfest, seine Werte bleiben bis zu 5·104 Gy stabil. Es ist mechanisch recht stabil und nicht hygroskopisch. Es hat im Bereich zwischen 5 und 20 MeV eine gute Auflösung. Der lineare Schwächungskoeffizient µ bei der für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) wichtigen Photonenenergie von 511 keV beträgt 0,96 cm−1. Die Zeitkonstante für das Abklingen einer Szintillation beträgt 350 ns. BGO hat die höchste Sensitivität aller für die PET eingesetzten Szintillatoren. Der u. a. von Kernladungszahl und Wirkungsquerschnitt abhängige Photoeffektanteil µr bei Photonen einer Energie von 511 keV beträgt 43 %.Nuclear Medical Imaging Techniques and Challenges, William W. Moses Lawrence Berkeley National Laboratory Department of Functional Imaging; February 9, 2005 (PDF; 8,9 MB) Es ist der am häufigsten benutzte Szintillator auf Oxidbasis. Seine Szintillation wurde 1973 von M.J. Weber und R.R. Monchamp entdeckt.M. J. Weber: Luminescence of Bi4 Ge3 O12 : Spectral and decay properties. In: Journal of Applied Physics. 44, 1973, S. 5495, doi:10.1063/1.1662183.
Verwendung Es wird außer für die PET auch in Detektoren der Teilchenphysik, der Weltraumphysik, für geologische Exploration eingesetzt. Arrays von Bismutgermanat werden auch in der Gammaspektroskopie verwendet.
Bi12GeO20 Neben Bi4Ge3O12 ist mit Bi12GeO20 ein weiteres Bismutgermanat bekannt. Durch seinen hohen elektrooptischen Koeffizienten von 3,3 pm/V ist es interessant für nichtlineare optische Bauteile (z. B. Pockels-Zelle) und fotorefraktive Elemente für den Einsatz im UV-Bereich.D. Bravo, F. J. Lopez, Opt. Mater., 1999, 13(1), 141–5.J.L. Bernstein: The unit cell and space group of piezoelectric bismuth germanium oxide (Bi12GeO20). In: Journal of Crystal Growth. 1, 1967, S. 45, doi:10.1016/0022-0248(67)90006-1. Die Verbindung hat eine kubische Kristallstruktur vom Sillénit-Typ mit der .Crystal Structure of Bi12GeO20: Reexamination of the Ge-site Vacancy Model, Eisuke Suzuki, Nobuo Iyi and Kenji Kitamura, J. Korean Phys.Soc. 32,173 doi:10.3938/jkps.32.173 Es besitzt eine Schmelztemperatur von 935 °C und einen Brechungsindex von 2,5476.
Einzelnachweise
Kategorie:Bismutverbindung Kategorie:Germanat Kategorie:Nuklearmedizin