Скромный рентгеновский аппарат, возможно, получил давно назревшую модернизацию благодаря разработке высокочувствительного рентгеновского детектора, пригодного для печати, который может работать в широком диапазоне уровней энергии.
Рентгеновские лучи представляют собой фотоны высокой энергии с короткими длинами волн и очень высокой частотой, которые используются в качестве медицинского диагностического инструмента с 1896 года. Рентгеновские лучи обычно описываются их максимальной энергией, определяемой напряжением между электродами.
<р>Энергия, переносимая излучением, преобразуется в визуальную или электронную форму детектором рентгеновского излучения, большинство из которых работает на одном из двух уровней энергии, жестком или мягком. Лучи с высокой энергией фотонов — от 5 до 10 килоэлектронвольт (кэВ) — называются «жесткими рентгеновскими лучами» и широко используются в медицинской радиологии, поскольку они могут проникать в плотные материалы, такие как кость. «Мягкое рентгеновское излучение» обычно имеет уровень энергии ниже 1 кэВ и используется для визуализации живой материи, такой как ткани и клетки.
Иногда детектор рентгеновского излучения должен работать на обоих уровнях энергии, например, когда поиск опухолей в тканях молочной железы. Существующие детекторы из кремния и селена могут работать в жестких и мягких окнах, но их энергетическая чувствительность и пространственное разрешение — способность различать два близко расположенных объекта — ограничены.
Группа исследователей из Университета Монаша в Мельбурне, Австралия, разработала высокочувствительный многоэнергетический детектор рентгеновского излучения с использованием технологии, обычно используемой в устройствах следующего поколения, работающих на солнечной энергии. Исследователи обнаружили, что перовскиты из галогенидов металлов представляют собой эффективную и универсальную альтернативу кремнию и селену, поскольку они могут управлять интенсивностью рентгеновского луча при его прохождении через вещество. Этот процесс называется ослаблением рентгеновского излучения.
Перовскит — природный минерал с такой же кристаллической структурой, как оксид кальция и титана. Ранее он использовался в исследованиях, ограниченных обнаружением жесткого рентгеновского излучения в небольшом масштабе, но впервые перовскиты использовались для проверки обнаружения мягкого рентгеновского излучения.
В текущем исследовании исследователи создал детекторы рентгеновского излучения, напечатав тонкую пленку перовскита внутри диодного устройства. Они обнаружили, что детекторы на основе перовскита работают в широком диапазоне энергий от 0,1 кэВ до десятков кэВ, что намного шире, чем у существующих многоэнергетических детекторов рентгеновского излучения.
Поскольку детекторы выполнены в виде тонкой пленки, их можно комбинировать с гибкими подложками для создания устройств различных форм и размеров. Гибкие детекторы рентгеновского излучения можно использовать для приспособления к округлым частям тела или формовать для размещения в ограниченном пространстве.
«Эта работа демонстрирует, что существует естественное расширение перовскитов в печатных детекторах рентгеновского излучения», — сказал Яцек. Ясеняк, корреспондент исследования. «Они должны быть дешевле в производстве и могут также включать модифицированные форм-факторы пленки, где вам нужна присущая гибкость».
Исследователи предвидят широкий спектр реальных применений для этих недавно разработанных детекторов рентгеновского излучения. .
«Эти детекторы на основе перовскита могут обеспечить быстрое время отклика и высокую чувствительность, чтобы обеспечить обнаружение и визуализацию в режиме реального времени для сложных целей, включая диагностику заболеваний, обнаружение взрывчатых веществ и выявление загрязнения пищевых продуктов», — сказал Бабар. Шабир, ведущий автор исследования.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.
