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Lead-Free Metal Halide Scintillator Materials for Imaging Applications.
Sci China Inf Sci, 2024, vol.67, iss.8: 181401, doi: 10.1007/s11432-024-4057-0
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高能辐射探测与成像技术在高能物理研究、医学成像和工业监测等领域具有重要应用。目前市场上应用的传统无机闪烁体在制备时通常需要高温和高真空的条件，存在工艺复杂、制备条件苛刻，光产率较低以及难以实现柔性等问题。近年来，钙钛矿结构的金属卤化物由于其能量转换效率高、波长和响应时间可调、制备成本低等优点，在新型闪烁体材料研究领域引起了极大关注。但该类材料仍存在铅毒性及斯托克斯位移小导致的自吸收等问题。基于此，非铅金属卤化物具有毒性低、稳定性强、斯托克斯位移大等特点，在高能辐射的间接探测和成像中表现出巨大潜力。本文总结了近五年非铅金属卤化物闪烁体材料和X射线成像的研究进展，系统讨论了以自陷激子发光和离子发光为主的辐射发光机制（如图1所示）、以离子掺杂和晶体场调控为主的设计策略，列举分析了具有代表性的非铅金属卤化物闪烁体的关键性能参数（辐射波长、光产率、空间分辨率、检测极限），归纳了材料物态特点及对应的制备方法。![]()
图1：非铅金属卤化物闪烁体辐射发光机制
面对闪烁体成像器件面临的大面积柔性化需求及成像器件中光串扰引起的分辨率下降的挑战，本文对比讨论了无机闪烁体-聚合物复合薄膜、玻璃化闪烁体陶瓷以及结构化的闪烁体薄膜的设计原理和制备策略，包括发展新的闪烁体制备策略和后处理工艺以增强闪烁体膜的透光性、设计复合微纳光学结构增强局域和耦合光输出能力以提高器件的光产率与成像分辨率等（如图2所示）。![]()
图2：结构化闪烁体薄膜提高成像分辨率
本文最后对非铅金属卤化物闪烁体成像的重点问题和发展趋势进行了总结和展望，包括从辐射发光物理机制入手开发具有高辐射发光效率的新型闪烁体材料、发展新策略解决复合膜中的微观界面问题以提高闪烁体膜的透过率、优化器件微纳结构以提高器件效率等。相关阅读
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