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用戶速遞 | 澳科大李良教授/哈工程任晶教授團(tuán)隊(duì)：新型CsPbBr3和Eu3+共摻雜玻璃實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn)溫度傳感與X射線探測(cè)

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(tuán)隊(duì)與哈爾濱工程大學(xué)任晶教授團(tuán)隊(duì)在自校準(zhǔn)溫度傳感與X射線探測(cè)領(lǐng)域取得重要進(jìn)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(guó)際知名期刊《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(duì)您的科學(xué)研究或工業(yè)應(yīng)用帶來(lái)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(cè)、非接觸式測(cè)量

在X射線成像應(yīng)用中，能夠同時(shí)自校準(zhǔn)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(cè)量方法往往依賴于單一波段發(fā)射強(qiáng)度的變化，需要額外的校準(zhǔn)程序來(lái)保證測(cè)量精度。而采用熒光強(qiáng)度比（FIR）的傳感器可以有效應(yīng)對(duì)環(huán)境因素導(dǎo)致的光強(qiáng)變化，為非接觸式測(cè)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(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度比FIR（I_CsPbBr3/I_Eu3+）指數(shù)擬合圖。

近日，李良教授/任晶教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(cè)。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(qiáng)度比作為自校準(zhǔn)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度和X射線劑量的雙重自校準(zhǔn)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)比CsPbBr₃或Eu³⁺單獨(dú)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(shí)驗(yàn)表明，CsPbBr₃的發(fā)光強(qiáng)度隨溫度升高顯著降低，而Eu³⁺的發(fā)光強(qiáng)度受溫度影響較小，二者均表現(xiàn)出熱激活過(guò)程的特征。此外，Eu³⁺對(duì)X射線的響應(yīng)更為顯著，其XEL強(qiáng)度隨劑量率的增加呈現(xiàn)出更高的增長(zhǎng)速率。

圖2.CsPbBr₃/Eu³⁺共摻雜玻璃的XEL機(jī)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(qiáng)度隨劑量率的變化。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)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(xiàng)式關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)首次展示了利用CsPbBr₃和稀土離子的FIR實(shí)現(xiàn)X射線劑量自校準(zhǔn)的可能性。

該研究不僅為非接觸式溫度和輻射劑量測(cè)量提供了新的思路，還為開(kāi)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。

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