導讀：近年來，閃爍玻璃在生活和科研中得到廣泛應用。其中，Ce³⁺摻雜閃爍玻璃具有較好的閃爍性能，受到了國內(nèi)外研究者們的廣泛關注。近期，中科院高能物理研究所錢森研究員發(fā)表了題為“Ce³⁺摻雜閃爍玻璃的研究進展”綜述，根據(jù)Ce³⁺摻雜不同玻璃基質(zhì)分類，對Ce³⁺摻雜閃爍玻璃的光學透過率、光產(chǎn)額、衰減時間、抗輻照特性等性能進行了介紹，并詳細分析了其性能提升手段、應用和未來發(fā)展方向。

摻雜Ce³⁺的閃爍玻璃由于其穩(wěn)定、出色的發(fā)光性能而廣泛應用在安檢、醫(yī)學成像、高能物理等領域。相較于傳統(tǒng)的閃爍晶體，閃爍玻璃成本低廉、制作工藝簡單且組成連續(xù)可調(diào)，是閃爍材料的良好選擇。其發(fā)光閃爍機理如圖1所示，高能粒子與閃爍材料通過光電效應和康普頓散射效應發(fā)生多步相互作用。大量高能電子-空穴對在導帶和價帶中產(chǎn)生和熱退激，并在材料中遷移。在材料的禁帶中，電荷載流子可能會引入相當大的遷移延遲并被重新捕獲。最后，發(fā)光中心連續(xù)捕獲電子和空穴并通過輻射躍遷從而產(chǎn)生閃爍光。

 

圖1. Ce³⁺中心的能級躍遷機理

1. Ce³⁺摻雜閃爍玻璃研究現(xiàn)狀

Ce³⁺摻雜的閃爍材料種類不斷地被拓展和豐富。根據(jù)玻璃基質(zhì)的不同，可以分為氧化物玻璃、鹵化物玻璃和微晶玻璃三種。

1.1 Ce³⁺摻雜氧化物玻璃

硼酸鹽玻璃（B系列）是以B2O3為網(wǎng)絡形成體的玻璃。其優(yōu)勢在于適合各種元素摻入，穩(wěn)定性好，熔點不高，對稀土溶解能力強，制備工藝簡單等，但同時面臨出射光強度低的困境。表1給出了Ce³⁺摻雜硼酸鹽閃爍玻璃的基本性能參數(shù)，針對密度低、發(fā)射峰波長小等缺陷，研究者們提出加入WO3、La2O3等重金屬元素提高密度、加入離子半徑較小的元素使得發(fā)射峰產(chǎn)生紅移。

表1.Ce³⁺ 摻雜硼酸鹽玻璃的性能參數(shù)