打破傳統(tǒng)X射線平板探測器的固有限制，高分辨X射線發(fā)光擴展成像機制獲解析

柔性平板探測器歷來是X射線平板探測器開發(fā)的技術瓶頸，我國高端X射線影像設備及關鍵零部件依賴進口的局面有望改觀！福州大學楊黃浩教授、陳秋水教授課題組與新加坡國立大學劉小鋼教授、南京工業(yè)大學黃維院士團隊合作，提出了高能量X射線光子誘導缺陷產(chǎn)生長余輝發(fā)光的機理，打破傳統(tǒng)X射線平板探測器的固有限制，在國際上率先發(fā)現(xiàn)一類高性能的納米閃爍體長余輝材料，并成功研發(fā)了新型柔性X射線成像技術，為制備新一代柔性X射線成像設備提供了新思路和途徑。這項研究成果近日在線發(fā)表在《Nature》雜志上。

X射線影像技術在醫(yī)學診斷、安全檢查、工業(yè)無損探傷上具有廣泛而重要的應用。目前，大多數(shù)X射線平板探測器需要集成薄膜晶體管陣列、非晶硅光電轉換層和閃爍體，傳統(tǒng)X射線影像設備難以對曲面及不規(guī)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。相對于傳統(tǒng)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(huán)境。但是柔性X射線成像關鍵技術一直難以攻克。

長余輝指的是在紫外可見光、X射線等激發(fā)光停止后，仍可以持續(xù)發(fā)光幾秒甚至幾個小時的一類發(fā)光現(xiàn)象，如傳說中的夜明珠在黑暗中可以持續(xù)發(fā)光。“基于長余輝材料獨特的發(fā)光性質，我們首次用長余輝材料實現(xiàn)柔性X射線成像，但傳統(tǒng)長余輝材料需要高溫制備且顆粒太大，無法用于制備柔性器件?！睏铧S浩說。

針對上述瓶頸問題，科研人員從稀土鹵化物晶格中獲取靈感，通過結合光譜技術、電子順磁共振表征、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(chǎn)生長余輝發(fā)光的機理，制備出新型的稀土納米閃爍體長余輝材料。

在此基礎上，將納米閃爍體長余輝材料與柔性基質相結合，成功研制出了透明、可拉伸、高分辨的柔性X射線成像設備。這一技術具有制備工藝簡單、成本低、成像性能優(yōu)異等優(yōu)勢，在便攜式X射線探測器、生物醫(yī)學、工業(yè)探傷、高能物理等領域展現(xiàn)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，該研究成果標志著我國在柔性X射線成像技術方面進入國際先進行列，并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(chǎn)化。