新型硼酸鑭銪材料熱釋光研究突破，環境輻射監測潛力明顯

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新型硼酸鑭銪材料熱釋光研究突破，環境輻射監測潛力明顯

文章來源：http://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.108571

導語
近日，一項關於摻銪硼酸鑭（LaB3O6:Eu³⁺）材料的熱釋光（TL）行為研究取得重要進展。該研究通過創新合成方法與先進儀器聯用，揭示了材料在輻射劑量檢測中的優異性能，為環境輻射監測提供了新思路。

研究背景

硼酸鹽材料因原子序數與人體軟組織接近，是理想的輻射劑量檢測候選材料。本研究聚焦稀土銪（Eu³⁺）摻雜的硼酸鑭，通過優化合成工藝與TL特性分析，探索其在環境輻射監測中的應用潛力。

研究方法

1、材料合成：采用燃燒法合成不同銪摻雜濃度（0.5%-3%）的LaB3O6樣品，經900℃燒結獲得單相晶體結構。

2、TL特性分析：使用lexsyg Smart TL/OSL係統（配備⁹⁰Sr/⁹⁰Y β源），在565 nm濾光片下記錄TL發光曲線，係統研究劑量響應、加熱速率效應等關鍵參數。

重要發現

1、優的摻雜濃度：1% Eu³⁺樣品表現出強的TL信號，主峰位於197°C（圖1），適合作為劑量敏感峰。

圖1. 不同銪摻雜濃度的LaB3O6樣品熱釋光（TL）發光曲線

2、優異的劑量響應：在0.1-20 Gy範圍內，TL強度與劑量呈高度線性關係（線性係數0.997），低的檢測限低至1.45 mGy（圖2）。

圖2.LaB3O6:Eu³⁺材料熱釋光強度與輻照劑量的函數關係。

3、反常加熱速率效應：隨加熱速率從0.5°C/s增至20°C/s，TL強度不降反升（圖3），可能與輻射-非輻射躍遷競爭機製相關。

圖3. LaB3O6:Eu³⁺材料197°C主峰峰麵積隨輻照劑量的變化規律。

4、複雜陷阱結構：通過CGCD分析發現，主峰由至少8個子峰組成（圖4），陷阱壽命跨度從數小時至數萬年，滿足不同時間尺度的劑量存儲需求。

圖4. 經5 Gy β劑量輻照後，LaB3O6:Eu³⁺材料歸一化峰麵積在10次連續測試循環中的穩定性

應用前景

該材料在環境輻射監測、醫療劑量評估等領域展現潛力：

1、高線性劑量響應確保寬範圍檢測精度

2、優異的可重複性（10次循環誤差<5%）支持長期使用

3、反常加熱效應為新型TL機製研究提供模型

儀器關鍵作用

研究采用lexsyg smart TL/OSL係統的高靈敏度PMT與多濾光片配置，精確捕獲TL信號，其程序化溫控模塊助力揭示加熱速率對陷阱動力學的複雜影響，為深度解析材料特性提供技術保障。

結語

此項研究不僅為稀土摻雜硼酸鹽材料的TL機製提供新見解，更彰顯先進分析儀器在材料科學中的推動作用。未來團隊將進一步優化材料穩定性，推動其走向實際應用。