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穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀| 雙異質核殼納米晶顯著提高X射線延時3D成像

來源:北京卓立漢光儀器有限公司   2024年05月24日 15:32  

近日,中國計量大學光電學院徐時清教授團隊在低劑量柔性X射線成像技術領域取得重要進展,研究成果以“Dual heterogeneous interfaces enhance X-ray excited persistent luminescence for low-dose 3D imaging”為題發(fā)表在國際著名期刊Nature Communications (2024, 15: 1140)上,并被Nature Communications編輯選為Research Highlight重點推薦。中國計量大學為該論文第一單位,雷磊研究員為第一作者,徐時清教授為通訊作者。

穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀|  雙異質核殼納米晶顯著提高X射線延時3D成像

X射線成像技術具有高穿透特點,已被廣泛應用于醫(yī)學診斷、無損檢測和安檢等領域。與商用平板探測器相比,柔性X射線探測器能夠用于高度彎曲目標物的三維成像,成為當前研究熱點。稀土摻雜氟化物納米材料具有X射線激發(fā)多色余輝發(fā)光特征,適用于柔性X射線探測與延時三維(3D)成像應用,且能夠避免實時X射線輻照產生的熒光信號干擾,但面臨高輻射劑量安全問題與成像技術復雜問題的挑戰(zhàn),因此,開發(fā)高性能X射線激發(fā)稀土余輝發(fā)光(XEPL)材料成為當前亟需解決的關鍵技術瓶頸。

團隊創(chuàng)新性地設計了雙異質核殼界面,不僅能夠抑制激活離子到表面缺陷的能量傳遞過程,降低稀土激活離子無輻射弛豫幾率,還能夠有效降低界面Frenkel缺陷形成能,促進陷阱能級的形成并大幅增強余輝發(fā)光。與NaLuF4:Gd/Dy核納米晶相比,NaYF4@NaLuF4:Gd/Dy@NaYF4異質核殼納米晶的XEPL增強了約40.9倍。這種雙異質核殼結構同樣能夠增強Pr, Er, Tm, Gd, Tb等激活離子的XEPL性能。

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不同結構Dy摻雜納米粒子的XEPL性質對比

團隊還研制出基于Y@Lu/Gd/Tb@Y納米晶的柔性薄膜X射線探測器件,彎曲幅度接近180度,拉伸幅度大于200%, 在300-800 nm范圍內的光透過率大于 90%。采用自主搭建的X射線成像系統(tǒng),在調制傳遞函數(shù)(MTF)值為0.2時的空間分辨率約為17.1 LP mm-1,優(yōu)于多數(shù)報道的鹵化物鈣鈦礦(通常低于10 LP mm-1),與商用CsI (Tl)閃爍體 (≈10 LP mm-1)。在無熱激勵且輻射劑量率為4.5 µGy s-1的條件下, 雙異質核殼納米晶的延時X射線成像質量明顯優(yōu)于核納米晶體系。進一步結合圖像重構技術,實現(xiàn)了電子器件的三維成像。

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X射線延時3D成像

配置推薦

OmniFluo990穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀上配置X射線光源即可實現(xiàn)X射線激發(fā)稀土余輝發(fā)光(XEPL)測試,該系統(tǒng)主要特點如下:

1、滿足國標《X射線衍射儀和熒光分析儀衛(wèi)視防護標準》(GBZ115-2002)的要求的整機設計方案,為實驗安全護航。

2、提供光管控制,輻射表控制功能,無需實驗人員監(jiān)測,即可完成長時間的,復雜的實驗方案。

3、反射和透射式光譜測試可選,預留溫控臺和定制積分球空間,可實現(xiàn)變溫測試和輻射發(fā)光強度測試。

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