一个薄膜多能量X射线检测器装置的图像。资料来源: Exciton Science

在Exciton Science的研究人员展示了一条具有明显增强的灵活性和灵敏度的多能量X射线检测路线之后，成像应用领域可能会发生一步的变化。

该技术由莫纳什大学的一个团队开发，基于使用过氧化物薄膜制成的溶液加工、可打印的二极管，这种组件通常与下一代太阳能设备相关。

这项工作的成果已经发表在《先进材料》上。

高级激子科学研究员、论文第一作者Babar Shabbir博士说："这些基于过氧化物的探测器可以提供快速的响应时间，并提供高灵敏度，以实现复杂目的的实时检测和成像，包括疾病诊断、检测爆炸物和识别食品污染。"

大多数X射线探测器在两种不同的能量水平之一运作--硬或软。硬X射线用于穿透像骨骼或岩石这样的致密材料，而软X射线则需要对组织和细胞等活体物质进行安全成像。

典型的单能量检测发生在10至100s的千电子伏特（KeV）的硬X射线区域。同时，在软窗口的检测可能需要低于1KeV的能量水平。

有时，一个X射线探测器必须能够跨越这两个能量级别进行操作。例如，当搜索乳腺组织内的肿瘤时。

现有的多能量X射线探测器是用硅和硒制造的，尽管它们可以在这两个区域操作，但它们的能量灵敏度和空间分辨率都很有限。

一种有希望的、潜在的、更有效的、多功能的替代物已经以金属卤化物过氧化物的形式出现了。

过氧化物材料因其晶体结构而得名，其制造成本低廉，并能在X射线束穿过物质时有效管理其强度，这一过程被称为X射线衰减。

重要的是，当过氧化物被制造在一个二极管装置内时，X射线衰减过程会诱发电荷的形成，这些电荷可以被有效地收集，以提供X射线能量及其强度的特征。

在这项新工作中，已经表明基于过氧化物的多能量X射线探测器可以在从0.1KeV到10几KeV的广泛能量范围内运行，明显比现有的传统多能量X射线探测器更宽。

以前对基于过氧化物的装置的演示仅限于硬X射线探测，而且规模很小，从几毫米到几厘米不等。

这不仅是首次将过氧化物用于软X射线检测，而且这种新方法也适合扩大到商业使用所需的大面积。

而且，由于过氧化物探测器将被制成薄膜，它们可以与柔性基材结合，以释放出一系列新的设备形状和尺寸。

莫纳什大学的Jacek Jasieniak教授是Exciton Science的首席研究员和论文的资深作者，他说："这项工作展示了过氧化物在印刷X射线探测器方面的自然延伸。

"它们的制造成本应该更低，而且还可能涉及修改薄膜的形式因素，在那里你需要固有的灵活性。

"它为如何使用这些类型的设备开辟了一个全新的领域"。

参考信息

Babar Shabbir et al, Printable Perovskite Diodes for Broad‐Spectrum Multienergy X‐Ray Detection, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202210068