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Lexsyg释光探测器 | 在材料表征科研领域应用分享

新型AlN陶瓷紫外线剂量测定研究突破：lexsyg仪器助力精确捕捉太阳光与X射线辐照差异

文章来源：https://doi.org/10.2478/lpts-2021-0001

随着紫外线（UV）辐射对人体健康的影响日益受到关注，开发高灵敏度的紫外线剂量材料成为科研热点。近期，拉脱维亚大学研究团队在《AlN+Y?O?陶瓷对太阳光与X射线辐照的热释光响应》研究中取得重要进展，揭示了氮化铝（AlN）陶瓷在紫外线剂量测定中的潜力，而实验的关键数据正是通过Freiberg Instruments的lexsyg research TL/OSL Reader精确获取。

研究背景

AlN陶瓷因宽禁带特性、高热释光（TL）响应及与人体皮肤相似的紫外吸收谱，被视为理想的紫外线剂量材料。然而，其TL信号在室温下衰减快、辐照源差异对TL特性的影响机制尚不明确。为此，研究团队利用lexsyg TL/OSL Reader结合X射线与自然太阳光辐照，系统分析了AlN陶瓷的TL特性差异。

重要发现：太阳光与X射线辐照的TL特性对比

通过lexsyg仪器的高灵敏度光电倍增管（PMT）与光谱仪联用，研究团队捕捉到两类辐照下TL信号的明显差异：

1、TL曲线温度偏移

X射线辐照：TL峰出现在400 K附近，曲线较窄（图1a）。

太阳光辐照：TL峰向高温区偏移50 K至450 K，且峰形更宽（图1b）。

原因：太阳光中的可见光（>450 nm）通过光激励释放浅陷阱电荷，导致低温区TL信号减弱，同时辐照过程中样品升温（约30 K）进一步影响峰位。

图1. AlN+Y2O3复合材料在1) X射线与2) 太阳光辐照后的TL曲线

2、TL光谱选择性抑制

X射线辐照：TL光谱包含紫外（400 nm）、蓝光（480 nm）和红光（600 nm）波段（图8a），与材料本征缺陷及Mn杂质相关。

太阳光辐照：紫外波段被明显抑制（图8b），因大气层吸收导致地面太阳光波长>290 nm，无法有效激发AlN的紫外发光中心。

图2. AlN+Y2O3复合材料在以下辐照条件下的归一化TL发射光谱：1）X射线辐照20秒2) 无滤光片太阳光辐照10分钟；3) X射线发光（XL）光谱（所有光谱测量温度：400 K）

lexsyg仪器的关键作用

实验通过lexsyg Reader集成的X射线源与光学刺激模块实现多场景模拟：

精确控制：X射线辐照参数（40 kV, 0.5 mA）与加热速率（1 K/s）确保实验可重复性。

光谱解析：联用Andor光谱仪与极低损耗光纤，实时获取TL发射光谱

光激励验证：利用ZHS16滤光片（>450 nm）验证太阳光可见部分对TL信号的破坏效应（图3），证实光激励导致TL信号损失40%。

图3. TL发光曲线，1)照射太阳光10分钟后， 2)照射10分钟+ 10分钟太阳光OS(通过ZHS16过滤器照射)后。

应用前景与挑战

研究表明，AlN陶瓷在水处理灭菌（254 nm紫外监测）和空间紫外线剂量测定中潜力突出。然而，其TL信号在24小时内衰减达30-50%，需通过滤光片屏蔽可见光干扰，并配合lexsyg仪器的快速检测功能实现即时分析。

结语
此项研究不仅为AlN陶瓷的剂量学应用提供了理论基础，更展示了lexsyg research在复杂辐照环境下的高精度检测能力。未来，该仪器或将成为材料缺陷分析与辐射剂量监测领域的重要工具。