中國粉體網(wǎng)訊  當我們?nèi)メt(yī)院體檢時，醫(yī)生通過CT機就可以了解我們體內(nèi)的病變信息，這個過程離不開神奇的閃爍體材料。

圖1 閃爍體材料在醫(yī)學成像的應用 （圖源：中科院上海硅酸鹽研究所）

其主要工作原理就是將X射線透過目標，到達位于光耦探測器前端的閃爍體，閃爍體將攜帶樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的X射線轉(zhuǎn)換成可以被CCD圖像傳感器接收的可見光。

圖2 X射線探測器示意圖（圖源：Nature）

換句話說，閃爍體材料是一種能將入射在其上的高能射線（X / γ射線）或帶電粒子轉(zhuǎn)換為紫外或可見光的能量轉(zhuǎn)換體。

圖3 閃爍體材料轉(zhuǎn)換機理 （圖源：中科院上海硅酸鹽研究所）

一般可以將閃爍體材料的發(fā)光機制分為：轉(zhuǎn)換、運輸、發(fā)光三個階段。

在轉(zhuǎn)換階段，閃爍體材料吸收射線并生成高能的電子或空穴，通過與聲子及其他電子相互作用，生成低能電子或空穴；在運輸階段，部分低能電子或者空穴通過非輻射復合的方法損失能量，剩余電子或空穴結(jié)合為電子-空穴對，或被發(fā)光中心俘獲。在最后的發(fā)光階段，電子-空穴對和發(fā)光中心退激發(fā)，并通過輻射復合的方式釋放出紫外或者可見光。

圖4 閃爍體材料發(fā)光機制三階段（圖源：發(fā)光學報）

1895年，德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線并拍攝了人類歷史上第一張X射線照片，使得鎢酸鈣成為世界上第一種閃爍體材料。

圖5 德國物理學家倫琴和X射線照片（圖源：中國核技術網(wǎng)）

經(jīng)過百余年的發(fā)展，閃爍體材料的物質(zhì)形態(tài)與結(jié)構(gòu)不斷豐富，包含有機閃爍體與無機閃爍體兩大類。

圖6 閃爍體材料的種類

在傳統(tǒng)器件中，晶體是常見的閃爍材料形式，而近些年來，透明陶瓷的快速發(fā)展，突破了氣孔、雜質(zhì)相等光散射源的限制，實現(xiàn)了陶瓷作為閃爍體材料的應用。

圖7 陶瓷中的各種散射光源（圖源：中科院上海硅酸鹽研究所）

兼具穩(wěn)定物理化學性能與優(yōu)異閃爍性能的透明閃爍陶瓷成為新一代高性能閃爍體材料重要發(fā)展方向之一。

圖8 閃爍陶瓷材料（圖源：上海爍杰）

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/梧桐）

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