用户速递 | 澳门科大李良教授/哈工程任晶教授团队：新型CsPbBr3/Eu3+共掺玻璃实现自校准温度传感与X射线探测

在X射线成像应用中，能够同时自校准温度和辐射剂量的闪烁体材料具有重要意义，尤其是在条件多变的环境中。传统测量方法往往依赖于单一波段发射强度的变化，需要额外的校准程序来保证测量精度。而采用荧光强度比（FIR）的传感器可以有效应对环境因素导致的光强变化，为非接触式测量提供了一种可靠方案。

图1. CsPbBr₃/Eu³⁺共掺杂样品的温度依赖性(a) PL和(c) XEL光谱以及(b) PL和(d) XEL对应的荧光强度比FIR（I_CsPbBr3/I_Eu3+）指数拟合图。

近日，李良教授/任晶教授团队设计了一种新型的CsPbBr₃纳米颗粒（NPs）和稀土离子Eu³⁺共掺杂的玻璃材料，用于温度传感和X射线剂量检测。该材料利用CsPbBr₃和Eu³⁺的非热耦合绿光和红光发射的荧光强度比作为自校准指标，实现了对温度和X射线剂量的双重自校准。

研究团队通过对比CsPbBr₃或Eu³⁺单独掺杂和共掺杂玻璃的光致发光（PL）与X射线激发发光（XEL）特性，揭示了CsPbBr₃和Eu³⁺之间的能量转移现象。实验表明，CsPbBr₃的发光强度随温度升高显著降低，而Eu³⁺的发光强度受温度影响较小，二者均表现出热激活过程的特征。此外，Eu³⁺对X射线的响应更为显著，其XEL强度随剂量率的增加呈现出更高的增长速率。

图2.CsPbBr₃/Eu³⁺共掺杂玻璃的XEL机理示意图

图3.(a) CsPbBr₃/Eu³⁺共掺杂样品的X射线剂量率相关XEL谱；(b)双波段辐射强度随剂量率的变化。

团队进一步研究了CsPbBr₃和Eu³⁺的非热耦合双峰发射的FIR与温度和X射线剂量率的关系。结果表明，FIR与温度呈指数关系，而与X射线剂量率呈三次多项式关系。这一发现首次展示了利用CsPbBr₃和稀土离子的FIR实现X射线剂量自校准的可能性。

该研究不仅为非接触式温度和辐射剂量测量提供了新的思路，还为开发高性能闪烁体材料奠定了基础，有望在高温多色X射线成像等领域得到应用。

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https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.01.270