X射线探测器能有多薄?新成果厚度不足10纳米!

发布时间:2021-11-15 浏览人次:1260 来源:化工仪器网
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近日,澳大利亚科学家使用硫化锡(SnS)纳米片制造了一种厚度不到10纳米的X射线探测器,突破了目前X射线探测器的厚度极限。研究成果发表在《先进功能材料》杂志上。

X射线探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置。它接收到射线照射,然后产生与辐射强度成正比的电信号。X射线自1895年被发现以来就被广泛应用于各个领域,尤其是医疗诊断与工业无损检测。而X射线探测器作为X射线成像系统的关键部件,一直备受研究者重视。

在多年的发展中,X射线探测器主要有两个发展方向:一是结合数字化技术以及现在的人工智能,优化探测图像的细节,例如医学成像中的X射线断层成像(CT)、发射式计算机断层成像(ECT)等;二是从探测材料本身的角度出发来提高探测器的性能。在这项研究中,澳大利亚研究团队就是发现了SnS纳米片在制作X射线探测器上的优势,从而完成了这一创新型成果。

SnS具有特殊光学性质,如光学带隙为1.3 eV,非常接近光伏器件的最优带隙(约1.5 eV),其光学吸收系数也达到了104 cm−1。另外,Sn和S两种元素在自然界含量较高,并且环保无毒。这让SnS在光伏领域展现出较大的发展空间。研究团队在寻找超薄软X射线探测器候选材料的时候发现SnS纳米片具有很高的光子吸收系数,比另一种新兴候选材料金属卤化物钙钛矿更灵敏,响应时间更短,并且可以调节整个软X射线区域的灵敏度。这也让研究团队选择它作为制作超薄软X射线探测器的材料。

研究团队使用基于液态金属的剥离方法生产SnS纳米片。以SnS纳米片为材料制作的X射线探测器厚度不到10纳米,而此前制造出的最薄X射线探测器厚度在20-50纳米之间。研究团队成功突破了X射线探测器的厚度极限。同时,SnS纳米片可以有效地探测水域中的软X射线光子。并且通过堆叠超薄层,SnS纳米片的灵敏度还可以进一步提高。无论是在灵敏度还是在响应时间上,SnS X射线探测器都已经大大超过了现有的直接软X射线探测器。

       软X射线波长在0.1nm以上,能量较低,可用于研究湿态蛋白质和活细胞,在生物学研究中有重要意义。研究人员认为,SnS X射线探测器作为超薄软X射线探测器,未来在细胞生物学成像研究中将发挥非常大的作用。