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我國學者與海外合作者研發出高分辨X射線發光擴展成像新技術
2021年03月03日 10:08:02
來源：化學科學部 點擊量：6390
在國家自然科學基金項目(項目編號：21635002、21771135、21771156)等資助下，福州大學楊黃浩/陳秋水教授研究團隊與新加坡國立大學劉小鋼教授和香港理工大學黃勃龍教授團隊合作，在高分辨柔性X射線成像技術研究方面取得重要進展。相關研究成果以“高分辨X射線發光擴展成像(High-resolution X-ray luminescence extension imaging)”為題于北京
【化工儀器網 科技前沿】在國家自然科學基金項目(項目編號：21635002、21771135、21771156)等資助下，福州大學楊黃浩/陳秋水教授研究團隊與新加坡國立大學劉小鋼教授和香港理工大學黃勃龍教授團隊合作，在高分辨柔性X射線成像技術研究方面取得重要進展。相關研究成果以“高分辨X射線發光擴展成像(High-resolution X-ray luminescence extension imaging)”為題于北京時間2021年2月18日在線發表于《自然》雜志(Nature, 2021, 590, 410-415)。 
醫學影像設備元器件與光刻機、芯片、航空發動機等在2018年一并被《科技日報》列為“卡住中國脖子的35項技術”。其中，X射線影像技術在醫學診斷、安全檢查、工業無損探傷上具有廣泛而重要的應用。目前，大多數X射線平板探測器需要集成薄膜晶體管陣列(TFT)、非晶硅光電轉換層和閃爍體。但制造大面積、柔性的薄膜晶體管陣列和非晶硅光電轉換層仍存在巨大的技術挑戰，因此難以實現柔性平板探測器的制造，而使用剛性的平板探測器無法實現曲面或者不規則目標物的三維X射線成像。
為攻克這一關鍵技術瓶頸，該合作研究團隊設計和合成了高性能納米閃爍體，并結合光譜技術、電子順磁共振表征、熱釋光學曲線分析、密度泛函理論計算、同步輻射技術研究了晶格缺陷的本質，闡釋了高能量X射線光子誘導缺陷產生長余輝發光的機理。該發光機制的建立對新型鹵化物長余輝材料的探索與合成具有指導意義。
研究表明，稀土納米閃爍體具有無色透明、分散性良好、余輝性能優異等特點。因此，研究團隊將其與柔性基底相結合，制備出透明、可拉伸、無需電子電路的柔性X射線成像設備。實現了高分辨、柔性的全景X射線成像，其成像空間分辨率大于20 lp/mm，相比傳統平板探測器具有明顯優勢。
該研究為制備新一代柔性X射線成像設備提供了新的思路和途徑。基于納米閃爍體的柔性X射線成像設備具有制備工藝簡單、便攜、成本低、成像性能優異等優勢，在可穿戴X射線探測器、乳腺成像、牙科全景成像、工業探傷、高能物理等領域展現出巨大的潛力和應用價值。目前我國的X射線影像設備及關鍵零部件主要依賴進口。該成像技術有望突破國外的技術限制，推進X射線影像裝備的國產化。
圖1： 高分辨X射線發光成像
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