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閃爍體是一類特殊的熒光材料，能夠將高能射線或高能粒子轉換為低能的紫外、可見光、近紅外等光信號，是實現高能射線探測的“眼睛”。無機閃爍體在輻射醫(yī)學成像、高能物理、國防安全等眾多領域中發(fā)揮著重要的作用，高性能無機閃爍要求閃爍材料具備高光輸出、快衰減時間、優(yōu)異的輻照穩(wěn)定性/濕度穩(wěn)定性以及較強的射線吸收性能?，F階段發(fā)展的無機閃爍體主要包括金屬鹵化物、氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽等，這些閃爍材料通常只集合了一種或者兩種性能，同時兼具多種優(yōu)異性能的閃爍體材料極度稀少。

近日，蘇州大學王亞星教授、代星副研究員、北京科技大學胡淑賢教授等提出發(fā)展多元硫化物閃爍體的思路。研究團隊利用硼硫混合固相法制備了四元稀土硫化物LaCsSiS₄，通過優(yōu)化Ce³⁺離子摻雜濃度，獲得了近乎100%量子產率的新型稀土硫化物閃爍體LaCsSiS₄:1%Ce³⁺，該閃爍體光輸出可達50480 ± 1441 光子/MeV，衰減時間僅為29.35 ± 0.16 ns，是目前衰減時間最快的鑭系無機閃爍體之一。理論計算與光物理研究表明其快發(fā)光主要來源于硫配位場中的Ce³⁺離子5d-4f電子躍遷。

進一步研究發(fā)現硫化物閃爍體材料對X射線檢測下限可低達43.13 nGy_air/s，遠優(yōu)于輻射診斷劑量需求（5500 nGy_air/s）。該材料為低劑量醫(yī)學成像提供了可能性，可有助于醫(yī)療成像中輻射風險控制。另外，稀土硫化物閃爍體展現了優(yōu)于商用閃爍NaI:Tl⁺和LaBr₃:%Ce³⁺的輻照穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。實驗表明該稀土硫化物閃爍體同時集合了高光輸出、快衰減時間、良好的輻照穩(wěn)定性/濕度穩(wěn)定性以及較強的射線吸收能力等性質，是目前綜合性能最為優(yōu)異的無機閃爍體之一。

進一步，作者制備了大面積柔性成像膜探測器，獲得了8.2 lp/mm高空間成像分辨率，利用柔性探測器可實現多種非平面結構的輻射成像。該工作證明了多元稀土硫化物在發(fā)展高性能無機閃爍體方面的巨大潛力，為閃爍體探測器的更新升級提供了新的思路。