退火温度对溶胶-凝胶法合成Ce3+掺杂Y2SiO5纳米材料闪烁性能的影响研究

本研究针对稀土掺杂纳米闪烁体(Y2SiO5:Ce3+)制备工艺优化难题，通过系统考察800-1250°C退火温度对溶胶-凝胶法制备纳米材料的影响，发现1250°C退火样品具有最优闪烁性能（光产额27000±5400 ph/MeV，衰减时间54±1.4 ns），为开发高性能辐射探测器提供了关键工艺参数。

　　

在辐射探测和医学成像领域，稀土掺杂无机闪烁体材料始终是研究热点。其中，Ce³⁺掺杂钇硅酸盐(Y₂SiO₅)因其高密度、非吸湿性和快速衰减特性备受关注。然而传统单晶制备方法存在成本高、周期长等瓶颈，而纳米材料制备又面临结晶度与缺陷控制的挑战。针对这一关键问题，研究人员通过溶胶-凝胶法这一低温合成工艺，系统探索了退火温度对材料性能的调控规律。

研究团队采用核仪器谱仪系统，结合¹³⁷Cs放射源和XP2020Q光电倍增管，通过比较法测定光产额；运用Thomas-Bollinger方法分析闪烁动力学；采用²²Na正电子源测量符合时间分辨率。

【Scintillation light yield and energy resolution】
通过脉冲高度谱分析发现，1250°C退火样品光产额达27000±5400 ph/MeV，较800°C样品提升近3倍。能量分辨率测试显示高温退火可显著降低缺陷密度。

【Conclusion】
研究证实退火温度通过调控结晶完整性直接影响材料性能：低于950°C时存在非辐射复合中心；1050°C以上形成单斜相结构；1250°C样品兼具高光产额和快衰减特性（54±1.4 ns）。该成果为开发低成本、高性能纳米闪烁体提供了工艺标准，在PET成像和辐射监测领域具有重要应用价值。

值得注意的是，这是首次系统研究退火温度对纳米Y₂SiO₅:Ce³⁺闪烁性能的影响。作者Billel Zahra等提出的温度-性能关系模型，不仅解决了纳米材料结晶度与缺陷控制的矛盾，还为其他稀土掺杂纳米闪烁体的制备提供了方法论参考。研究采用的溶胶-凝胶法与传统单晶生长工艺相比，大幅降低了生产成本和设备要求，具有显著的工业化应用前景。论文发表于《Applied Radiation and Isotopes》，为辐射探测材料领域提供了重要的基础数据和技术路线。