Bismutgermanat BGO ist eine Verbindung von Bismut und Germanium Es wird seit Anfang der 1970er Jahre in Szintillatoren h

Strukturformel
Allgemeines
Name	Bismutgermanat
Andere Namen	Wismutgermanat; Wismutgermaniumoxid;
Summenformel	Bi4Ge3O12; Bi12GeO20;
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	12233-73-7
EG-Nummer	235-458-2
ECHA-InfoCard	100.032.223
Wikidata	Q205629
Eigenschaften
Molare Masse	1246 oder 2900 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	7,13 oder 9,22 g·cm−3
Schmelzpunkt	1050 °C
Brechungsindex	2,15 (480 nm)
Sicherheitshinweise
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung; keine Einstufung verfügbar
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung; keine Einstufung verfügbar
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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 Bearbeiten

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 Bearbeiten

Bismutgermanat ist ein farbloser Feststoff. Er besitzt eine kubische Kristallstruktur mit der Raumgruppe I43d (Raumgruppen-Nr. 220)Vorlage:Raumgruppe/220.

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 µ_r bei Photonen einer Energie von 511 keV beträgt 43 %. Es ist der am häufigsten benutzte Szintillator auf Oxidbasis. Seine Szintillation wurde 1973 von M.J. Weber und R.R. Monchamp entdeckt.

Verwendung Bearbeiten

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 Bearbeiten

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. Die Verbindung hat eine kubische Kristallstruktur vom Sillénit-Typ mit der Raumgruppe I23 (Raumgruppen-Nr. 197)Vorlage:Raumgruppe/197. Es besitzt eine Schmelztemperatur von 935 °C und einen Brechungsindex von 2,5476.

Einzelnachweise Bearbeiten

↑ crystals.saint-gobain.com: (Memento vom 20. März 2015 im Internet Archive), abgerufen am 28. Dezember 2015
↑ Konrad Kleinknecht: Detektoren für Teilchenstrahlung. Springer-Verlag, 2015, ISBN 3-322-82205-2, S. 110 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
Tsuguo Fukuda, Valery I. Chani: Shaped Crystals Growth by Micro-Pulling-Down Technique. Springer Science & Business Media, 2007, ISBN 978-3-540-71295-4, S. 118 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
K. Byrappa, Tadashi Ohachi: Crystal Growth Technology. Springer Science & Business Media, 2003, ISBN 978-3-540-00367-0, S. 390 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Richard C. Ropp: Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Newnes, 2012, ISBN 0-444-59553-8, S. 413 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Nuclear Medical Imaging Techniques and Challenges, William W. Moses Lawrence Berkeley National Laboratory Department of Functional Imaging; February 9, 2005 (PDF; 8,9 MB)
Peter Rudolph: Handbook of Crystal Growth Bulk Crystal Growth. Elsevier, 2014, ISBN 978-0-444-63306-4, S. 154 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
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.
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.
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
Kiyotaka Wasa: Handbook of Sputter Deposition Technology Fundamentals and Applications for Functional Thin Films, Nano-materials and MEMS. William Andrew, 2012, ISBN 1-4377-3483-9, S. 400 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[crystals.saint-gobain.com-1] rystals.saint-gobain.com: (Memento vom 20. März 2015 im Internet Archive), abgerufen am 28. Dezember 2015

[Konrad_Kleinknecht-2] Konrad Kleinknecht: Detektoren für Teilchenstrahlung. Springer-Verlag, 2015, ISBN 3-322-82205-2, S. 110 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[NV-3] Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.

[Tsuguo_Fukuda,_Valery_I._Chani-4] Tsuguo Fukuda, Valery I. Chani: Shaped Crystals Growth by Micro-Pulling-Down Technique. Springer Science & Business Media, 2007, ISBN 978-3-540-71295-4, S. 118 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[K._Byrappa,_Tadashi_Ohachi-5] K. Byrappa, Tadashi Ohachi: Crystal Growth Technology. Springer Science & Business Media, 2003, ISBN 978-3-540-00367-0, S. 390 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Richard_C._Ropp-6] Richard C. Ropp: Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Newnes, 2012, ISBN 0-444-59553-8, S. 413 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[7] Nuclear Medical Imaging Techniques and Challenges, William W. Moses Lawrence Berkeley National Laboratory Department of Functional Imaging; February 9, 2005 (PDF; 8,9 MB)

[Peter_Rudolph-8] Peter Rudolph: Handbook of Crystal Growth Bulk Crystal Growth. Elsevier, 2014, ISBN 978-0-444-63306-4, S. 154 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[DOI10.1063/1.1662183-9] 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.

[optmat-10] D. Bravo, F. J. Lopez, Opt. Mater., 1999, 13(1), 141–5.

[DOI10.1016/0022-0248(67)90006-1-11] 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.

[12] 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

[Kiyotaka_Wasa-13] Kiyotaka Wasa: Handbook of Sputter Deposition Technology Fundamentals and Applications for Functional Thin Films, Nano-materials and MEMS. William Andrew, 2012, ISBN 1-4377-3483-9, S. 400 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).