《表面等離激元型快閃爍體的調控機理及套用探索》是依託同濟大學，由劉波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：表面等離激元型快閃爍體的調控機理及套用探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉波
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
閃爍探測系統在高能物理實驗、核物理實驗、核醫學成像、武器試驗診斷、宇宙射線測量等領域具有重要的用途。在超高計數率和超快時間符合測量條件下，探測系統對於時間分辨能力的提升有著迫切的需求，這就要求作為探測系統中核心功能材料的閃爍體具有快的發光衰減時間。本項目擬利用金屬周期陣列形成的局域表面等離激元與周期晶格耦合產生的雜化模式調控閃爍體中的自發輻射過程，通過增加自發輻射幾率獲得發光衰減時間的縮短。由於周期結構形成的特殊等離激元色散關係使得發光的方向性也獲得了同時調控的可能性，將有利於提高探測器對閃爍光子的收集效率進而提高探測效率。項目將深入理解調控的物理過程並進行結構設計和材料製備，通過閃爍表征和在探測系統中的實驗，評估該方法在提升探測系統時間分辨能力和探測效率上的有效性和適用範圍，為探索快閃爍體提供新的方法。
結題摘要
本項目開展了基於光子人工微結構調控閃爍體發光的研究，具體包含利用局域表面等離激元與周期晶格耦合產生的雜化模式調控閃爍發光動力學過程和方向性，光子晶體結構調控閃爍體發光方向性的研究，以及微結構閃爍體在探測系統中的性能研究和國防套用研究。主要成果包括：（1）採用金屬銀納米陣列結構產生的基於表面等離激元共振的晶格衍射結構，獲得表面等離激元產生的光子模式增強的效應，以及周期晶格導致的衍射效應，最終產生閃爍體強烈的方向性發光調控，獲得了具有顯著方向性發射的塑膠閃爍體，對於提高探測系統收集效率具有重要意義。（2）基於導模共振獲得LuTaO4:Eu、LSO和量子點閃爍薄膜的發光方向性調控，對於提高探測器光子收集效率具有重要意義。（3）LYSO閃爍體表面製備光子晶體結構，獲得了20%的時間解析度的提升，這是光子晶體提高探測系統性能的重要成果。（4）採用光子晶體結構實現ZnO:Ga閃爍轉換屏在不影響成像解析度的條件下，顯著增強了光輸出。（5）發展了大面積光子晶體製備技術，採用熱壓印方法製備大面積光子晶體塑膠閃爍體，獲得了光輸出效率的大幅提高。該光子晶體閃爍薄膜探測器已經成功套用於國家重大國防科學試驗，發揮了重要作用。有效地解決了強脈衝輻射測量中信噪比不足的關鍵問題，該成果對於提升我國脈衝中子診斷能力有重要意義。本項目按計畫完成既定目標，發表論文16篇，其中SCIE收錄論文15篇。獲得授權專利10項。培養畢業博士研究生1名，碩士研究生2名。
