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哈尔滨工程大学物理与光电工程学院任晶教授团队在X射线成像领域取得重要进展。研究成果以“Intense radioluminescence from transparent CsGd2F7: Ce3+ nano-glass scintillator"为题发表在国际知*期刊《Journal of the European Ceramic Society》上。哈尔滨工程大学为该论文第一单位，任晶教授/张建中教授为共同通讯作者。今天小卓为大家分享该研究成果，希望对您的科学研究或工业应用带来一些灵感和启发。
应用方向：闪烁体、微晶玻璃、X射线成像
在X射线成像应用中，能够同时自校准温度和辐射剂量的闪烁体材料具有重要意义，尤其是在条件多变的环境中。传统测量方法往往依赖于单一波段发射强度的变化，需要额外的校准程序来保证测量精度。而采用荧光强度比（FIR）的传感器可以有效应对环境因素导致的光强变化，为非接触式测量提供了一种可靠方案。
图1. 纳米玻璃闪烁体的纳米级表征：（a）样品与 CsGd?F?晶体的 XRD 图谱（PDF#27–0112，红线）；（b）GC-710 的高分辨透射电镜（HRTEM）图像，插图为 CsGd?F?晶体结构示意图；（c）GC-710 的暗场透射电镜（TEM）图像，以及对应的（d）Si、（e）Gd、（f）F（g）Cs、（h）Ce 元素映射图，元素浓度通过颜色亮度反映。
任晶教授团队设计了一种新型的析出CsGd?F?:Ce3?纳米晶（NCs）的新型纳米玻璃闪烁体，其通过熔融淬火和可控热处理工艺制备。高分辨率透射电子显微镜显示，平均粒径 50 nm 的 CsGd?F?:Ce3?纳米晶均匀分散于玻璃基质中，被富 SiO?非晶层包裹，结晶度约 5%。
该纳米玻璃的放射发光性能显著优于传统材料：X 射线激发发光（XEL）积分强度达标准 BGO 晶体的 316%，662 keV γ 射线能量分辨率为 17.4%，光产额 827±8 ph/MeV。其辐射硬度优异，在 2.112 kGy 累积剂量下 XEL 强度波动＜26%，热退火后完*恢复；热稳定性良好，300℃下仍保持高效发光， 500℃高温测试后性能可恢复。
图 3. 纳米玻璃闪烁体的闪烁特性。（a）样品与 BGO 的 X 射线激发发光（XEL）光谱，虚线显示积分 XEL 强度随辐照时间（长达 176 分钟）的变化；（b）计算得到的 GC-710 与 BGO 在 50 keV X 射线下的衰减效率随样品厚度的变化，插图为 GC-710 的放射发光（RL）衰减曲线及双指数拟合（蓝色曲线）；（c）GC 在 28–500℃升 - 降温循环中的 XEL 光谱，插图为升 - 降温过程中 XEL 强度的变化；（d）GC-710 与 BGO 的 137Cs γ 射线脉冲高度谱，插图为 GC-710 的局部放大图。
图 4. 基于纳米玻璃闪烁体的 X 射线成像演示（a）X 射线成像系统示意图；（b）微芯片的 X 射线图像（剂量率：30 mGy air/s，电压：60 kV）；（c）调制传递函数（MTF）随空间频率（lp/mm）的变化曲线，空间分辨率（MTF=0.2 时）为 8.8 lp/mm；（d）标准 X 射线分辨率测试模板的明场图像（剂量率：30 mGy air/s，电压：60 kV）。
基于该材料构建的 X 射线成像系统空间分辨率达 8.8 lp/mm，优于 CsPbBr?纳米玻璃（4.1 lp/mm），接近商用 CsI:Tl 闪烁体（10 lp/mm），成功实现微芯片的清晰成像。研究表明，CsGd?F?:Ce3?纳米玻璃闪烁体在高能射线探测、高温环境成像等领域具有应用潜力，其性能提升归因于纳米晶的低缺陷结构和 Gd3?-Ce3?间高效能量转移。
未来可通过优化结晶度和掺杂浓度进一步提升性能，为辐射检测与医学成像提供新方案。该研究为开发高性能闪烁体材料奠定了基础，有望在X射线探测、成像等领域得到应用。
配置推荐：
文中CsGd?F?:Ce3?玻璃的X射线激发发光（XEL）测试，采用的是北京卓立汉光仪器有限公司的闪烁体性能测试系统，配备X射线管。该设备组合可用于研究新型闪烁体材料的发光特性。
下图为任晶教授团队所使用卓立汉光公司的荧光光谱仪及相关设备，主要用于新型光电材料与器件的研究。
闪烁体性能测试系统 X射线成像系统
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