研究人员开发可同步探测温度分布和内部结构的新型闪烁材料

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研究人员开发可同步探测温度分布和内部结构的新型闪烁材料

文章导读

传统闪烁体能把X射线转化为光信号用于无损检测，却难以感知电子元器件局部过热等异常热信号。中国科学院福建物质结构研究所团队开发出一系列Tb3+/Eu3+共掺杂双发射镧系金属有机框架闪烁体，在300K至600K宽温区内保持稳定的能量传递发光性能。该材料在440 K时发生热诱导结构弛豫，提升了从Tb3+到Eu3+的能量传递效率，使发光颜色肉眼可见地随温度改变。最优化合物Tb0.99Eu0.01表现出19653 photons/MeV的闪烁光产额和43.2 nGy/s的检测限，所制柔性闪烁屏达到25 lp/mm的空间分辨率。这种材料能否在一次X射线成像中同时完成过热区域定位与内部结构检测，又将如何改变电子器件的故障排查方式？

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闪烁体可将不可见的X射线转化为可见的光信号，实现对物体内部结构的精准无损检测。传统闪烁体缺乏温度响应能力，难以捕获因电子元器件缺陷引发的局部异常热信号。

镧系金属有机框架（Ln-MOFs）兼具强X射线吸收与高效发光效率。通过结构设计和热诱导结构弛豫，它可实现温度依赖的能量传递，赋予独特的热响应发光颜色演变过程，是极具潜力的新型闪烁材料。

近日，中国科学院福建物质结构研究所开发出一系列新型Tb³⁺/Eu³⁺共掺杂双发射Ln-MOF闪烁体（Tb_xEu_(1–x)）。得益于配体相匹配的能级和稳定的晶体结构，该材料在300K至600K宽温区内可保持优异的能量传递发光性能。

原位表征证实，该材料在440 K时发生的热诱导结构弛豫激活了特定声子模式，提升了从Tb³⁺到Eu³⁺的能量传递效率，实现了肉眼可见的热响应发光颜色转变，可适配电子元器件的异常过热检测。最优化合物Tb_0.99Eu_0.01展现出19653 photons/MeV的高闪烁光产额和43.2 nGy/s的低检测限，由其制备的柔性闪烁屏实现了25 lp/mm的高空间分辨率，并通过单次X射线成像测试同步实现了电子元器件过热区域的精准空间定位和内部结构检测。