实验室开发出实现温度分布和内部结构同时检测的新型闪烁材料

闪烁体可将不可见的X射线转化为可见的光信号，实现对物体内部结构的精准无损检测，在工业探伤、安全检查、核工业等领域发挥着重要作用。传统闪烁体普遍缺乏温度响应能力，无法捕获因电子元器件缺陷（如短路、虚焊等）导致的局部异常热信号（通常高于200 ℃）。在实际检测中，该类微米级的缺陷通常依赖X射线成像、电路检测、红外热成像等复合技术进行综合评估，不仅操作繁琐，而且严重影响检测效率。因此，迫切需要开发出能够同时实时检测温度分布和内部结构信息的新型闪烁体，实现电子设备的多维高精度无损检测和早期故障预警。

镧系金属有机框架（Ln-MOFs）兼具强X射线吸收与高效发光效率，通过结构设计和热诱导结构弛豫，实现温度依赖的能量传递，赋予独特的热响应发光颜色演变过程，使得Ln-MOFs成为极具潜力的新型闪烁材料。近日，闽都创新实验室郭国聪、郑发鲲团队开发了一系列新型Tb³⁺/Eu³⁺共掺杂双发射Ln-MOF闪烁体（Tb_xEu_(1–x)），得益于配体相匹配的能级和稳定的晶体结构，该材料在300 K至600 K宽温区内保持了优异的能量传递发光性能。原位表征证实，Tb_xEu_(1–x)在440 K时发生的热诱导结构弛豫激活了特定声子模式，大幅提升了从Tb³⁺到Eu³⁺的能量传递效率，实现了肉眼可见的热响应发光颜色转变，极其适配电子元器件的异常过热检测。最优化合物Tb_0.99Eu_0.01展现出高达19653 photons/MeV的高闪烁光产额和43.2 nGy/s的低检测限，由其制备的柔性闪烁屏实现了25 lp/mm的高空间分辨率，并成功通过单次X射线成像测试首次同步实现了电子元器件过热区域的精准空间定位和内部结构检测（图1）。

图1Tb_xEu_(1–x)同步实现电子元器件过热区域的空间定位与结构检测示意图

相关研究成果以“Structural Relaxation Modulated Phonon-Assisted Energy Transfer Scintillator for Simultaneous X-Ray Imaging and Thermal Signals Visualization”为题，发表在《Angewandte Chemie International Edition》（Angew. Chem. Int. Ed., 2026, e5028581），该工作得到国家自然科学基金和福建省自然科学基金项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.5028581

（郭国聪团队 供稿）