新型X射线检测器,自给自足新选择

一种新型X射线检测器的出现,试图引领医学成像变革的新潮流,这种新型检测器可以显著减少辐射暴露和潜在的健康风险,进行安全扫描的同时,还显著提高了图像的分辨率。 

1895年德国物理学家伦琴发现了一种波长极短,频率极高的电磁波,经过反复实验,伦琴确信这是一种尚未被发现的新射线,便取名为X射线。由于是伦琴发现的,所以也叫伦琴射线。

新型X射线检测器,自给自足新选择
两种角度拍摄的左手X光片。图源: 阿里云

X射线,相信大家都不陌生,我们熟知的包括放射医学上的各种诊断图像。由于X射线强大的穿透力,可以显示出人体骨骼和软组织中的缺陷以及病变,因此在医疗领域有着广泛的应用。

然而X射线会对人体造成辐射损伤,如何在不影响其成像质量的前提下,减少X射线的照射量,一直是相关领域的科学家们关心的热点。

新型X射线检测器,自给自足新选择
图源: 阿里云

最近,一种新型X射线检测器的出现,试图引领医学成像变革的新潮流,这种新型检测器可以显著减少辐射暴露和潜在的健康风险,进行安全扫描的同时,还显著提高了图像的分辨率。 

该检测器的核心是钙钛矿材料,此类材料可以通过低成本的制造技术获得。

选择钙钛矿材料替代硅基技术,使得检测的灵敏度提高了百倍。同时,新型的钙钛矿检测器不需要外接电源,即可响应X射线从而产生电信号。

所以这种新型的检测器是一种经济高效、灵敏度高且自供电的检测器,可以从根本上改善现有的X射线检测器,同时还会有很多意想不到的新应用。

新型X射线检测器,自给自足新选择
二维钙钛矿薄膜制备的新型X射线检测器,无需外部电源即可将X射线光子转换成电信号。图源: Los Alamos国家实验室

目前,X射线除了探测骨骼和软组织的病变;还可以通过胸腔X射线诊断肺部疾病,比如肺炎和肺气肿;通过腹腔X射线可以用来检测肠道梗塞等等。

那么,这种新型的X射线检测器可以应用到哪些方面呢?比如牙科,或者某种相比于常规的X射线检测,不需要较长暴露时间的医学成像,均可以通过此类检测器实现。

由于钙钛矿检测器不仅可以自供电,同时还可以提供高分辨率的医学成像结果,这种安全环保的扫描技术以及高分辨率的成像技术,将大大改善医疗评估和诊断的现状。

新型X射线检测器,自给自足新选择
图源: 阿里云

此外,X射线容易穿过硅,所以使用硅基检测器很难检测X射线本身。

由于钙钛矿富含铅和碘等重元素,X射线在钙钛矿检测器中更易于吸收和检测。所以在检测高能量X射线这方面,钙钛矿检测器具有明显的优势。

值得一提的是,钙钛矿薄膜可以通过喷涂其溶液于某表面上,待溶液固化后将会留下钙钛矿材料的薄层来制备。也就是说,我们可以通过喷墨系统来打印大型的钙钛矿检测器,相较于50万美元的硅检测器阵列,这将大大降低生产成本。

参考文献:

    1. James Riordon, Self-powered X-ray detector to revolutionize imaging for medicine, security and research. Phys.Org, Apr. 10, 2020.
    2. Hsinhan Tsai, et al. A sensitive and robust thin-film x-ray detector using 2D layered perovskite diodes. Science Advances2020.

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