打破傳統X射線平板探測器的固有限制,高分辨X射線發光擴展成像機制獲解析

2021-02-25 無損檢測NDT

X射線影像技術在醫學診斷、安全檢查、工業無損探傷上具有廣泛而重要的應用。目前，大多數X射線平板探測器需要集成薄膜電晶體陣列、非晶矽光電轉換層和閃爍體，傳統X射線影像設備難以對曲面及不規則目標物的三維X射線成像，且存在體積龐大、設備昂貴等問題。相對於傳統剛性器件，作為新興技術的柔性電子器件具有更大的靈活性，能夠適應不同的工作環境。但是柔性X射線成像關鍵技術一直難以攻克。

長餘輝指的是在紫外可見光、X射線等激發光停止後，仍可以持續發光幾秒甚至幾個小時的一類發光現象，如傳說中的夜明珠在黑暗中可以持續發光。「基於長餘輝材料獨特的發光性質，我們首次用長餘輝材料實現柔性X射線成像，但傳統長餘輝材料需要高溫製備且顆粒太大，無法用於製備柔性器件。」楊黃浩說。

針對上述瓶頸問題，科研人員從稀土滷化物晶格中獲取靈感，通過結合光譜技術、電子順磁共振表徵、熱釋光學曲線分析、密度泛函理論計算、同步輻射技術，對晶格缺陷的本質展開研究，提出了高能量X射線光子誘導缺陷產生長餘輝發光的機理，製備出新型的稀土納米閃爍體長餘輝材料。

在此基礎上，將納米閃爍體長餘輝材料與柔性基質相結合，成功研製出了透明、可拉伸、高分辨的柔性X射線成像設備。這一技術具有製備工藝簡單、成本低、成像性能優異等優勢，在可攜式X射線探測器、生物醫學、工業探傷、高能物理等領域展現出巨大的潛力和應用價值。

目前，我國的高端X射線影像設備及關鍵零部件主要依賴進口，該研究成果標誌著我國在柔性X射線成像技術方面進入國際先進行列，並有望突破國外的技術限制，推進高端X射線影像裝備的國產化。

來源：中國科學報、科技日報

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