AM：基于堆叠闪烁体的多光谱 X 射线成像，具有 570 nm 吸收-发射偏移的量子切割钙钛矿闪烁体
新春快乐，今天给大家分享的是Adv. Mater.上的文章“Stacked Scintillators Based Multispectral X-Ray Imaging Featuring Quantum-Cutting Perovskite Scintillators With 570 nm Absorption-Emission Shift”
【摘要】
传统的能量整合 X 射线成像系统依靠总 X 射线强度进行图像对比，忽略了能量特定的信息。最近开发的多层堆叠闪烁体已实现多光谱、大面积平板 X 射线成像 (FPXI)，增强了材料鉴别能力。然而，增加层数会导致相互激发，这可能会影响 X 射线能量的准确鉴别。通过提出一种利用稀土离子掺杂量子切割闪烁体作为顶层的新型设计策略来解决此问题。这些闪烁体通过能量转移创建新的发光中心，导致吸收-发射偏移显著增大，并有可能使光致发光量子产率 (PLQY) 翻倍并增强光输出。为了验证这一概念，开发了一种三层堆叠闪烁体探测器，使用镱离子 (Yb3+) 掺杂的 CsPbCl3 钙钛矿纳米晶体 (PeNC) 作为顶层，可提供超过 100% 的高 PLQY 和 570 nm 的显著吸收-发射偏移。这种配置，CsAgCl2 和 Cs3Cu2I5 分别作为中间层和底层，确保了不重叠的光吸收和放射发光 (RL) 发射光谱。通过计算每层吸收特定 X 射线能量的最佳厚度，探测器在各个能带上显示出明显的吸收差异，从而增强了对具有相似密度的材料的识别。
图 1. 基于堆叠闪烁体探测器的大面积多光谱 FPXI 系统示意图。
图 2. 量子切割 Yb3+ 掺杂 CsPbCl3 NCs 的合成与表征。
图 3. 基于量子切割 0.22 mol% Yb3+ 掺杂 CsPbCl3 NCs 闪烁体的 RL 特性和 X 射线成像性能。
图 4. 基于量子切割三层堆叠闪烁体探测器的多能量 X 射线成像。
【结论】
综上所述，我们开发了一种基于量子切割Yb3+离子掺杂CsPbCl3 PeNCs的新型多能X射线探测器。该探测器的顶层具有显著的570nm吸收-发射偏移，中层和底层具有基于STEs的CsAgCl2和Cs3Cu2I5。这种设计确保了光吸收和RL发射光谱不重叠，有效地防止了堆叠闪烁体中的相互激发问题。通过计算和优化三层吸收特定X射线能量的厚度，我们的探测器在各个能带上具有明显的吸收差异，从而实现了对密度相似的材料的更精确识别。我们期待这项工作能够促进多能X射线成像在材料鉴定、医疗诊断和安全检查领域的进一步发展。
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原文DOI： 10.1002/adma.202416360
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