稀土光激励发光（PSL）材料的优化探讨

X射线检测技术在医疗、工业技术、科学研究等许多领域发挥着重要的作用。尽管X射线照相技术，尤其是稀土高速增感屏一胶片组合的照相可以降低X射线辐射剂量，然而增感屏和胶片既是传感器，又是显示器。作为传感器，要求其响应速度快，宽容度大；作为显示器，要求其噪音低，对比度高。而这两方面功能在理论上是相矛盾的，难于兼顾。X射线扫描计算断层技术可以获得清晰的图像，使用的X射线辐射剂量很大，对人体造成损伤，甚至导致遗传危害。人们一直致力于提高图像的质量和降低X射线的辐射剂量，但都未能同时兼顾实现这两个目标。近年来人们发现，采用具有光激励发光性能的荧光体制成X射线影像板，实现X射线影像存储和再现，达到同时提高图像质量和降低X射线辐射剂量的目的。所谓PSL是指荧光体受到X射线电离辐射时，产生大量的电子、空穴被俘获在晶体的缺陷中，从而把辐射能存储起来，当受到光激励时则产生复合发光。具有上述性质的稀土材料则称为稀土PSL材料。

光激励发光与光致发光有着本质的区别：①光致发光的激发光能量大于发射光的能量，而光激励发光的激发光能量小于发射光的能量；②光激励发光必须预先经一定能量的电离辐射作用，以在晶体中产生可激励的发光中心，而光致发光不需要这个过程。

用于X射线影像存储与再现的PSL材料必须具备如下物理化学特性：

（1）均为离子晶体，具有良好的化学稳定性和热稳定性。

（2）组成中含有对X射线吸收效率高的重原子；晶体中可以掺杂少量作为发光中心的某些稀土离子。(www.xing528.com)

（3）晶体具有较宽的禁带，其中存在电子陷阱和空穴陷阱，例如，由于晶体的化学组成偏离整比性而形成的阴离子空位缺陷，可以构成电子陷阱（即形成F色心），F色心的能级约在导带底下1～2e V。

（4）晶体受X射线辐射时，产生大量的电子空穴对，分别被晶体中带正电、负电的陷阱俘获，俘获态电子的能级，因此可以将晶体吸收的辐射能存储起来。经辐照后的晶体受一定波长的长波可见光激励时，电子被从陷阱中释放出来，在某些稀土离子上与空穴复合，使稀土离子发生荧光发射。

目前报道的PSL材料有20多种，基质材料有碱土金属卤化物、硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和卤氧化镧等，激活离子则有Eu3+、Sm3+、Ce3+或Tl+、Na+及Bi3+、Tb3+、Pr3+的组合。其中Eu2+掺杂的氟卤化钡BaFX∶Eu2+（X=Cl、Br）是最主要的X射线影像存储与再现的PSL材料。尤其是BaFBr∶Eu2+可以满足X射线影像PSL材料的大部分要求，最具有代表性，已成为商品。BaFCl∶Eu2+作为一种与BaFBr∶Eu2+相似的、有发展前途的PSL材料，也受到广泛重视。它们的制备方法是：将Bah、BaC或BaBr2与EuF按化学计量比混合均匀，在氮气或氩气中进行常规的高温固相反应，即可制得BaFX∶Eu2+（X=C1、Br）的PSL材料。