热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

稳定60天不衰减!南航研发经济耐久柔性薄膜可用于高灵敏度X射线检测

2022-02-19 01:38          X射线检测

目前常见的刚性X射线探测器无法适用于异性结构等复杂环境,因此研发柔性X射线探测器十分必要。而当下的柔性X射线探测器,主要基于有机半导体、非晶硅以及硒,仍存在灵敏度不高、弯折耐受性较差等问题,并且制备方法较为复杂。因此,开发高灵敏、高稳定性的柔性X射线探测器具有重要意义。金属卤化物钙钛矿由于具有原子序数高、大μτ等特殊性质,在辐射探测方面得到了广泛的应用。Cs4PbI6材料具有较高的X射线衰减系数和优异的电学性能,在X射线探测方面有很好的应用前景。

近期南京航空航天大学的科研人员采用一种简单的旋涂方法成功地制备了聚合物包覆的Au/Cs4PbI6/Au薄膜,这种柔性探测器可实现对折弯曲、且无明显衰减的高灵敏X射线探测。

研究人员首先将一层薄薄的聚合物(环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和光引发剂1173的混合物)旋涂到石英衬底上,并用紫外灯固化1分钟。然后,在聚合物膜表面蒸发一层50nm的Au作为叉指电极。光学活性面积为0.2×0.4cm2,指宽0.275mm,间距0.275mm。然后,采用溶液旋涂的方法在Au电极顶部旋涂了一层厚度为8.4μm的Cs4PbI6薄膜。最后,为了避免薄膜在空气中的降解,旋涂聚合物薄膜将整个器件封装成保护层。将聚合物从衬底上剥离得到柔性Au/Cs4PbI6/Au X射线探测器。

实验结果显示,这种灵活透明的器件在10V下,对30keV的单能X射线检测实现了256.20μC•Gy-1•cm-2的卓越灵敏度,并且性能至少稳定了60天而不会衰减。而目前商用的a -Se X射线探测器灵敏度只有20μC•Gy-1•cm-2,可见该研究成果的检测灵敏度高出了十倍以上,因此已达到了仪器使用水平。

此外,在特定弯曲角和循环弯曲试验中也没有观察到明显的衰减现象。探测器反复弯曲600次后,灵敏度和开-关电流值没有明显降低。这些结果揭示了Cs4PbI6钙钛矿薄膜在制造柔性X射线探测器方面的潜力。

目前较为常见的商用半导体X射线探测器主要采用的是硅漂移探测器,但其往往受制于高纯半导体材料技术的限制,因此生长成本较高,并且无法用于曲面等异性结构。而此次研发的柔性探测器不仅制备成本低,灵敏度也较高,可对低能X射线做出良好响应,其良好的柔性特性也可以被广泛应用于各种非规整场景,如石油管道或身体部位的检测等。

该研究成果已经发表在近期的Nano Letters 上,论文题目为《用于高灵敏度 X 射线检测的耐用柔性聚合物封装Cs₄PbI₆薄膜》(Durable Flexible Polymer-Encapsulated Cs₄PbI₆ Thin Film for High Sensitivity X-ray Detection)。

对于后续的研究方向,研究团队认为目前使用的Cs₄PbI₆钙钛矿含有有毒元素铅,对环境和人体健康不友好。后续将对无铅钙钛矿进行进一步的研究,提高其实用性;同时还将进一步开展大面积器件的制备,设计后续的电子学设备以期服务于社会。

推荐阅读

德媒:太空实验室成最新技术策源地

科学家使用X射线来测定蛋白质的分子结构。 2022-02-22

飞机是如何进行“体检”的?

飞机制造是一个涉及众多环节的复杂过程,从零件生产到部装,再到总装,任何一个环节出了问题,都有可能影响飞机的产品质量和飞行安全,因此,在飞机制造过程中质量检测就显得尤其重要。飞机体检方法当我们感到身体不舒服往往第一时间寻求医生的帮助,医生会给我们做一系列检查,找出问题然后对症治疗,这样我们就能恢复健康。飞机作为我们日常生活中必不可少的交通工具,你知道飞机是如何进行体检的吗?无损检测其实,就像人一出生就需要医生检查身体一样,... 2022-02-21

如何确定炼化装置是否出现保温层下腐蚀?无损检测技术大显身手!

在石油化工行业中,出于节能和工艺考虑,多数设备和管道需要采取绝热保温层措施。然而,设备和管道运行过程中,会发生保温层下腐蚀(CUI)。特别是沿海企业,CUI问题更为突出,严重时甚至发生腐蚀泄漏,导致非计划停工,严重威胁了装置的安全稳定长周期运行,影响企业的经济效益。由于CUI具有一定的偶然性和隐蔽性,很难在第一时间发现。传统的检测方法是拆除保温层结构,进行目视检查、渗透检测和超声波测厚等,但这些方法检测效率低,且拆除保温层结构成本较... 2022-02-19

X射线可以检测锂电池哪些重要数据?

X光检测是失效分析、产品工艺优化和质量控制的重要手段。在成品动力锂电池的检测中,X射线检测可以发现动力锂电池的内部缺陷。 2022-01-24

X射线可以检测锂电池哪些重要数据?

X光检测是失效分析、产品工艺优化和质量控制的重要手段。对故障动力锂电池进行无损检测,在不破坏故障动力锂电池结构的情况下获得故障原因。 2022-01-21

阅读排行榜