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近日，澳門科技大學材料科學與工程研究院李良教授團隊與哈爾濱工程大學任晶教授團隊在自校準溫度傳感與X射線探測領域取得重要進展。研究成果以“Dual-purpose CsPbBr3 and Eu3+ codoped glass for self-calibrated temperature sensing and X-rays detection”為題發(fā)表在國際知名期刊《Ceramics International》上。澳門科技大學為該論文第一單位，李良教授/任晶教授為共同通訊作者。今天小卓為大家分享該研究成果，希望對您的科學研究或工業(yè)應用帶來一些靈感和啟發(fā)。
應用方向：鈣鈦礦玻璃、溫度傳感、X射線探測、非接觸式測量
在X射線成像應用中，能夠同時自校準溫度和輻射劑量的閃爍體材料具有重要意義，尤其是在條件多變的環(huán)境中。傳統(tǒng)測量方法往往依賴于單一波段發(fā)射強度的變化，需要額外的校準程序來保證測量精度。而采用熒光強度比（FIR）的傳感器可以有效應對環(huán)境因素導致的光強變化，為非接觸式測量提供了一種可靠方案。
圖1. CsPbBr3/Eu3+共摻雜樣品的溫度依賴性(a) PL和(c) XEL光譜以及(b) PL和(d) XEL對應的熒光強度比FIR（ICsPbBr3/IEu3+）指數(shù)擬合圖。
近日，李良教授/任晶教授團隊設計了一種新型的CsPbBr3納米顆粒（NPs）和稀土離子Eu3+共摻雜的玻璃材料，用于溫度傳感和X射線劑量檢測。該材料利用CsPbBr3和Eu3+的非熱耦合綠光和紅光發(fā)射的熒光強度比作為自校準指標，實現(xiàn)了對溫度和X射線劑量的雙重自校準。
研究團隊通過對比CsPbBr3或Eu3+單獨摻雜和共摻雜玻璃的光致發(fā)光（PL）與X射線激發(fā)發(fā)光（XEL）特性，揭示了CsPbBr3和Eu3+之間的能量轉移現(xiàn)象。實驗表明，CsPbBr3的發(fā)光強度隨溫度升高顯著降低，而Eu3+的發(fā)光強度受溫度影響較小，二者均表現(xiàn)出熱激活過程的特征。此外，Eu3+對X射線的響應更為顯著，其XEL強度隨劑量率的增加呈現(xiàn)出更高的增長速率。
圖2.CsPbBr3/Eu3+共摻雜玻璃的XEL機理示意圖
圖3.(a) CsPbBr3/Eu3+共摻雜樣品的X射線劑量率相關XEL譜；(b)雙波段輻射強度隨劑量率的變化。
團隊進一步研究了CsPbBr3和Eu3+的非熱耦合雙峰發(fā)射的FIR與溫度和X射線劑量率的關系。結果表明，F(xiàn)IR與溫度呈指數(shù)關系，而與X射線劑量率呈三次多項式關系。這一發(fā)現(xiàn)首次展示了利用CsPbBr3和稀土離子的FIR實現(xiàn)X射線劑量自校準的可能性。
該研究不僅為非接觸式溫度和輻射劑量測量提供了新的思路，還為開發(fā)高性能閃爍體材料奠定了基礎，有望在高溫多色X射線成像等領域得到應用。
關于此文章的更多細節(jié)請點擊以下原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.01.270
配置推薦：
文中CsPbBr3和Eu3+共摻雜玻璃的X射線激發(fā)發(fā)光（XEL）測試，采用的是閃爍體性能測試系統(tǒng)，配備X射線管。該設備組合可用于研究新型閃爍體材料的發(fā)光特性。
下圖為李良教授/任晶教授團隊使用的熒光光譜儀及相關設備，主要用于新型光電材料與器件的研究。
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