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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展。該研究通過創(chuàng)新合成方法與先進儀器聯(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強度不降反升（圖3），可能與輻射-非輻射躍遷競爭機制相關(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機制提供新見解，更彰顯先進分析儀器在材料科學(xué)中的推動作用。未來團隊將進一步優(yōu)化材料穩(wěn)定性，推動其走向?qū)嶋H應(yīng)用。