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二
造福于人类的稀土X射线发光材料
自从1895年伦琴发现X射线以后,它很快就用于医疗诊断,现在X射线透视、照像几乎普及所有的医院,并广泛应用于机场安全检查和工业探伤等。X射线是高能量电磁波,它有极强的穿透物质的能力。利用X射线激发发光的材料做成荧光屏作为探测器,荧光屏把X射线转变为人眼可见的绿色荧光,荧光屏上各处的荧光强度(亮度)和透射的X射线强度的空间分布成正比,这就是医学上的X射线透视检查。同样也可用于包裹物品、工业产品的检查。X光照像则必须利用另一种发光材料做成X射线增感屏,当透射的X射线照射在暗合上时,增感屏可以有效地吸收X射线,把它转变为一种波长和胶片感光灵敏度相匹配的可见荧光,使胶片感光。首先使用的增感屏是钨酸钙屏,尽管它的发光效率仅为5%,但是由于它成本低,容易做成分辨率较高的增感屏,所以直到现在仍是重要的X射线发光材料。
射线透视或照像既要求图像清晰,可以显示人体中细微的病变,又要求尽可能减小所使用的X射线辐照剂量。降低X射线辐照剂量问题的突破是在70年代初,当时研制出几种有效的稀土X射线发光材料。最先被研制和应用的稀土类增感屏用的X射线发光材料是Tb3+离子激活的Y2O2S、La2O2S和Gd2O2S。它们的X射线吸收率大于CaWO4。X射线激发发光效率是18%也显著地优于CaWO4,但是感绿胶片的贮存期短,容易产生灰雾,又必须在全黑的暗室中使用,限制了Gd2O2S:Tb的广泛应用。
目前,较为广泛使用的铕激活的氟氯化钡增感屏是一种良好的X射线发光材料。BaFCl:Eu使感蓝胶片曝光的速度是CaWO4的5-7倍,因此可以用于制作X射线高速增感屏。近年来,X射线的医用诊断由于光激励发光材料的研究而出现一个崭新的面貌。目前首推铕激活的氟溴化钡(BaFBr:Eu),这是我国长期研究并在世界上处于先进地位的项目。
总的来说,稀土发光材料在信息显示、荧光照明、影像存贮等方面起着十分重要的作用。在这一领域的研究工作中的前沿课题是:辐射能量传递、能量存贮,以及新的发光材料、闪烁晶体的研制等。稀土发光材料在计算X射线成像、二基色荧光材料、光谱烧孔、半导体发光荧光结构探针等方面的应用,可使其在放射医学、晶体衍射、生物,物理和化学过程研究方面起到重要作用。
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