锰掺杂镁铝硅酸盐与铝锗酸盐复合材料的发光特性及其在辐射成像中的应用研究

本文推荐：研究团队通过传统烧结法合成1% Mn掺杂的镁铝硅酸盐与铝锗酸盐复合材料，系统分析了其光致发光（PL）、辐射发光（RL）及热释发光（TSL）特性。材料在650 nm附近呈现Mn2+/Mn4+的宽峰与锐峰发射，且TSL成像清晰，为开发新型组织等效（Zeff≈7.29）辐射存储磷光体（如CCD兼容成像板）提供了潜在候选。

　　

Highlight

实验方法

以MgCO₃、Al₂O₃、SiO₂、GeO₂和MnO为原料，按Mg₃Al₂Si₃O₁₂和Mg₃Al₂Ge₃O₁₂化学计量比混合，手工研磨后于1100°C烧结5小时。

结果与讨论

图1显示1% Mn掺杂样品（编号1为硅酸盐，编号2为锗酸盐）的实物照片。XRD分析表明样品为复合相而非单一石榴石相（图2a-b）。光致发光（PL）光谱在650 nm处出现Mn²⁺的宽峰和Mn⁴⁺的锐峰（图3），而辐射发光（RL）仅显示宽峰。热释发光（TSL） glow曲线在300°C前呈现多峰结构，暗示材料中存在丰富的缺陷能级。

结论

合成的锰掺杂复合材料展现出优异的PL/RL/TSL性能，其红光发射（~650 nm）与CCD检测器波长敏感区匹配，有望应用于磁共振兼容辐射成像领域。

CRediT作者贡献声明

Hiromi Kimura：实验执行；Yosuke Hirano：数据分析；Kazuki Matsuta：样品制备；Hiroyuki Fukushima：课题设计；Kaho Taniguchi：表征支持。

利益冲突声明

?作者声明无任何可能影响研究结果的财务或个人关系冲突。

致谢

本研究获日本学术振兴会（JSPS）青年科学家基金（25K17974）与基盘研究C（25K06658）资助，并得到生物医学工程研究中心的合作支持。