新型硼酸镧铕材料热释光研究突破，环境辐射监测潜力明显

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新型硼酸镧铕材料热释光研究突破，环境辐射监测潜力明显

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.108571

导语
近日，一项关于掺铕硼酸镧（LaB3O6:Eu³⁺）材料的热释光（TL）行为研究取得重要进展。该研究通过创新合成方法与先进仪器联用，揭示了材料在辐射剂量检测中的优异性能，为环境辐射监测提供了新思路。

研究背景

硼酸盐材料因原子序数与人体软组织接近，是理想的辐射剂量检测候选材料。本研究聚焦稀土铕（Eu³⁺）掺杂的硼酸镧，通过优化合成工艺与TL特性分析，探索其在环境辐射监测中的应用潜力。

研究方法

1、材料合成：采用燃烧法合成不同铕掺杂浓度（0.5%-3%）的LaB3O6样品，经900℃烧结获得单相晶体结构。

2、TL特性分析：使用lexsyg Smart TL/OSL系统（配备⁹⁰Sr/⁹⁰Y β源），在565 nm滤光片下记录TL发光曲线，系统研究剂量响应、加热速率效应等关键参数。

重要发现

1、优的掺杂浓度：1% Eu³⁺样品表现出强的TL信号，主峰位于197°C（图1），适合作为剂量敏感峰。

图1. 不同铕掺杂浓度的LaB3O6样品热释光（TL）发光曲线

2、优异的剂量响应：在0.1-20 Gy范围内，TL强度与剂量呈高度线性关系（线性系数0.997），低的检测限低至1.45 mGy（图2）。

图2.LaB3O6:Eu³⁺材料热释光强度与辐照剂量的函数关系。

3、反常加热速率效应：随加热速率从0.5°C/s增至20°C/s，TL强度不降反升（图3），可能与辐射-非辐射跃迁竞争机制相关。

图3. LaB3O6:Eu³⁺材料197°C主峰峰面积随辐照剂量的变化规律。

4、复杂陷阱结构：通过CGCD分析发现，主峰由至少8个子峰组成（图4），陷阱寿命跨度从数小时至数万年，满足不同时间尺度的剂量存储需求。

图4. 经5 Gy β剂量辐照后，LaB3O6:Eu³⁺材料归一化峰面积在10次连续测试循环中的稳定性

应用前景

该材料在环境辐射监测、医疗剂量评估等领域展现潜力：

1、高线性剂量响应确保宽范围检测精度

2、优异的可重复性（10次循环误差<5%）支持长期使用

3、反常加热效应为新型TL机制研究提供模型

仪器关键作用

研究采用lexsyg smart TL/OSL系统的高灵敏度PMT与多滤光片配置，精确捕获TL信号，其程序化温控模块助力揭示加热速率对陷阱动力学的复杂影响，为深度解析材料特性提供技术保障。

结语

此项研究不仅为稀土掺杂硼酸盐材料的TL机制提供新见解，更彰显先进分析仪器在材料科学中的推动作用。未来团队将进一步优化材料稳定性，推动其走向实际应用。