1895 年,伦琴首次发现了 X 射线,为了探测这种不可见的高能射线,世界上第一种闪烁材料CaWO₄于 1896 问世。经过一个多世纪㊣的发展,多种商用闪烁体,如 CsI:Tl□□□、CWO□□、 BGO□□、CsI:Na 等晶体,成功应用于医疗成像□□□□、行李安检□□□□、高能物理□□、工业无损检测以及天文观测等重要科技领域。
尽管如✅此,无机块状闪烁体仍然存在诸多技术瓶颈,比如苛刻的制备工艺□□、不易加工以及闪烁光谱调控难等。相比而言,稀土掺杂氟化物纳㊣米晶具有诸多优势,比如简易的湿化学制备方法□□□、易制备柔性闪烁屏与可调控闪烁光谱等,有望成为下一代新型闪烁㊣材料。
由于稀土离子㊣具有丰富的能级结构,能够实现从深✅紫外到红外二区的闪烁发光(图2)。以氟化物纳米晶为基质,通过改变掺杂稀土激活离子的种类即可实现闪烁光谱的宽幅调控。
在 X 射线激发下,稀土掺杂氟化物纳米晶表㊣现出很强㊣的超长余辉发光,有望应用于无源生物成像与光动力治㊣疗。其次,结合闪烁发光与余辉发光,能够实现高分辨三维成像;结合余辉发光与上转换□□、下转移,能够实现时间依赖的颜色演变。
采用多层核壳结构,在氟化物纳米晶体系中能够同时实现上转换□□、下转移□□、闪烁发光和余辉发光,它们的发光机制具有显著的区别聚酰胺树脂。通过改变激发条件(波长□□、功率与脉冲宽度等),能够实现稀土离子发光动力学过程的多模式调控(图3)。
稀土掺杂氟化物纳米晶闪烁体虽然展现出许多新颖的闪烁性能,但仍存在诸多需要解决㊣的科学问题,比如如何通过剪裁纳米晶微结构提高光产额,如何针对不同的应用场景实现余辉强度的调控,以及如何实现具有超短衰减寿命的高效闪烁发光等。
为了更好地促进稀土掺杂氟化物纳米晶闪烁体的发展,本文介绍了闪烁体的发展历程与性能指标,进一步针对氟化✅物纳米晶闪烁体,多角度描述了其优点,阐明了稀土㊣离子的闪烁发光与余辉发光机制,系统归纳了相关研究进展,提出了当前的挑战与潜在可行的研究方向。
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