Selvdrevet røntgendetektor til at revolutionere billeddannelse til medicin, sikkerhed og forskning

En ny røntgendetektorprototype er på randen til at revolutionere medicinsk billeddannelse, med dramatisk reduktion i strålingseksponering og de tilhørende sundhedsrisici, samtidig med at den øger opløsningen i sikkerhedsscannere og forskningsprogrammer, takket være et samarbejde mellem Los Alamos National Laboratory og Argonne National Laboratory forskere.

"Perovskitmaterialet i hjertet af vores detektorprototype kan fremstilles med billige fremstillingsteknikker, "sagde Hsinhan (Dave) Tsai, en Oppenheimer postdoktor ved Los Alamos National Laboratory. "Resultatet er omkostningseffektivt, meget følsom, og selvdrevet detektor, der radikalt kunne forbedre eksisterende røntgendetektorer, og potentielt føre til en lang række uforudsete applikationer. "

Detektoren erstatter siliciumbaseret teknologi med en struktur bygget op omkring en tynd film af mineralet perovskit, hvilket resulterer i hundrede gange mere følsomhed end konventionelle siliciumbaserede detektorer. Ud over, den nye perovskit-detektor kræver ikke en ekstern strømkilde for at producere elektriske signaler som reaktion på røntgenstråler.

Perovskitdetektorer med høj følsomhed kan muliggøre dental- og medicinske billeder, der kræver en lille brøkdel af den eksponering, der ledsager konventionel røntgenbillede. Reduceret eksponering reducerer risici for både patienter og medicinsk personale. Det faktum, at perovskitdetektorer kan gøres meget tynde, giver dem mulighed for at tilbyde øget opløsning til meget detaljerede billeder, hvilket vil føre til forbedrede medicinske evalueringer og diagnoser. Detektorer med lavere energi og øget opløsning kan også revolutionere sikkerhedsscannere og billeddannelse i røntgenforskningsapplikationer.

Fordi perovskit er rig på tunge elementer, såsom bly og jod, Røntgenstråler, der let passerer gennem silicium uopdaget, absorberes lettere, og opdaget, i perovskit. Som resultat, perovskit er betydeligt bedre end silicium, især ved påvisning af højenergirøntgenstråler. Dette er en afgørende fordel, når det kommer til overvågning af røntgenstråler på forskningsfaciliteter med høj energi, såsom synkrotron lyskilder.

Perovskitfilm kan aflejres på overflader ved at sprøjte opløsninger, der hærder og efterlader tynde lag af materialet bagved. tyndlagsdetektorerne vil være meget lettere og billigere at producere end siliciumbaserede detektorer, som kræver metalaflejring ved høj temperatur under vakuumforhold.

"Potentielt, vi kunne bruge ink-jet typer systemer til at udskrive storskala detektorer, "sagde Tsai." Dette ville give os mulighed for at erstatte en halv million dollar siliciumdetektorarrays med billige, perovskite-alternativer med højere opløsning. "

Ud over løftet om tyndtlags perovskitter i røntgendetektorer, tykkere lag fungerer godt, forudsat at de indeholder en lille spændingskilde. Dette tyder på, at deres nyttige energiområde kan udvides ud over røntgenstråler til lavenergi gammastråler.

Undersøgelsen er offentliggjort i Videnskab fremskridt .