一種新型X射線探測器即將顛覆醫療成像領域,在減少輻射量、降低健康風險的同時提升了成像解析度,在安檢和研究領域也具有重要意義。
美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)和阿貢國家實驗室合作的研究,發現使用鈣鈦礦材料作為X射線探測器,具有造價低、敏感度高的優點,而且無需外部電能,比現有X射線探測器性有著極大的改善。
由於鈣鈦礦富含像鉛和碘這些重金屬,傳統矽基材料感應不到的X射線都能被鈣鈦礦探測器感應到,因此,比起傳統矽材料,這種新探測器的敏感度提升了近百倍。而且,新的鈣鈦礦材料無需外部電源即可產生響應X射線的電子信號。
這種高敏感度探測器讓醫療成像、牙科拍照只需很少量的X射線,患者和拍照醫師的輻射風險都得到降低。
另外,由於很薄的一層材料已經能完成傳統探測器的工作,因此新材料為高解析度成像提供了可能性,對醫學評估和診斷方面很有幫助。
低耗能和高解析度探測器在安檢、高能X射線研究領域也有很好的應用前景,比如在同步輻射光源設施上具有顯著的優勢。
傳統矽基材料要在真空、高溫環境下鍍上金屬,而這種新材料製造工藝相當簡易。只需把溶液噴灑在材料表面就能製成鈣鈦礦薄膜,因此這種薄膜材料製造成本低廉。
研究者蔡(Hsinhan Tsai)說:「我們很可能只需類似噴墨列印的系統就能造出大尺寸的探測器,這種成本經濟、高解析度的鈣鈦礦探測器,很可能會代替50萬美元的矽探測器陣列。」
研究者還說,如果向厚一些鈣鈦礦探測材料加上小幅電壓,造出的探測器將適用於比X射線更高能的射線,比如低能伽馬射線。
這份研究近期發表在《科學進展》(Science Advances)期刊上。◇
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