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Lexsyg釋光探測(cè)器 ||在材料表征科研領(lǐng)域應(yīng)用分享

更新時(shí)間:2025-03-25點(diǎn)擊次數(shù):603

Lexsyg釋光探測(cè)器 ||在材料表征科研領(lǐng)域應(yīng)用分享

新型摻銀晶體問世!中子檢測(cè)靈敏度提升,輻射劑量測(cè)定進(jìn)入新紀(jì)元

探索 Ag 摻雜 Li?B?O?單晶:OSL 特性與中子探測(cè)敏感度

img1 

在核電站泄漏監(jiān)測(cè)、病癥放療劑量校準(zhǔn)等場(chǎng)景中,中子檢測(cè)的精確度直接關(guān)系生命安全。傳統(tǒng)熱釋光材料因熱淬滅效應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)失真,這一困局終被打破——印度Bhabha原子研究中心新研發(fā)的摻銀四硼酸鋰(LTB:Ag)單晶,結(jié)合德國(guó)Freiberg Instrumentslexsyg TL/OSL智能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了中子檢測(cè)靈敏度與量程的雙重突破!

01 材料升級(jí):會(huì)"呼吸"的晶體誕生記

研究團(tuán)隊(duì)采用梯度控溫Czochralski法,在氬氣保護(hù)下成功培育出直徑25mmLTB:Ag單晶(圖1)。XPS能譜證實(shí),Ag?通過4d→5s電子躍遷形成發(fā)光中心,其270 nm紫外發(fā)射峰強(qiáng)度較傳統(tǒng)材料提升3倍。這種類人體組織等效特性(Zeff=7.3),使其在穿戴式劑量計(jì)開發(fā)中占鰲頭。

img2 

1. LTB:Ag單晶

02 lexsyg系統(tǒng):看不見的精密之手

實(shí)驗(yàn)全程采用lexsyg Research TL/OSL Reader完成重要檢測(cè):
1458 nm藍(lán)光LED陣列實(shí)現(xiàn)非接觸式光學(xué)激發(fā)
2 配備Hoya U-340+Schott BG39復(fù)合濾光系統(tǒng)
3)光子計(jì)數(shù)型PMT探測(cè)器靈敏度達(dá)10?1? W
該系統(tǒng)"冷讀取"模式,規(guī)避了傳統(tǒng)熱釋光檢測(cè)的熱擾動(dòng)誤差,使0.1 mGy級(jí)極低劑量檢測(cè)成為可能(圖2,3)。

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2. (a) PL激發(fā)和發(fā)射光譜(b)LTB:Ag的放射發(fā)光光譜。

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3. 0.1Gy1KGy范圍內(nèi)不同劑量在固定時(shí)間間隔的時(shí)間積分OSL強(qiáng)度。

03 性能炸裂:中子場(chǎng)的"火眼金睛"

lexsyg系統(tǒng)加持下,LTB:Ag展現(xiàn)出驚人特性:
1)中子特異性響應(yīng):通過硼橡膠屏蔽技術(shù),成功分離γ射線本底(圖4
2)超寬動(dòng)態(tài)范圍:熱中子注量3×10?-3×10? n/cm2內(nèi)線性響應(yīng)
3)快速衰減特性:藍(lán)光激發(fā)10秒即可獲取95%信號(hào)量
對(duì)比商用Al?O?:C材料,其中子靈敏度提升8倍,且無(wú)需復(fù)雜轉(zhuǎn)換層。

img5 

4. LTB:Ag樣品在暴露于3 *108中子流后的OSL曲線(虛線)以及γ背景(實(shí)線)。小圖顯示了根據(jù)不同注量的固定時(shí)間間隔的曲線計(jì)算的時(shí)間積分OSL強(qiáng)度;

04 產(chǎn)業(yè)落地:從實(shí)驗(yàn)室到手術(shù)室

研究團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)三項(xiàng)應(yīng)用驗(yàn)證:
1)放療實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):利用LTB:Ag的瞬態(tài)響應(yīng)特性開發(fā)體內(nèi)探測(cè)器
2)中子成像板:基于190 nm波長(zhǎng)差實(shí)現(xiàn)微米級(jí)空間分辨率
3)核廢料監(jiān)測(cè):lexsyg系統(tǒng)遠(yuǎn)程讀取功能保障人員安全

 


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