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熱點(diǎn)應(yīng)用丨鈣鈦礦閃爍體的時(shí)間分辨輻射發(fā)光研究

來(lái)源：天美儀拓實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（上海）有限公司 更新時(shí)間：2025-07-17 17:45:18 閱讀量：134
導(dǎo)讀：在本研究亮點(diǎn)中，展示了配備 XS1樣品倉(cāng)的 FLS1000 如何用于表征新型閃爍體。

關(guān)鍵點(diǎn)

● 閃爍材料對(duì)于各類 X 射線探測(cè)應(yīng)用至關(guān)重要，涵蓋醫(yī)學(xué)成像、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、安全檢查以及科學(xué)研究等領(lǐng)域。

● 借助配備 XS1 樣品倉(cāng)的愛丁堡儀器公司 FLS1000 光譜儀，測(cè)量CsPbBr?納米晶體的輻射發(fā)光特性。

● 在50 kV  X射線照射下，這些材料在 536 nm處呈現(xiàn)最大輻射發(fā)光發(fā)射，壽命為 29.4 ns。

本研究亮點(diǎn)呈現(xiàn)了發(fā)表于《ACS Applied Nano Materials》的論文《Surfactant-Dependent Bulk Scale Mechanochemical Synthesis of CsPbBr3 Nanocrystals for Plastic Scintillator-Based Xray Imaging》的成果。薩里大學(xué)（University of Surrey）的研究人員合成了金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶體，將其用作 X 射線傳感器。利用配備 XS1的愛丁堡儀器公司FLS1000 光譜儀，獲取了穩(wěn)態(tài)和時(shí)間分辨輻射發(fā)光。

引言

閃爍體是一類可將 X 射線轉(zhuǎn)化為紫外或可見光，以便用光電探測(cè)器或成像傳感器進(jìn)行探測(cè)的材料。這類材料在包括醫(yī)學(xué)成像、安檢和科學(xué)研究等廣泛應(yīng)用中需求很高。CsPbBr?納米晶體（NCs）因其明亮的輻射發(fā)光（RL）、高 X 射線吸收率和低探測(cè)限而備受關(guān)注。

材料與方法

使用不同體積（0.0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 mL）的油胺（OAM）CsPbBr?納米晶體。利用 FLS1000 光譜儀和 XS1測(cè)量 CsPbBr?納米晶體的 RL 發(fā)射（圖 1）。在 60 kV X 射線、管電流 100 μA 的激發(fā)下，測(cè)量樣品的穩(wěn)態(tài) RL 發(fā)射。使用時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)（TCSPC）技術(shù)，結(jié)合激光激發(fā)的 40 kV 脈沖 X 射線源，獲取時(shí)間分辨 RL 衰減數(shù)據(jù)。

 圖1：愛丁堡儀器公司的 XS1 樣品倉(cāng)

結(jié)果

閃爍特性在 XS1 樣品倉(cāng)中進(jìn)行表征，結(jié)果見圖 2。CsPbBr?/PMMA在 536 nm 處產(chǎn)生發(fā)射帶（圖 2a ）。發(fā)現(xiàn)其輻射發(fā)光強(qiáng)度隨 OAM 濃度（圖 2b）和納米晶體負(fù)載量（圖 2c）的增加而增強(qiáng) 。

利用脈沖 X 射線源測(cè)量 4% CsPbBr?/PMMA的輻射發(fā)光衰減，呈現(xiàn)三指數(shù)衰減，平均輻射發(fā)光壽命為 29.4 ns（圖 2d ），這比商用閃爍體（如 CsI:Tl，衰減時(shí)間約 680 ns）快得多 。這些結(jié)果體現(xiàn)了所制備的 CsPbBr?/PMMA在輻射發(fā)光性能上的特點(diǎn)，尤其是衰減速度優(yōu)勢(shì)，在相關(guān)閃爍應(yīng)用場(chǎng)景（如探測(cè)等領(lǐng)域）可能有潛在價(jià)值 。

圖2：（a）CsPbBr?/PMMA的輻射發(fā)光發(fā)射光譜 。（b）CsPbBr?/PMMA RL發(fā)射隨 OAM的關(guān)系圖 。（c）CsPbBr?/PMMA負(fù)載量變化的關(guān)系圖 。（d）CsPbBr?/PMMA的 RL 壽命衰減及擬合情況 。

結(jié)論

在本研究亮點(diǎn)中，展示了配備 XS1樣品倉(cāng)的 FLS1000 如何用于表征新型閃爍體。閃爍體的 RL 發(fā)射強(qiáng)度可通過(guò)表面活性劑濃度和 NC 負(fù)載量進(jìn)行調(diào)節(jié) 。這些材料在 536 nm 處呈現(xiàn)最大 RL 發(fā)射帶，且壽命短（29.4 ns），證明其具備作為 X 射線探測(cè)器的能力，明確了測(cè)試設(shè)備對(duì)新型閃爍體材料的表征作用，以及材料自身可調(diào)控的發(fā)光強(qiáng)度、特定的發(fā)射光譜和短壽命等特性，凸顯其在 X 射線探測(cè)應(yīng)用方面的潛力。

參考文獻(xiàn)

1.Ghosh, J. et al. Surfactant-Dependent Bulk Scale Mechanochemical Synthesis of CsPbBr3 Nanocrystals for Plastic Scintillator-Based X-ray Imaging. ACS Appl. Nano. Mater. 6, (2023). 

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