银掺杂硼酸钠玻璃的辐射光致发光特性研究：发光中心贡献机制与剂量传感应用

本研究针对辐射剂量测量领域对新型材料的迫切需求，探索了银(Ag)掺杂硼酸钠(SB)玻璃的辐射光致发光(RPL)特性。通过熔融淬火技术制备不同浓度Ag掺杂样品，结合稳态/时间分辨光致发光(PL)光谱分析，发现X射线辐照后产生的600-700 nm宽发射带源于Ag2+和团簇中心，其2 μs寿命特征及225°C热增强效应为开发高灵敏度辐射剂量计提供了新思路。

　　

在辐射探测领域，开发具有高灵敏度、稳定性的新型剂量计材料始终是研究热点。虽然银掺杂磷酸盐玻璃等材料已实现商业化应用，但对硼酸盐体系的研究仍存在明显空白。这种现状促使研究人员将目光投向化学稳定性优异、制备成本低的硼酸钠(SB)玻璃体系。传统认知中，SB玻璃更多展现热释光特性，其辐射光致发光(RPL)行为，特别是银掺杂后的性能调控机制尚属未知领域。

由圣保罗研究基金会资助的研究团队在《Optical Materials》发表的工作，系统揭示了Ag掺杂SB玻璃的RPL特性。研究采用熔融淬火技术制备0.0-2.5 wt%梯度掺杂样品，通过X射线辐照诱导发光中心，结合340 nm激发的稳态/时间分辨PL光谱分析，首次阐明该材料的剂量响应规律与发光机制。关键实验技术包括：不同剂量X射线辐照处理、变温PL光谱测试、寿命衰减曲线拟合，以及掺杂浓度梯度设计。

实验结果揭示多重发现：

1. 光谱特征：未辐照样品显示400-500 nm本征发光，X射线处理后新增500-900 nm宽谱带，差谱分析确认600-700 nm为RPL特征峰。
2. 浓度效应：2.0% Ag掺杂样品展现最高灵敏度，证实掺杂浓度与RPL强度的非线性关系。
3. 发光机制：2 μs长寿命组分与Ag²⁺及团簇中心相关，区别于ns级短寿命本征发光。
4. 热稳定性：225°C热处理可增强RPL信号，而500°C导致发光中心分解，为材料退火工艺提供参考。

研究结论：
该工作不仅填补了SB玻璃RPL研究的空白，更通过Ag掺杂工程实现了三大突破：

1. 证实SB玻璃作为RPL材料的可行性，拓宽了辐射探测材料选择范围；
2. 建立Ag²⁺与团簇中心的协同发光模型，为理解复杂发光体系提供新视角；
3. 开发的2.0% Ag掺杂样品展现出剂量线性响应，具备实际应用潜力。

这项由Caroline Fernandes、Go Okada等学者完成的研究，通过多尺度表征揭示了Ag-SB玻璃的构效关系，其发现对发展新型固体剂量计具有指导意义。特别是热增强效应的发现，为后续开发可重复读数的辐射传感器开辟了路径。未来研究可进一步探索材料微观结构与发光性能的关联，优化热处理工艺以提升材料性能稳定性。