Bismutgermanat
chemische Verbindung
From Wikipedia, the free encyclopedia
Bismutgermanat (BGO) ist eine Verbindung von Bismut und Germanium. Es wird seit Anfang der 1970er-Jahre in Szintillatoren hauptsächlich zur Messung von Gammastrahlung verwendet.
| Strukturformel | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
   | |||||||||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Bismutgermanat | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
| ||||||||||||||||||
| Summenformel |
| ||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 1246 oder 2900 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||||||||
| Dichte |
7,13 oder 9,22 g·cm−3[1] | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||
| Brechungsindex |
2,15 (480 nm)[2] | ||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | |||||||||||||||||||
Gewinnung
Die kommerziell erhältlichen Kristalle werden mit Hilfe des Czochralski-Verfahrens aus stöchiometrischen Schmelzen von Bismut(III)-oxid und Germanium(IV)-oxid gezogen.[4] Einkristalle wurden erstmals 1965 von Nitsche als Ersatz für Eulytin gezogen.[5]
Eigenschaften
Bismutgermanat ist ein farbloser Feststoff. Er besitzt eine kubische Kristallstruktur mit der Raumgruppe I43d (Raumgruppen-Nr. 220).[6]
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.[6] 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.[2] 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 %.[7] Es ist der am häufigsten benutzte Szintillator auf Oxidbasis. Seine Szintillation wurde 1973 von M.J. Weber und R.R. Monchamp entdeckt.[8][9]
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.[6]
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.[6][10][11] Die Verbindung hat eine kubische Kristallstruktur vom Sillénit-Typ mit der Raumgruppe I23 (Raumgruppen-Nr. 197).[12] Es besitzt eine Schmelztemperatur von 935 °C und einen Brechungsindex von 2,5476.[13]