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 clave de conversión en la detección e imagen de radiación de alta energía, desempeñan un papel insustituible en campos como la imagen médica, la inspección de 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 sobresaliente, enfrentan desafíos como el alto costo de las materias primas y los espectros de emisión estrechos. Los centelleadores de vidrio inorgánico activados sin tierras raras, con ventajas como fuentes de activación amplias, emisión de banda ancha y fuerte adaptabilidad ambiental, se han convertido en el foco de investigación de una nueva generación de materiales para detección de radiación. Este artículo revisa sistemáticamente el mecanismo de luminiscencia y los avances más recientes en estos materiales, y explora en profundidad los principales sistemas de materiales, incluidos los dopados con iones de metales de transición (como Mn²⁺, Cu⁺, Sn²⁺), el vidrio compuesto con nanocristales de óxidos y los nuevos vidrios tipo perovskita (a base de plomo, manganeso y cobre). Se presentan estrategias innovadoras en la transferencia de energía de sensibilización, el control de la cristalización in situ, la ingeniería de la coordinación de halógenos y la fabricación de matrices de fibra óptica, con avances significativos en indicadores clave de rendimiento, como el aumento del rendimiento luminoso (hasta un 425% en comparación con BGO), la superación de la resolución espacial y el rendimiento contra la atenuación térmica (mantenimiento del 63% de la intensidad a 573 K). Además, se señalan desafíos actuales como la brecha entre el rendimiento luminoso y las expectativas teóricas, el conflicto entre la alta tasa de cristalización y la uniformidad óptica, la estabilidad insuficiente bajo irradiación a largo plazo y la sustitución de la toxicidad del plomo. Las investigaciones futuras deberían centrarse en el control estructural multinivel, la ingeniería de defectos, el diseño sin plomo y las tecnologías de integración de dispositivos, para promover la aplicación práctica de los centelleadores de vidrio sin tierras raras en imágenes médicas avanzadas, pruebas industriales no destructivas y detección en entornos extremos.

关键词

centelleadores de vidrio;iones no tierras raras;vidrio compuesto con nanocristales de óxidos;motores de transición;perovskita

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