В сфере радиационного контроля и рентгеновской визуализации нефтедобыча предъявляет особые требования к сцинтилляторам — материалам, которые преобразуют излучение в свет. Они должны выдерживать нагрев выше 200 °C и работать в условиях высокой влажности.

Но большинство коммерческих вариантов, например Bi₄Ge₃O₁₂ или CsI:Tl, при нагреве теряют эффективность. Параллельно есть проблема с белыми светодиодами (WLED): в их спектре слишком много синего, не хватает голубого и красного, из-за чего свет кажется «холодным», а долгое воздействие вредит зрению. Решение — создать материал с устойчивым голубым свечением и высокой термостабильностью.

Сцинтиллятор — вещество, которое поглощает рентген, гамма-лучи или другие виды излучения и переизлучает их в виде видимого света. Чем выше светоотдача, тем четче изображение или точнее замер дозы.

Группа ученых под руководством Хай Го из Чжэцзянского педагогического университета (Китай) разработала стеклянный сцинтиллятор с добавлением ионов меди (Cu⁺), который не только не «слепнет» при нагреве, но и становится ярче.

Результаты опубликованы в издании Journal of Advanced Ceramics.

Мы получили прозрачное стекло с Cu⁺ методом плавления и резкого охлаждения, — объясняет Хай Го. — Оно дает интенсивное голубое свечение с большим сдвигом Стокса, что критично для четкости сигнала.

При облучении рентгеном материал светится в 3 раза ярче, чем стандартный Bi₄Ge₃O₁₂, а при нагреве до 150 °C его яркость растет на 55%. Это происходит потому, что высвобождающаяся из «ловушек» энергия усиливает свечение ионов меди.

Где это пригодилось:

• Рентгеновская визуализация: разрешение — 24 линии/мм (для сравнения, у многих аналогов — 10–15). Стекло сохраняет четкость даже под водой (20 линий/мм).
• Светодиоды: WLED на основе этого стекла дают естественный белый свет (индекс цветопередачи 96.1) без вредного синего перекоса.

Материал открывает дорогу для датчиков в скважинах и медицинских сканеров нового поколения, — резюмирует Го.

Исследование решает две практические задачи:

1. Для нефтегазовой отрасли — долговечные сенсоры для мониторинга скважин, где высокая температура и влажность разрушают обычные детекторы.
2. Для медицины — рентген-аппараты с меньшей дозой облучения за счет высокой светоотдачи стекла.
3. Для потребителей — светодиоды с естественным спектром, которые не утомляют глаза.

Неясна долговечность материала при циклических нагрузках (нагрев-охлаждение) — в статье нет данных о деградации после 1000+ циклов. Также не указана стоимость производства: если стекло требует редких компонентов, масштабирование будет сложным.

Ранее российские ученые разработали новые материалы для детекторов ионизирующего излучения.