全无机钙钛矿纳米晶闪烁体实现超灵敏X射线检测

2018年08月31日09:21  来源:中国科学院网站
 

西北工业大学黄维院士、新加坡国立大学教授刘小钢与福州大学教授杨黄浩带领国际合作团队,在X射线闪烁体研究领域取得了突破性进展,他们发现了一类全无机钙钛矿纳米晶闪烁体对X射线具有高效的辐射发光响应。相关研究成果8月27日发表在《自然》杂志上。

闪烁体是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料,可用于辐射探测和安全防护。在医学上,闪烁体是核医学影像设备比如X光、CT等检查设备的核心部件。此外,它在国防工业、安检、核安全、天文探索等领域也有着广泛而重要的应用。

“常规闪烁体一般是在高温条件下煅烧合成,不仅价格昂贵,而且对X射线光子能量的转化效率有限,其辐射发光性能很难在可见光区调谐”,论文第一作者、新加坡国立大学化学系博士后陈秋水告诉《中国科学报》记者,研究表明,含重原子铯和铅的全无机钙钛矿纳米晶闪烁体可在低温溶液相中制备,工艺简单、成本低、可有效吸收X射线,同时存在高效的三重态发光特征、可调控的电子能级结构以及较快的辐射发光速率。

X射线、CT、环境辐射监测、高能射线探测等,其原理是利用光子流作为射线源,射线穿透人体或物质,而后直接被探测器接收而形成影像。因此,探测器系统对射线的接收程度非常关键。

研究人员利用钙钛矿纳米晶闪烁体特征制造出的柔性和高灵敏的X—射线探测器,探测极限最低数值是典型医学X射线成像使用剂量的1/400。

此外,该类钙钛矿纳米晶闪烁体的发现为制备大面积柔性闪烁体膜提供了可能性,可极大提高X射线检测与成像灵敏度,降低X射线在医学诊断和X光机安全检查等方面的辐射使用剂量,使得基于X光的应用更加安全。

X射线探测技术装备应用广泛,尤其在精密加工等技术领域有着较高的要求。“下一步需要解决的问题是提高闪烁体薄膜成型、组装和集成技术,推动产业应用。”陈秋水说。(见习记者 韩扬眉)

(责编:方文宇(实习生)、孙竞)

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