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TECHNICAL ARTICLESLexsyg釋光探測器 | 在材料表征科研領(lǐng)域應(yīng)用分享
新型硼酸鑭銪材料熱釋光研究突破,環(huán)境輻射監(jiān)測潛力明顯
文章來源:https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.108571
導(dǎo)語
近日,一項關(guān)于摻銪硼酸鑭(LaB3O6:Eu³?)材料的熱釋光(TL)行為研究取得重要進(jìn)展。該研究通過創(chuàng)新合成方法與先進(jìn)儀器聯(lián)用,揭示了材料在輻射劑量檢測中的優(yōu)異性能,為環(huán)境輻射監(jiān)測提供了新思路。
研究背景
硼酸鹽材料因原子序數(shù)與人體軟組織接近,是理想的輻射劑量檢測候選材料。本研究聚焦稀土銪(Eu³?)摻雜的硼酸鑭,通過優(yōu)化合成工藝與TL特性分析,探索其在環(huán)境輻射監(jiān)測中的應(yīng)用潛力。
研究方法
1、材料合成:采用燃燒法合成不同銪摻雜濃度(0.5%-3%)的LaB3O6樣品,經(jīng)900℃燒結(jié)獲得單相晶體結(jié)構(gòu)。
2、TL特性分析:使用lexsyg Smart TL/OSL系統(tǒng)(配備??Sr/??Y β源),在565 nm濾光片下記錄TL發(fā)光曲線,系統(tǒng)研究劑量響應(yīng)、加熱速率效應(yīng)等關(guān)鍵參數(shù)。
重要發(fā)現(xiàn)
1、優(yōu)的摻雜濃度:1% Eu³?樣品表現(xiàn)出強(qiáng)的TL信號,主峰位于197°C(圖1),適合作為劑量敏感峰。
圖1. 不同銪摻雜濃度的LaB3O6樣品熱釋光(TL)發(fā)光曲線
2、優(yōu)異的劑量響應(yīng):在0.1-20 Gy范圍內(nèi),TL強(qiáng)度與劑量呈高度線性關(guān)系(線性系數(shù)0.997),低的檢測限低至1.45 mGy(圖2)。
圖2.LaB3O6:Eu³?材料熱釋光強(qiáng)度與輻照劑量的函數(shù)關(guān)系。
3、反常加熱速率效應(yīng):隨加熱速率從0.5°C/s增至20°C/s,TL強(qiáng)度不降反升(圖3),可能與輻射-非輻射躍遷競爭機(jī)制相關(guān)。
圖3. LaB3O6:Eu³?材料197°C主峰峰面積隨輻照劑量的變化規(guī)律。
4、復(fù)雜陷阱結(jié)構(gòu):通過CGCD分析發(fā)現(xiàn),主峰由至少8個子峰組成(圖4),陷阱壽命跨度從數(shù)小時至數(shù)萬年,滿足不同時間尺度的劑量存儲需求。
圖4. 經(jīng)5 Gy β劑量輻照后,LaB3O6:Eu³?材料歸一化峰面積在10次連續(xù)測試循環(huán)中的穩(wěn)定性
應(yīng)用前景
該材料在環(huán)境輻射監(jiān)測、醫(yī)療劑量評估等領(lǐng)域展現(xiàn)潛力:
1、高線性劑量響應(yīng)確保寬范圍檢測精度
2、優(yōu)異的可重復(fù)性(10次循環(huán)誤差<5%)支持長期使用
3、反常加熱效應(yīng)為新型TL機(jī)制研究提供模型
儀器關(guān)鍵作用
研究采用lexsyg smart TL/OSL系統(tǒng)的高靈敏度PMT與多濾光片配置,精確捕獲TL信號,其程序化溫控模塊助力揭示加熱速率對陷阱動力學(xué)的復(fù)雜影響,為深度解析材料特性提供技術(shù)保障。
結(jié)語
此項研究不僅為稀土摻雜硼酸鹽材料的TL機(jī)制提供新見解,更彰顯先進(jìn)分析儀器在材料科學(xué)中的推動作用。未來團(tuán)隊將進(jìn)一步優(yōu)化材料穩(wěn)定性,推動其走向?qū)嶋H應(yīng)用。
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