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

輻射監(jiān)測新利器：lexsyg儀器解鎖鎂硼酸鹽材料的劑量計(jì)潛能

用于光釋光劑量測定的Ce3?和Li?共摻硼酸鎂玻璃陶瓷的研制

文章來源：https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117847

引言：輻射測量的“隱形守護(hù)者"

在醫(yī)療放療、核工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，輻射劑量的精確測量直接關(guān)系到人體安全和設(shè)備可靠性。近期，京都大學(xué)與瑞士保羅·謝勒研究所聯(lián)合發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究，開發(fā)出一種基于鈰（Ce3?）和鋰（Li?）共摻雜鎂硼酸鹽玻璃陶瓷的新型光學(xué)刺激發(fā)光（OSL）劑量計(jì)材料。研究團(tuán)隊(duì)通過lexsyg smart reader（高精度OSL測量系統(tǒng)）驗(yàn)證了材料的優(yōu)異性能，為未來輻射監(jiān)測技術(shù)提供了全新方向。

一、為什么選擇鎂硼酸鹽？

鎂硼酸鹽（MgB?O?）因其低有效原子序數(shù)和高中子俘獲效率，被視為理想的劑量計(jì)基材。然而，傳統(tǒng)材料存在信號衰減快、靈敏度不足的缺陷。
研究突破：通過Ce3?和Li?共摻雜，材料的光學(xué)刺激發(fā)光信號強(qiáng)度與商用Al?O?:C材料相當(dāng)，且合成工藝更可控。

圖1. 通過燃燒合成制備的MgB4O7:Ce3+-Li+樣品(~2.0 mg)、MgB4O7:Ce3+-Li+ GC700樣品(4.1 mg)和商業(yè)Al2O3:C (6.4 mg)的OSL強(qiáng)度之間的比較。

二、lexsyg儀器如何賦能研究？

為驗(yàn)證材料性能，研究團(tuán)隊(duì)采用玻璃陶瓷法（GC法）制備樣品，并通過以下步驟完成關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)：

樣品制備：將鎂硼酸鹽玻璃在600°C至850°C下熱處理，形成不同晶化程度的玻璃陶瓷（GC750、GC800等）。

結(jié)構(gòu)分析：借助X射線衍射（XRD）和掃描透射電鏡（STEM）確認(rèn)晶體結(jié)構(gòu)與元素分布。

性能驗(yàn)證：使用lexsyg smart reader對樣品進(jìn)行OSL信號測量，精確捕捉材料在β射線輻照后的發(fā)光特性。

儀器價(jià)值：lexsyg系統(tǒng)的高靈敏度和穩(wěn)定性，幫助研究人員發(fā)現(xiàn)GC750和GC800樣品在10小時內(nèi)信號衰減率極低，為實(shí)際應(yīng)用提供了可靠數(shù)據(jù)支撐。

三、研究結(jié)論：新材料如何改變行業(yè)？

通過lexsyg儀器的精確測量，研究團(tuán)隊(duì)得出以下結(jié)論：

信號穩(wěn)定性：GC750和GC800樣品在紫外-藍(lán)色光譜范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的OSL信號，且輻照后10小時內(nèi)信號衰減率只有為0.5%/小時（見圖1）。

應(yīng)用潛力：材料的高穩(wěn)定性和低衰減特性，使其適用于長期輻射監(jiān)測場景（如核電站、醫(yī)療設(shè)備校準(zhǔn)）。

優(yōu)化方向：通過減少淺陷阱或預(yù)熱處理，可進(jìn)一步提升材料性能。

圖2. 所有GC樣品的OSL信號的衰減曲線。

四、未來展望：lexsyg與科研的深度結(jié)合

這項(xiàng)研究不只為輻射劑量計(jì)材料開發(fā)提供了新思路，也驗(yàn)證了lexsyg儀器在復(fù)雜OSL測量中的重要價(jià)值——從實(shí)驗(yàn)室研究到工業(yè)落地，高精度儀器始終是技術(shù)突破的“幕后功臣"。

行業(yè)應(yīng)用場景：

醫(yī)療領(lǐng)域：放療劑量實(shí)時監(jiān)控

工業(yè)領(lǐng)域：核設(shè)施輻射安全評估

環(huán)境監(jiān)測：放射性污染長期追蹤