鑽石舞台

創新點：浙江工業大學潘軍課題組和浙江大學楊暘等合作者通過原位生長錳基鹵化物納米晶於TPU基底中，製備表面平整透明，X射線成像性能優異的柔性閃爍體薄膜。得益於TPU的包覆，該閃爍體薄膜具有較高的機械穩定性和環境穩定性，同時表現出低的探測限和高的空間分辨率。該方法操作簡單可控，為大面積製備高性能閃爍體薄膜提供了支持。

關鍵詞：原位模板法，錳基鹵化物，TPU包覆，X射線成像，空間分辨率

X射線成像技術被廣泛應用於醫學成像，無損檢測，環境監測以及安檢方面。高空間分辨率，低探測限的醫學成像系統不僅需要高量子產率的閃爍晶體，同時要求其閃爍體薄膜薄且平整。傳統的單晶閃爍體，由於其高溫高壓的製備工藝，以及產品光產額不高等諸多缺點限制了其在X射線成像上的進一步發展。近年來，鈣鈦礦納米晶閃爍體由於其優異的光電特性以及可溶液加工等優勢，逐步進入研究者的視線範圍中。但是其本身含有的鉛毒性，較低的光產額以及較差的穩定性阻礙了其大規模的商業化生產。同時，目前的合成方法製備的閃爍體薄膜無法同時滿足高發光效率和優異的穩定性，這使鈣鈦礦材料在X射線成像上的商業化應用受到阻礙。

錳基鹵化物(C24H20P)2MnBr4具有低毒性，高量子產率及優異的環境穩定性，是製備環境友好型鈣鈦礦閃爍體薄膜的理想材料，同時表現出本徵綠色發光，其發光峰在517 nm左右，與目前商用的光電倍增器具有良好的匹配度。

為此，浙江工業大學潘軍課題組及浙江大學楊暘等合作者通過一種原位模板法，將低毒性、高量子產率的錳基鈣鈦礦納米晶原位生長於TPU中，製備出了具有優異機械穩定性和環境穩定性，同時具備低探測限和高空間分辨率的閃爍體薄膜(圖1)。一方面，TPU的加入提供了優異的柔韌性，使其能夠應對複雜的彎曲與拉伸條件，實現傳統剛性閃爍體不能完成的柔性探測。另一方面TPU的加入有效的包覆了錳基鹵化物納米晶，提高了其外部環境的抵抗能力，同時也防止了納米晶顆粒之間團聚引起的發光衰減。因此經過反覆的物理彎曲與拉伸，所製備的閃爍體薄膜不會出現明顯的裂紋和彎曲痕跡，同時其發光性能幾乎沒有衰減。經過進一步的X射線成像性能測試(圖2)，所製備的閃爍體薄膜在X射線照射下表現出高的發光效率，光產額幾乎是傳統鉛基鈣鈦礦的3-4倍。同時該薄膜具有良好的輻照穩定性，在高劑量X射線輻照半小時後，RL強度幾乎沒有衰減。更令人興奮的是，在我們搭建的X射線成像系統中，厚度為115 µm的閃爍體薄膜的空間分辨率達到了14.5 lp/mm (@MTF = 0.2)。最後，作者用所製備的閃爍體薄膜應用於芯片，圓珠筆頭和膠囊的X射線成像，表現出了優異的成像性能，證明了其在X射線成像中的潛在應用。這項工作展示了利用原位模板法製備高質量柔性閃爍體薄膜，同時以此柔性閃爍體薄膜為基礎的成像系統表現出低的探測限以及高的空間分辨率。基於這種簡單的原位製備方法，有望實現柔性閃爍體薄膜的大規模製備，有利於推進錳基鹵化物閃爍體在商業化X射線成像中的發展。相關研究結果發表在Advanced Optical Materials（DOI: 10.1002/adom.202201028）。