Progrès dans la recherche sur les scintillateurs en verre inorganique activés sans terres rares

NIU Luyue ,  

FAN Chao ,  

REN Jing ,  

QIAN Sen ,  

LI Liang ,  

摘要

Les scintillateurs, en tant que matériaux clés de conversion pour la détection et l'imagerie des radiations à haute énergie, jouent un rôle irremplaçable dans les domaines de l'imagerie médicale, du contrôle de sécurité, du contrôle non destructif industriel et de la physique des hautes énergies. Bien que les scintillateurs dopés aux ions de terres rares traditionnels (comme Tb³⁺, Eu³⁺) présentent d'excellentes performances, ils font face à des défis tels que le coût élevé des matières premières et une bande d'émission étroite. Les scintillateurs en verre inorganique activés sans terres rares, bénéficiant d'une large gamme de sources d'activation, d'une émission à bande large et d'une forte adaptabilité environnementale, sont devenus le centre d'intérêt de la recherche sur les matériaux de détection des radiations de nouvelle génération. Cet article passe en revue de manière systématique les mécanismes d'émission et les avancées récentes dans ce domaine, en explorant notamment les principaux systèmes de matériaux tels que le dopage aux ions métalliques de transition (comme Mn²⁺, Cu⁺, Sn²⁺), les verres composites à base de nanocristaux d'oxydes et les nouveaux verres périovskites (à base de plomb, de manganèse et de cuivre). Les stratégies innovantes concernant le transfert d'énergie sensibilisé, le contrôle in situ de la cristallisation, l'ingénierie de la coordination halogène et la fabrication de réseaux de fibres optiques sont détaillées, ainsi que des progrès significatifs dans les performances clés telles que le rendement lumineux accru (jusqu'à 425% par rapport au BGO), la résolution spatiale, et la résistance à la désexcitation thermique (63% d'intensité conservée à 573 K). Par ailleurs, les défis actuels sont discutés, notamment l'écart entre le rendement lumineux et les prévisions théoriques, la contradiction entre un taux élevé de cristallisation et l'homogénéité optique, la faible stabilité sous irradiation prolongée, et le remplacement de la toxicité du plomb. Les recherches futures devraient se concentrer sur la régulation à différentes échelles de la structure, l'ingénierie des défauts, la conception sans plomb et l'intégration des dispositifs, afin de promouvoir l'application des scintillateurs en verre non activés par terres rares dans l'imagerie médicale avancée, le contrôle industriel non destructif et la détection en environnements extrêmes.

关键词

scintillateurs en verre;ions non terres rares;verres composites à nanocristaux d'oxydes;métaux de transition;pérovskite

阅读全文