放射成像与断层成像中闪烁体的需求、趋势与进展

闪烁体是放射成像与断层成像 (RadIT) 的重要材料，当使用电离辐射揭示材料的内部结构时。自 Röntgen 发明以来，RadIT 现在有多种模态，例如基于吸收的 X 射线照相术、X 射线相位对比成像、X 射线相干衍射成像、1 MeV 以上的高能 X 射线和 $\gamma$ 射线照相术、X 射线计算机断层扫描 (CT)、质子成像与断层成像 (IT)、中子 IT、正电子发射断层扫描 (PET)、高能电子照相术、缪子断层成像等。空间分辨率、时间分辨率、灵敏度和抗辐照能力等是 RadIT 性能的常见指标，除了闪烁体之外，这些指标的提升还得益于高亮度加速器和高功率激光、光电探测器（特别是 CMOS 像素传感器阵列）以及近来数据科学的发展。医学成像、无损检测、核安全与保障是 RadIT 的传统应用。不断增长或新兴应用的例子包括太空、增材制造、机器视觉以及虚拟现实或“元宇宙”。闪烁体指标（如光产额和衰减时间）与 RadIT 指标相关联。在 SCINT22 会议上展示了超过 160 种闪烁体及其应用。新趋势包括无机和有机闪烁体异质结构、钙钛矿和 $\mu$m 厚薄膜的液相合成、利用多物理场模型和数据科学指导闪烁体开发、光子晶体等结构创新、由 Purcell 效应增强的纳米闪烁体、新型闪烁体光纤以及多层结构。通过优化 RadIT 以降低辐射剂量、数据驱动测量、补充时间积分测量的光子/粒子计数与追踪方法以及多模态 RadIT，存在诸多机遇。