Lexsyg釋光探測器 | 從紫外到X射線

研究背景 

在醫療診斷、安檢成像等X射線檢測領域，高性能閃爍體材料是重要元件。傳統無機晶體雖性能優異，但存在成本高、加工難等問題。近期，巴西圣卡洛斯物理研究所聯合多國團隊，在《Fluorophosphate glasses doped with Eu³?和Dy³?》研究中取得突破，開發出新型氟磷酸鹽玻璃閃爍體，兼具高密度、長發光壽命與優異X射線響應特性，為低成本、可定制化輻射探測開辟新方向。

重要發現

Part.1 材料設計創新

團隊采用熔融淬火技術，成功制備了35NaPO?-30Ba(PO?)?-25MgF?-YF?基玻璃體系，通過摻雜Eu³?（0.1-4.0 mol%）和Dy³?（0.25-1.0 mol%）實現高效發光。氟磷酸鹽基質結合了磷酸鹽的高稀土溶解性與氟化物的低聲子能量，明顯提升發光效率。

Part.2 性能優勢突出

1）高密度（3.65-3.66 g/cm³）：超越商用鋰硼酸鹽玻璃（~2.50 g/cm³），媲美NaI:Tl晶體（3.67 g/cm³），增強X射線吸收效率。

2）超長發光壽命：Eu³?的?D?態壽命達2.5 ms，Dy³?的?F?/?態壽命0.71 ms，優于同類材料。

3）零濃度猝滅：Eu³?摻雜至4.0 mol%仍保持線性發光增強（圖1），Dy³?在1.0 mol%內穩定性優異。

圖1. 不同激發功率下Eu³?摻雜玻璃的發射光譜

Part.3 X射線響應驗證

通過lexsyg research光譜儀（配備鎢靶X射線管與Newton CCD）的輻射發光（RL）測試，證實：

Eu³?玻璃：在611 nm（?D?→?F?）處呈現強RL峰，強度隨摻雜濃度線性增長（圖2），且有效抑制380 nm基質缺陷發光（缺陷峰降低30%）。

圖2. Eu³?摻雜玻璃的X射線輻射發光（RL）光譜

Dy³?玻璃：雙峰發射（572 nm和478 nm）適配多種光電探測器，1.0 mol%樣品RL強度較0.25 mol%提升13%（圖3）。

圖3. Dy³?摻雜玻璃的X射線輻射發光（RL）光譜

技術亮點

本研究關鍵數據依托lexsyg高靈敏度RL測試系統：
1）精確激發：40 kV/1 mA連續X射線源，模擬真實探測場景。
2）高信噪比檢測：-80℃冷卻CCD配合光纖光譜儀，捕獲微弱發光信號。
3）動態響應分析：實時監測發光強度與功率線性關系，驗證材料穩定性。

應用前景

該玻璃體系已展現作為柔性X射線傳感器、可穿戴輻射劑量計的潛力。團隊下一步將優化稀土配比，并探索與光纖耦合的集成器件開發。