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科学家制备出柔性X射线成像设备 极大推动了X射线成像技术发展

2021-02-20 15:26:05来源:《中国科学报》

福州大学教授杨黄浩、陈秋水课题组联合新加坡国立大学教授刘小钢团队和香港理工大学教授黄勃龙等,提出高能量X射线光子诱导缺陷产生长余辉发光的机理,打破传统X射线平板探测器的固有限制,制备出新一代柔性X射线成像设备。相关研究论文2月18日在线发表于《自然》。《自然》同期发表述评指出,此项研究极大推动了X射线成像技术发展。

目前,大多数X射线平板探测器需要集成薄膜晶体管阵列、非晶硅光电转换层和闪烁体。但是,制造大面积、柔性的薄膜晶体管阵列和非晶硅光电转换层仍存在巨大的技术挑战,因此难以研制出柔性平板探测器。使用刚性平板探测器则很难实现曲面或者不规则目标物的三维X射线成像。

为攻克这一技术瓶颈,研究人员发现了一类高性能X射线发光纳米闪烁体,并结合光谱技术、电子顺磁共振表征、热释光学曲线分析、密度泛函理论计算、同步辐射技术对晶格缺陷本质展开研究,提出了高能量X射线光子诱导缺陷产生长余辉发光的机理。该发光机制的建立对新型卤化物长余辉材料的探索与合成具有指导意义。

该研究表明,稀土纳米晶闪烁体具有尺寸易调控、无色透明、分散性良好、余辉性能优异等特点。因此,研究团队将其与柔性基底相结合,制备出透明、可拉伸、无需电子电路的柔性X射线成像设备,实现了柔性、高分辨的全景X射线成像。其成像空间分辨率大于20线对/毫米,相比传统平板探测器具有明显优势。

该成果标志着我国在柔性X射线成像技术方面进入国际先进行列,并有望推进高端X射线影像装备国产化。

据介绍,基于纳米闪烁体的柔性X射线成像设备具有制备工艺简单、便携式、成本低、成像性能优异等优势,在便携式X射线探测器、乳腺成像、牙科全景成像、工业探伤、高能物理等领域展现出巨大潜力和应用价值。(记者温才妃)

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