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设备和结构

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灵活的探测器以3D中的高分辨率X射线图像

31 Mar 2021 Isabelledumé.
柔性X射线探测器
一种适用于成像3D对象的柔性X射线检测器。它由嵌入含有发光纳米颗粒的透明聚合物的薄片组成。 Credit: Ou Xiangyu

虽然X射线成像经常用于医疗诊断和工业中用于检查像半导体的材料,但现有的X射线机不能具有高分辨率的弯曲的三维物体。由新加坡国立大学(NUS)和中国福州大学的研究人员领导的团队现已开发出一种新的灵活X射线传感器,可以这件事。该装置依赖于在用X射线激发后发光的一系列纳米颗粒的纳米颗粒 - 一种称为持续的放射发光的现象 - 可以在医疗保健应用中找到用于乳房X线照相术和成像的便携式X射线探测器 - 指导治疗。

当今X射线机中的X射线探测器通常是平板电路板,其中每个像素具有其自身的集成电路。此设置使得像素庞大并限制探测器的分辨率,解释了团队成员 刘晓芳刘Nus'化学系。面板的平整度也意味着探测器难以捕获弯曲物体的图像。

环绕装置

在他们的工作中,刘和同事专注于镧系掺杂纳米材料,其具有独特的发光性能,这些特性已经广泛利用了X射线闪烁,光学成像,生物传感和光电子。他们开始掺杂氟化钠氟化钠(Naluf4)纳米晶体与稀土元素铽的离子(TB3+)。然后嵌入掺杂的纳米晶体(表示为Naluf4:TB @ Nayf4)进入硅橡胶,使能够缠绕在3D对象周围的高度柔性X射线检测器。

下一步是激发naluf4:TB @ Nayf4 在50 kV的能量下具有X射线。当他们这样做时,团队观察到在X射线源被移除后,物质在X射线源后发出强烈的光线。光持续超过30天,这意味着它可以在这段时间内用于图像对象。

慢速“跳跃”载体

刘和同事解释说,光线被作为NALUF的尿道离子发出4:TB @ Nayf4 格子吸收X射线的能量,在该过程中产生许多能量电子。当X射线光子与材料中的少量氟离子碰撞时,在纳米晶体中称为阴离子Frenkel缺陷的缺陷,并捕获产生的能量电荷载体(电子和孔)。材料中的延长的放射发光慢慢地将这些电子慢慢地“跳跃”朝向TB的晶体支架3+ 离子和孔 - Tb辐射重新组合3+ centres, they say.

刘承认已经存在了其他持久的发光材料。磷光体是一个突出的例子,2011年在佐治亚大学的一支团队中,我们报告说 Znga2O4:Cr3 +磷光体具有约15天的余辉寿命。然而,刘某指出,这些其他材料对X射线不太敏感,或者难以在纳米级上制造,这使得它们不适合制造柔性探测器。

子25微米图像分辨率

研究人员表示,他们称之为X射线发光扩展成像(XR-Lei)的Nus团队的成像技术,可以使用分辨率的分辨率少于25微米的图像。 “在过去几年中,许多研究小组包括我们的研究小组在X射线成像中一直在挑战,”刘笔记。 “我们报告的技术可以为成像高弯曲的3D对象提供急需的解决方案。它可能特别适用于护理点X射线放射照相和筛选乳房爆炸性的应用,而无需压缩乳房,这对患者感到不舒服。“

除了医疗保健应用中,该技术还可用于检测电子材料等电子材料等缺陷,如半导体,验证艺术品,并在微米尺度上检查考古对象。

研究人员,谁报告他们的工作 自然说,他们现在计划优化其持续发光纳米材料的性能,以进一步减少X射线剂量和暴露时间。 “我们还将追求动态X射线成像技术的发展,这些技术将有利于生物生物生物过程的实时监测,”刘某讲述 物理世界.

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