Avanços na pesquisa de cintiladores de vidro inorgânico ativados sem terras raras

NIU Luyue ,  

FAN Chao ,  

REN Jing ,  

QIAN Sen ,  

LI Liang ,  

摘要

Os cintiladores, como materiais centrais de conversão na detecção e imagem de radiação de alta energia, desempenham um papel insubstituível em áreas como imagem médica, inspeção de segurança, inspeção industrial não destrutiva e física de altas energias. Embora os cintiladores tradicionais dopados com íons de terras raras (como Tb³⁺, Eu³⁺) apresentem desempenho excelente, enfrentam desafios como o alto custo das matérias-primas e espectros estreitos de emissão. Os cintiladores de vidro inorgânico ativados sem terras raras, com vantagens como ampla gama de fontes de ativação, emissão de banda larga e forte adaptabilidade ambiental, tornaram-se o foco da pesquisa da nova geração de materiais de detecção de radiação. Este artigo revisa sistematicamente o mecanismo de luminescência e os avanços mais recentes nesses materiais, explorando em profundidade os principais sistemas materiais, incluindo dopagem com íons de metais de transição (como Mn²⁺, Cu⁺, Sn²⁺), vidro composto com nanocristais de óxidos e novos vidros de perovskita (baseados em chumbo, manganês e cobre). Apresenta estratégias inovadoras para transferência de energia de sensibilização, controle de cristalização in situ, engenharia de coordenação halogenada e fabricação de matrizes de fibra óptica, com avanços significativos em indicadores-chave de desempenho, como aumento do rendimento luminoso (até 425% comparado ao BGO), ruptura da resolução espacial e desempenho contra extinção térmica (mantendo 63% da intensidade a 573 K). Também aponta desafios atuais, como a lacuna entre o rendimento luminoso e as expectativas teóricas, o conflito entre alta taxa de cristalização e uniformidade óptica, estabilidade insuficiente sob irradiação prolongada e substituição da toxicidade do chumbo. Pesquisas futuras devem focar no controle estrutural em múltiplas escalas, engenharia de defeitos, design livre de chumbo e tecnologias de integração de dispositivos, promovendo a aplicação prática dos cintiladores de vidro sem terras raras em imagens médicas avançadas, testes industriais não destrutivos e detecção em ambientes extremos.

关键词

cintiladores de vidro;íons sem terras raras;vidro composto com nanocristais de óxidos;metais de transição;perovskita

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