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新型X射线检测芯片有望提供更便宜更安全的成像技术

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发布:2021-01-04 09:44:22    

 洛斯阿拉莫斯国家实验室正在帮助开发的新型X射线检测芯片有望提供更便宜,更安全的成像技术。

无论是去看牙医,骨折或是软组织成像以进行乳房X光检查或检查肺部疾病,我们大多数人都必须不时进行X射线检查。

除医学检查外,X射线诊断工具还广泛用于研究机构和实验室中的无损探头。现代X射线需要的辐射剂量比以前低得多,但是X射线技术人员仍可能将您围在铅围裙中,以防止无意间暴露身体的其他区域。

一个新的X射线探测器原型正处于革新性医学成像革命的边缘,有可能减少对铅胶圈的需求(或至少减轻其重量)。得益于Los Alamos国家实验室与Argonne国家实验室研究人员合作开发的新型电子产品,这一进步可以显着减少医疗辐射的暴露,同时还可以提高安全扫描仪和研究应用的分辨率。

X射线检测器是依赖于包含钙钛矿矿物的晶体的设备的一种应用,而不是大多数传统检测器中的硅。Los Alamos原型的灵敏度是传统硅基探测器的一百倍。而且与它们的硅表亲不同,钙钛矿版本不需要外部电源-而是X射线本身的能量足以运行探测器。

高灵敏度的钙钛矿探测器将能够获得牙科和医学图像,这些图像仅需要传统X射线成像所需的很小一部分曝光即可。减少接触可降低患者和医务人员的风险。

由于钙钛矿富含铅和碘等重元素,因此容易穿过未被发现的硅的X射线在钙钛矿中更易于吸收和检测。这使得钙钛矿探测器比常规探测器薄得多。

纤细的钙钛矿探测器可提供更高的分辨率,以获取高度详细的图像。实际上,与钙钛矿版本无异于凝视着一块薄而透明的玻璃板,相比之下,厚厚的硅探测器可媲美透过厚厚的磨砂窗窥视。更清晰的视野将改善医学评估和诊断。您可能习惯的那些模糊的X射线图像将被清晰的照片取代,这些照片对于放射科医生和您来说都更容易理解。

更高的分辨率只是钙钛矿X射线探测器的一大优势。它们还将更便宜并且更容易制造。硅基设备是在无尘室设备中制造的,这些设备需要真空泵和昂贵的机器才能绘制电路并沉积金属,绝缘体和其他材料。钙钛矿装置是通过将液体沉积在各种表面上来生产的。实际上,它们可以用类似于喷墨打印机的东西制成,其尺寸比硅要大得多,并且有可能在可以根据需要定制形状的柔性基板上制造。

除了医疗应用外,喷墨打印的钙钛矿X射线探测器还可以在机场和航站楼提供安全扫描,甚至可以用于扫描天空以获取来自恒星和星系的X射线的望远镜。当前使用价值数十万美元的硅探测器的望远镜将受益于更便宜,更高分辨率的钙钛矿升级。

研究人员才刚刚开始摸索钙钛矿应用的表面。除了X射线外,它们还提供了通往高性能太阳能电池,用于天体物理学观测的伽马射线探测器,激光和LED的最有希望的途径之一。由于我们可以生产各种形状和尺寸的产品,因此所有这些产品制造起来可能会更便宜且用途更多。

将来您可能会遇到钙钛矿技术的未知之处,但是更安全,更清晰的医学X射线可能是最早的一种。

聂万义是洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心的研究员。

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