Avances en la investigación de centelleadores de vidrio inorgánico activados sin tierras raras

NIU Luyue ,  

FAN Chao ,  

REN Jing ,  

QIAN Sen ,  

LI Liang ,  

摘要

Los centelleadores, como materiales de conversión centrales para la detección e imagen de radiación de alta energía, desempeñan un papel insustituible en los campos de la imagen médica, la seguridad, la inspección industrial no destructiva y la física de altas energías. Aunque los centelleadores tradicionales dopados con iones de tierras raras (como Tb³⁺, Eu³⁺) tienen un rendimiento excelente, enfrentan desafíos como el alto costo de las materias primas y espectros de emisión estrechos. Los centelleadores de vidrio inorgánico activados sin tierras raras se han convertido en el foco de la investigación de materiales de detección de radiación de nueva generación gracias a sus amplias fuentes de activación, emisión de banda ancha y fuerte adaptabilidad ambiental. Este artículo revisa sistemáticamente el mecanismo de luminiscencia y los avances más recientes en este tipo de materiales, y explora en profundidad los principales sistemas materiales que incluyen la dopación con iones de metales de transición (como Mn²⁺, Cu⁺, Sn²⁺), vidrios compuestos con nanocristales de óxidos y nuevos vidrios perovskitas (a base de plomo, manganeso, cobre). Se detallan las estrategias innovadoras en la sensibilización de la transferencia de energía, el control de cristalización in situ, la ingeniería de la coordinación halógena y la fabricación de matrices de fibras ópticas, así como los avances en indicadores clave de rendimiento como el aumento del rendimiento luminoso (hasta un 311% con respecto a BGO), la superación en resolución espacial y el rendimiento antiapagamiento térmico (manteniendo el 63% de la intensidad a 573 K). También se señalan los desafíos actuales, como la brecha entre el rendimiento luminoso y las expectativas teóricas, la contradicción entre una alta tasa de cristalización y la uniformidad óptica, la insuficiente estabilidad bajo irradiación a largo plazo y la sustitución de la toxicidad del plomo. Las investigaciones futuras deberían centrarse en la regulación estructural a múltiples escalas, la ingeniería de defectos, el diseño sin plomo y la integración de dispositivos, promoviendo el proceso de aplicación práctica de centelleadores de vidrio sin tierras raras en imágenes médicas de alta gama, inspección industrial no destructiva y detección en entornos extremos.

关键词

Centelleadores de vidrio; iones sin tierras raras; vidrio compuesto con nanocristales de óxidos; metales de transición; perovskita

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