Скромният рентгенов лъч може да е получил дългоочаквано подобрение благодарение на разработването на високочувствителен рентгенов детектор с възможност за печат, който може да работи в широк диапазон от енергийни нива.
Рентгеновите лъчи са високоенергийни фотони с къси дължини на вълните и много висока честота, които се използват като медицински диагностичен инструмент от 1896 г. Рентгеновите лъчи обикновено се описват чрез тяхната максимална енергия, определена от напрежението между електродите.
Енергията, транспортирана от радиацията, се преобразува във визуална или електронна форма от рентгенов детектор, повечето от които работят на едно от двете енергийни нива, твърди или меки. Тези с висока фотонна енергия – над пет до 10 килоелектронволта (keV) – се наричат „твърди рентгенови лъчи“ и се използват широко в медицинската радиология, защото могат да проникнат през плътни материали като кост. „Меките рентгенови лъчи“ обикновено имат енергийно ниво под 1 keV и се използват за изобразяване на жива материя като тъкани и клетки.
Понякога рентгенов детектор трябва да работи и на двете енергийни нива, като например при търсене на тумори в гръдната тъкан. Съществуващите детектори, изработени от силиций и селен, могат да работят в твърди и меки прозорци, но тяхната енергийна чувствителност и пространствена разделителна способност – способността да се прави разлика между два близки обекта – са ограничени.
Екип, ръководен от изследователи от университета Монаш в Мелбърн, Австралия, разработи високочувствителен, многоенергиен рентгенов детектор, използвайки технология, обикновено свързана с устройства за слънчева енергия от следващо поколение. Изследователите открили, че металхалогенидните перовскити са ефективна, универсална алтернатива на силиция и селена, тъй като те могат да управляват интензитета на рентгеновия лъч, докато преминава през материята, процес, наречен рентгеново затихване.
Перовскитът е естествено срещащ се минерал със същата кристална структура като калциевия титанов оксид. Преди това е бил използван в проучвания, ограничени до откриване на твърди рентгенови лъчи в малък мащаб, но това е първият път, когато перовскитите са използвани за тестване на откриване на меки рентгенови лъчи.
В настоящото изследване изследователите създадоха рентгенови детектори чрез отпечатване на тънък филм от перовскит в диодно устройство. Те откриха, че базираните на перовскит детектори работят в широк енергиен диапазон от 0,1 keV до десетки keV, което е много по-широко от съществуващите многоенергийни рентгенови детектори.
Тъй като детекторите са направени като тънък филм, те могат да се комбинират с гъвкави субстрати, за да се получи набор от форми и размери на устройства. Гъвкавите рентгенови детектори могат да се използват за приспособяване към заоблени части на тялото или формовани, за да се поберат в затворени пространства.
„Тази работа показва, че има естествено разширение на перовскитите в печатни рентгенови детектори“, каза Яцек Ясиеняк, съответният автор на изследването. „Те трябва да бъдат по-евтини за производство и биха могли също така да включват модифицирани филмови форм-фактори, където се нуждаете от присъща гъвкавост.“
Изследователите предвиждат широк спектър от приложения в реалния свят за тези новоразработени рентгенови детектори.
„Тези базирани на перовскит детектори могат да осигурят бързи времена за реакция и да предложат висока чувствителност, за да позволят откриване в реално време и изображения за сложни цели, включително диагностика на заболяване, откриване на експлозиви и идентифициране на замърсяване на храни“, каза Бабар Шабир, водещ автор на изследването.
Изследването е публикувано в сп Разширени материали.
източник: Екситонна наука
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
