新型摻鏑硼酸鋅發(fā)光材料助力輻射劑量檢測，Lexsyg儀器揭秘性能奧秘

引言
在輻射劑量檢測領(lǐng)域，高性能發(fā)光材料的研發(fā)一直是科學(xué)界的熱點(diǎn)。近期，國際有名期刊《Journal of Luminescence》發(fā)表了一項(xiàng)重要研究——摻鏑（Dy3?）硼酸鋅（ZnB?O?）材料的合成及其發(fā)光特性分析。該研究通過Lexsyg Smart精確測定了材料的熱釋光（TL）性能，為新型輻射劑量計(jì)的開發(fā)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

研究亮點(diǎn)

1、材料制備與結(jié)構(gòu)表征
研究團(tuán)隊(duì)采用硝酸法成功合成了不同濃度（1%-9%）的Dy3?摻雜ZnB?O?粉末。XRD與ESEM分析表明，Dy3?離子優(yōu)先取代Zn2?位點(diǎn)，且摻雜未明顯改變材料晶體結(jié)構(gòu)。

2、發(fā)光性能突破

1）陰極發(fā)光（CL）與輻射發(fā)光（RL）：材料在電子束和X射線激發(fā)下，均展現(xiàn)出Dy3?的特征發(fā)射峰（藍(lán)光478nm、黃光588nm、紅光678nm及紅外光754nm），其中3% Dy3?摻雜樣品發(fā)光強(qiáng)度高

2）濃度淬滅效應(yīng)：當(dāng)Dy3?濃度超過3%時(shí)，因離子間非輻射能量轉(zhuǎn)移，發(fā)光強(qiáng)度明顯下降。

圖1. 在10 kV加速電壓下記錄的不同ZnB2O4:Dy3+含量的CL譜。上面的插圖顯示了488 nm和590 nm處發(fā)射譜線強(qiáng)度的變化，作為摻雜濃度的函數(shù)。

圖2.連續(xù)X射線輻照下不同ZnB2O4:Dy3+含量的RL譜。

3）熱釋光（TL）性能優(yōu)化
通過Lexsyg Smart TL/OSL系統(tǒng)測定發(fā)現(xiàn)，β射線輻照后，材料在96°C處呈現(xiàn)單一TL峰（圖7）。3% Dy3?摻雜樣品表現(xiàn)出優(yōu)異TL響應(yīng)，陷阱深度為0.77-0.90 eV，頻率因子高達(dá)101? s?1（圖8、表2），表明其具備優(yōu)異的劑量存儲(chǔ)與釋放能力。

圖3. TL強(qiáng)度與Dy3+濃度的關(guān)系。

Lexsyg儀器的關(guān)鍵作用

本研究采用Lexsyg Smart TL/OSL儀器完成TL曲線的精確測量：

1）高靈敏度檢測：系統(tǒng)配備氮?dú)獗Ｗo(hù)與BG-39濾光片，有效降低背景噪聲，捕捉微弱TL信號(hào)。

2）動(dòng)態(tài)溫控分析：通過T????方法（60-200°C梯度預(yù)熱）揭示陷阱熱穩(wěn)定性，證實(shí)材料適用于寬溫區(qū)劑量監(jiān)測。

3）數(shù)據(jù)可靠性：結(jié)合初始升溫法（IR）計(jì)算活化能與頻率因子，為材料性能優(yōu)化提供定量依據(jù)。

圖4. (a)在60–200°C范圍內(nèi)進(jìn)行不同的熱預(yù)退火后，各種ZnB2O4:Dy3+含量的熱穩(wěn)定性;( b)樣品的lnI與1/T圖的線性擬合獲得Ea和ln。

結(jié)論與展望
摻鏑硼酸鋅（ZnB?O?:Dy3?）在3%摻雜濃度下展現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光性能與TL響應(yīng)，有望成為新一代輻射劑量計(jì)的重要材料。研究團(tuán)隊(duì)特別指出，lexsyg儀器的高精度TL/OSL分析能力為材料性能評(píng)估提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。未來，該材料或?qū)⒃诃h(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療放射劑量控制等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用突破。