閃爍材料是可被特種射線如X射線、γ射線、中子等激發(fā)產(chǎn)生紫外或可見光的功能材料，具備優(yōu)異的輻射探測能力，可用于石油資源勘探、醫(yī)學(xué)影像、工業(yè)探傷等領(lǐng)域。
中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所孫承華團(tuán)隊(duì)聚焦于鈣鈦礦等閃爍材料的合成、發(fā)光性能調(diào)控及其在X射線、γ射線、中子、質(zhì)子成像領(lǐng)域的研究并取得系列成果。其中，快中子射線具有更高的能量和極強(qiáng)的穿透能力，使其在檢測大型和高密度設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和低密度缺陷方面發(fā)揮重要作用，但快中子照相技術(shù)的分辨率難以提升，是阻礙快中子成像技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸。
近日，該團(tuán)隊(duì)通過一步無溶劑熔融淬火方法，開發(fā)出混合金屬鹵化物高透明玻璃態(tài)閃爍屏(BTPP)1.8(HTPP)0.2MnBr4，將快中子成像的空間分辨率由2.56 lp mm-1提高到5 lp mm-1，為目前報(bào)道的最高數(shù)值。這一閃爍屏的透過率超過70%，光致發(fā)光量子產(chǎn)率達(dá)85.54%，光輸出是同等厚度ZnS(Ag):PP商用閃爍屏的3倍。溫度依賴的X射線衍射、光致發(fā)光和第一性原理分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算揭示了不透明多晶態(tài)和透明玻璃態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)換機(jī)制，明晰了玻璃態(tài)的形成機(jī)制歸因于三苯基鏻的高空間位阻以及快速淬滅處理導(dǎo)致的分子隨機(jī)排列凍結(jié)的共同作用。
這一制備策略易于制備大面積閃爍屏，具備形狀可控、韌性良好等特征，為替代傳統(tǒng)快中子閃爍屏奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，上述工作提高了快中子成像的適用性，有望推進(jìn)快中子成像在大型設(shè)備無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。該工作由理化所和中國原子能科學(xué)研究院合作完成。
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(BTPP)1.8(HTPP)0.2MnBr4透明閃爍屏的表征和結(jié)晶轉(zhuǎn)變
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