近日，中科院上海光機所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心團隊，基于摻鈰高釓氟氧玻璃，首次實現(xiàn)大尺寸玻璃兼具高密度、高光產(chǎn)額和快衰減等特點。相關成果以“Scintillation and photoluminescence performance of Ce3+-doped high gadolinium oxyfluoride glass for Circular Electron-Positron Collider (CEPC)”為題，發(fā)表在Ceramics International。

閃爍玻璃兼具塑料閃爍體的低成本優(yōu)勢和閃爍晶體的高密度優(yōu)勢。早在上世紀90年代，歐洲核子中心就提出將閃爍玻璃用于大型強子對撞機實驗上的電磁量能器。隨著2012年希格斯粒子在歐洲核子中心被發(fā)現(xiàn)，粒子物理標準模型中的最后一塊拼圖已經(jīng)被找到。為了實現(xiàn)對希格斯粒子和玻色子特性的深入研究和建立新的粒子物理模型，中國科學家提出在中國本土建造 100 km 周長的環(huán)形正負電子對撞機（CEPC）。其中作為高能射線能量轉換介質的閃爍材料需求量高達幾十噸以上，發(fā)展低成本大尺寸快閃爍玻璃是建設的關鍵，也是國際上的共識。

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圖1 (a) SBAGF玻璃實物圖，(b) SBAGF玻璃和BGO 晶體在137Cs (662 keV) 放射源下的能譜，(c) SBAGF玻璃的閃爍衰減曲線

2023年6月，研究團隊和中國科學院高能物理研究所等單位合作研制新型高密度閃爍玻璃。通過調控玻璃組成，優(yōu)化還原制備工藝，研究團隊制備了閃爍性能優(yōu)異的大尺寸（4 cm×4 cm×1 cm）摻鈰高釓氟氧玻璃（SBAGF），玻璃密度達到5.83 g/cm3，γ射線（137Cs）照射下光產(chǎn)額達到1198 ph/MeV，能量分辨率為33.0%。其中，閃爍衰減時間存在快慢兩個分量，分別為112 ns (3.31%)和1366 ns (96.69%)。該研究表明摻鈰高釓氟氧玻璃有可能成為CEPC高能射線探測的玻璃閃爍體材料。

相關鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.03.105