近日，澳門科技大學(xué)材料科學(xué)與工程研究院李良教授團隊與哈爾濱工程大學(xué)任晶教授團隊在自校準溫度傳感與X射線探測領(lǐng)域取得重要進展。研究成果以“Dual-purpose CsPbBr3 and Eu3+ codoped glass for self-calibrated temperature sensing and X-rays detection”為題發(fā)表在國際知*期刊《Ceramics International》上。澳門科技大學(xué)為該論文第一單位，李良教授/任晶教授為共同通訊作者。今天小卓為大家分享該研究成果，希望對您的科學(xué)研究或工業(yè)應(yīng)用帶來一些靈感和啟發(fā)。

應(yīng)用方向：鈣鈦礦玻璃、溫度傳感、X射線探測、非接觸式測量

正文：

在X射線成像應(yīng)用中，能夠同時自校準溫度和輻射劑量的閃爍體材料具有重要意義，尤其是在條件多變的環(huán)境中。傳統(tǒng)測量方法往往依賴于單一波段發(fā)射強度的變化，需要額外的校準程序來保證測量精度。而采用熒光強度比（FIR）的傳感器可以有效應(yīng)對環(huán)境因素導(dǎo)致的光強變化，為非接觸式測量提供了一種可靠方案。

圖1. CsPbBr3/Eu3+共摻雜樣品的溫度依賴性(a) PL和(c) XEL光譜以及(b) PL和(d) XEL對應(yīng)的熒光強度比FIR（ICsPbBr3/IEu3+）指數(shù)擬合圖。

近日，李良教授/任晶教授團隊設(shè)計了一種新型的CsPbBr3納米顆粒（NPs）和稀土離子Eu3+共摻雜的玻璃材料，用于溫度傳感和X射線劑量檢測。該材料利用CsPbBr3和Eu3+的非熱耦合綠光和紅光發(fā)射的熒光強度比作為自校準指標，實現(xiàn)了對溫度和X射線劑量的雙重自校準。

研究團隊通過對比CsPbBr3或Eu3+單獨摻雜和共摻雜玻璃的光致發(fā)光（PL）與X射線激發(fā)發(fā)光（XEL）特性，揭示了CsPbBr3和Eu3+之間的能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。實驗表明，CsPbBr3的發(fā)光強度隨溫度升高顯著降低，而Eu3+的發(fā)光強度受溫度影響較小，二者均表現(xiàn)出熱激活過程的特征。此外，Eu3+對X射線的響應(yīng)更為顯著，其XEL強度隨劑量率的增加呈現(xiàn)出更高的增長速率。

圖2.CsPbBr3/Eu3+共摻雜玻璃的XEL機理示意圖

圖3.(a) CsPbBr3/Eu3+共摻雜樣品的X射線劑量率相關(guān)XEL譜；(b)雙波段輻射強度隨劑量率的變化。

團隊進一步研究了CsPbBr3和Eu3+的非熱耦合雙峰發(fā)射的FIR與溫度和X射線劑量率的關(guān)系。結(jié)果表明，F(xiàn)IR與溫度呈指數(shù)關(guān)系，而與X射線劑量率呈三次多項式關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)首*展示了利用CsPbBr3和稀土離子的FIR實現(xiàn)X射線劑量自校準的可能性。

該研究不僅為非接觸式溫度和輻射劑量測量提供了新的思路，還為開發(fā)高性能閃爍體材料奠定了基礎(chǔ)，有望在高溫多色X射線成像等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

配置推薦：

文中CsPbBr3和Eu3+共摻雜玻璃的X射線激發(fā)發(fā)光（XEL）測試，采用的是閃爍體性能測試系統(tǒng)，配備X射線管。該設(shè)備組合可用于研究新型閃爍體材料的發(fā)光特性。

下圖為李良教授/任晶教授團隊使用的熒光光譜儀及相關(guān)設(shè)備，主要用于新型光電材料與器件的研究。