Sb3+掺杂Al2O3的发光特性与辐射响应：新型固体剂量计的突破性探索

本文综述了Al2O3在辐射剂量学中的发光调控研究，重点探讨Sb3+作为新型重组中心的潜力。通过溶液燃烧合成法制备材料，证实其α相结构及411-423 nm特征发射带（11 μs寿命），排除了F中心来源。研究发现Sb掺杂显著提升光激励发光（OSL）和热释光（TL）响应，OSL初始强度达未掺杂样品的5倍，TL在3 Gy内呈线性剂量响应，为开发高效固体剂量计提供新思路。

　　

亮点与结论

Al₂O₃发光激活的简要回顾

本部分聚焦于通过掺杂激活剂和敏化剂（而非F型缺陷）调控Al₂O₃发光的策略。排除Al₂O₃:C、Al₂O₃:C,Mg等经典体系，重点梳理了稀土元素（如Eu³⁺、Tb³⁺）和过渡金属（如Cr³⁺）的掺杂效应，为后续Sb³⁺研究提供理论对照。

实验方法

采用溶液燃烧合成法——一种高效制备荧光材料的工艺。以硝酸铝和尿素为原料，通过剧烈放热反应生成Al₂O₃:Sb前驱体，经1050°C煅烧后获得目标产物。该方法优势在于快速、节能且易于控制掺杂浓度。

结果与讨论

X射线衍射（XRD）和拉曼光谱证实：Sb掺杂量≤0.5 mol%时材料保持单一α相，更高浓度则出现γ相杂质。X射线激发下观测到411-423 nm的强发射带（随Sb浓度红移），其11 μs的荧光寿命和热猝灭行为排除了F中心的可能性，明确归属为Sb³⁺的³P₁→¹S₀跃迁。辐射响应测试显示：OSL初始信号强度提升5倍，TL glow曲线呈现高灵敏度线性剂量依赖（0-3 Gy）。

总结与展望

本研究成功将Sb³⁺引入Al₂O₃晶格作为高效重组中心，其快衰减发光（相比35 ms的F中心）特别适合二维OSL剂量计等应用。未来可通过优化Sb浓度和制备工艺进一步提升性能，推动该材料在个人辐射监测领域的实用化。