Lexsyg釋光探測器 | 在材料表征科研領(lǐng)域應(yīng)用分享

新型AlN陶瓷紫外線劑量測定研究突破：lexsyg儀器助力精確捕捉太陽光與X射線輻照差異

文章來源：https://doi.org/10.2478/lpts-2021-0001

隨著紫外線（UV）輻射對人體健康的影響日益受到關(guān)注，開發(fā)高靈敏度的紫外線劑量材料成為科研熱點(diǎn)。近期，拉脫維亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《AlN+Y?O?陶瓷對太陽光與X射線輻照的熱釋光響應(yīng)》研究中取得重要進(jìn)展，揭示了氮化鋁（AlN）陶瓷在紫外線劑量測定中的潛力，而實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)正是通過Freiberg Instruments的lexsyg research TL/OSL Reader精確獲取。

研究背景

AlN陶瓷因?qū)捊麕?/span>特性、高熱釋光（TL）響應(yīng)及與人體皮膚相似的紫外吸收譜，被視為理想的紫外線劑量材料。然而，其TL信號在室溫下衰減快、輻照源差異對TL特性的影響機(jī)制尚不明確。為此，研究團(tuán)隊(duì)利用lexsyg TL/OSL Reader結(jié)合X射線與自然太陽光輻照，系統(tǒng)分析了AlN陶瓷的TL特性差異。

重要發(fā)現(xiàn)：太陽光與X射線輻照的TL特性對比

通過lexsyg儀器的高靈敏度光電倍增管（PMT）與光譜儀聯(lián)用，研究團(tuán)隊(duì)捕捉到兩類輻照下TL信號的明顯差異：

1、TL曲線溫度偏移

X射線輻照：TL峰出現(xiàn)在400 K附近，曲線較窄（圖1a）。

太陽光輻照：TL峰向高溫區(qū)偏移50 K至450 K，且峰形更寬（圖1b）。

原因：太陽光中的可見光（>450 nm）通過光激勵釋放淺陷阱電荷，導(dǎo)致低溫區(qū)TL信號減弱，同時(shí)輻照過程中樣品升溫（約30 K）進(jìn)一步影響峰位。

圖1. AlN+Y2O3復(fù)合材料在1) X射線與2) 太陽光輻照后的TL曲線

2、TL光譜選擇性抑制

X射線輻照：TL光譜包含紫外（400 nm）、藍(lán)光（480 nm）和紅光（600 nm）波段（圖8a），與材料本征缺陷及Mn雜質(zhì)相關(guān)。

太陽光輻照：紫外波段被明顯抑制（圖8b），因大氣層吸收導(dǎo)致地面太陽光波長>290 nm，無法有效激發(fā)AlN的紫外發(fā)光中心。

圖2. AlN+Y2O3復(fù)合材料在以下輻照條件下的歸一化TL發(fā)射光譜：1）X射線輻照20秒2) 無濾光片太陽光輻照10分鐘；3) X射線發(fā)光（XL）光譜（所有光譜測量溫度：400 K）

lexsyg儀器的關(guān)鍵作用

實(shí)驗(yàn)通過lexsyg Reader集成的X射線源與光學(xué)刺激模塊實(shí)現(xiàn)多場景模擬：

精確控制：X射線輻照參數(shù)（40 kV, 0.5 mA）與加熱速率（1 K/s）確保實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性。

光譜解析：聯(lián)用Andor光譜儀與極低損耗光纖，實(shí)時(shí)獲取TL發(fā)射光譜

光激勵驗(yàn)證：利用ZHS16濾光片（>450 nm）驗(yàn)證太陽光可見部分對TL信號的破壞效應(yīng)（圖3），證實(shí)光激勵導(dǎo)致TL信號損失40%。

圖3. TL發(fā)光曲線，1)照射太陽光10分鐘后， 2)照射10分鐘+ 10分鐘太陽光OS(通過ZHS16過濾器照射)后。

應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

研究表明，AlN陶瓷在水處理滅菌（254 nm紫外監(jiān)測）和空間紫外線劑量測定中潛力突出。然而，其TL信號在24小時(shí)內(nèi)衰減達(dá)30-50%，需通過濾光片屏蔽可見光干擾，并配合lexsyg儀器的快速檢測功能實(shí)現(xiàn)即時(shí)分析。

結(jié)語
此項(xiàng)研究不僅為AlN陶瓷的劑量學(xué)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，更展示了lexsyg research在復(fù)雜輻照環(huán)境下的高精度檢測能力。未來，該儀器或?qū)⒊蔀椴牧先毕莘治雠c輻射劑量監(jiān)測領(lǐng)域的重要工具。