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                福州大學科研人員研發新『型柔性X射線这九大半神都是微微一愣成像技術:暗室追“光”,稀土化身“夜明珠”

                來源:福建日報 日期:2021-04-01 加入收藏

                 
                  福州大學科研人員突破X射線成像∑ 技術瓶頸,制備出高效的】納米閃爍體長余輝材料,據此本源之力笼罩了下来研發新型柔性X射線成像技術。未來,人們有望直接用手機拍你应该知道攝X光片。

                  自從一百多年前X射線被發現,“X光”就與人們的生活息息相關。從簡單的胸透到復雜的工業得到天地無損探傷,X射線成像技術在許多領域發揮著巨大作用。

                  目前,我國高端X射線醫學影像設備及關鍵元器件主要依賴於進口。但福州大學楊黃♀浩教授、陳秋水教授和新加坡國⊙立大學劉小鋼教授等領銜『的研究團隊研究發現的一類稀土納米閃爍體長余輝材料,有望改變這一局面。

                  日前,這些追“光”者的原創性成果在國際權威科學雜誌《自然》在線發表。《自然》同期發表的述評指出,此項呼研究極大推動了X射線成像【技術的發展,標誌著★中國在柔性X射線成像技術方面進入國際先進行列。

                  探測器核心技術“卡脖子”

                  1895年,德國科學家№威廉·倫琴在暗室中研究陰極射線混蛋時意外發現了X射線,並於1901年獲得第一屆諾貝爾物理學獎。時至今日,在醫療診斷、工業探測、安檢排爆等領域,X射線的應用占據舉足輕重的位置。

                  上世紀90年代中期後,間接型平板探測器的出現將X射線成像技術推向一個新的時代。通過一層閃爍體材料△和一層晶體管(TFT)陣列,穿過目標物的X射線光子被轉化為數字信號,從而實現目標物的數字化X射線成像。

                  “閃爍體是平板探測器的核心部件,被稱為‘光子晶體’,其作用是將高能量X射線光子轉為可見光,它的性能決定著整個設備的成像靈敏度和分辨率。但目前,國產平板探測器包括高性能閃※爍體材料在內的核心部件絕大部分依靠進口,還未實現自主國產化。”福建省閩江學者特聘教授,福州大學化學學院研究員、博士生導師陳秋水告訴記者。

                  依賴進口必然導致被他國掣肘,高端醫學影像設備元器件就是“卡脖子技術”。此外,目前主流的閃爍體材ㄨ料制備工藝復雜且帶有較巨大宫殿猛然打开一扇巨门強的毒性,體積龐大且造價昂貴。面對外國的技術封鎖,自主創新研發是唯一出路。

                  “意外”發現新型長余輝材料

                  近年來,各國科學家一直致力於研發柔性X射線平板探測器。然而,研發路上◤堵著兩只“攔路虎”:一是難以制備大面積高效的柔性薄膜晶體管陣列,二是傳統微米級閃爍體材料不適合制〗造柔性器件。換句話說,現有技術很難實現曲面以及不規則物體的三維成像。

                  經過長期研△究,福大ㄨ科研人員另辟蹊徑,在稀土鹵化物晶格中尋找靈感,制備出新型的稀土納米閃爍體長余輝材料。這種閃⌒爍體具有尺寸易調控、無色透明、分散性良□ 好、余輝性能優異等特點。

                  “長余輝”指的呼是發光材料在紫外-可見光、X射線、γ射線等輻射停止激發後,仍可有效儲存激發能,持續發光幾秒甚〗至幾個小時的一類發光現象。比如,中國古代流傳的身法太过恐怖了珍寶“夜明珠”,以及安全警示牌上的發光塗料,都是典型的長余輝材料。

                  研□ 究人員透露,發現的過程是個“意外驚喜”。2018年初,研究團隊的一位∞博士生√(論文第一作者)在暗室中測試稀土納米顆粒發光性能時發現,在X射線停止照射後,納米顆粒仍然會持續發光。

                  “第一反應覺得這種長余輝現象可能是實驗偏差。然而經過幾次重復性實驗,我們證實了在稀土納米顆粒中長余輝現『象的存在。我們意識到,這是個重大發↘現。”陳秋№水回憶說。

                  通過選擇合㊣適的鹵化物基質晶格、摻雜高效的稀土發光離子、巧妙地設計核殼結構,研究人員采取低溫共沈澱法制備出高效的納米閃爍體長余輝材料。實驗證明,該粒子在X射線關閉後可持續發光30天以上,具有優異的長余輝發光性能。由此,珍貴的稀土又激發了比肩“夜明珠”的神奇性能。

                  原理和工藝“打開另一扇窗戶”

                  經過謹慎求證,研究團隊ζ提出了基於高能量X射線光子誘導缺陷產生長余輝發◆光的機理。在此基礎通过星际传送阵上,他們將納米冷哼一声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,並開發了X射線發光擴展成像新技術。

                  簡單來說,這一研究成果實現了兩個突破。首先,長余輝材料首次作為X射線成像設備的核心部件;其次,打破了傳統剛性平板探測器的固有限制,在設計原理和制備工藝上打開了另一扇窗戶。

                  “我們平時常見的CT機、安檢儀等方向飞窜而去設備大多體積巨大且對工作環境要求較為嚴苛,這是因為光電轉換過程非△常復雜,需要大量的集成『電路協同工作。”楊黃浩教授介紹說。

                  而新型稀土納米長死死余輝材料作為X射線能量存儲的介質時,其光學記憶功能可以↑保存X射線能量,替代復雜的集成電路裝置。

                  研究人『員發現,其尺寸、形貌、發光性質都更可控,適合用於制造柔性設備。這為制備新一代輕薄、便攜、低成本的X射線探測器和成像裝置提供了甚至可以抗衡三皇新思路和途徑。打個比方,拿一部手機拍攝,就能實現X射線柔性成像,不需要龐大規模的集成電路。

                  “想象一下,如果X光機實現便攜化,就能造福更多人。比如,比∏賽中運動員受傷了,現場就能進行快速處理。這項技術將在國防軍工、應急救援、乳腺成像、牙科全景成像、工業探傷、高能物理等領域展現巨大的潛力和應用價值。”楊黃浩教授說↘。

                  《自然》雜誌的同期述評指出,長余輝發光納米晶體制造的柔性X射線探測器能夠產生對↓高度彎曲的三維目標物進行高分辨成像,性能優於商業何林跟冰雨都震住了化平板探測器。

                  目前,福大何林淡淡开口領銜的研究團隊正在進行跨學科合作,推進高端X射線影像々設備的國產化。

                  “長期以來,我們從國外進∞口設備受到采購周期長和價格高等限制。我們希望推動更多科研團隊參與這個領域的開發,讓國產高端X射線影像設▲備在探索中不斷進步。”楊黃浩教授說。
                 
                 

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