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我國學(xué)者與海外合作者研發(fā)出高分辨X射線發(fā)光擴展成像新技術(shù)
2021年03月03日 10:08:02
來源：化學(xué)科學(xué)部 點擊量：6417
在國家自然科學(xué)基金項目(項目編號：21635002、21771135、21771156)等資助下，福州大學(xué)楊黃浩/陳秋水教授研究團隊與新加坡國立大學(xué)劉小鋼教授和香港理工大學(xué)黃勃龍教授團隊合作，在高分辨柔性X射線成像技術(shù)研究方面取得重要進展。相關(guān)研究成果以“高分辨X射線發(fā)光擴展成像(High-resolution X-ray luminescence extension imaging)”為題于北京
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】在國家自然科學(xué)基金項目(項目編號：21635002、21771135、21771156)等資助下，福州大學(xué)楊黃浩/陳秋水教授研究團隊與新加坡國立大學(xué)劉小鋼教授和香港理工大學(xué)黃勃龍教授團隊合作，在高分辨柔性X射線成像技術(shù)研究方面取得重要進展。相關(guān)研究成果以“高分辨X射線發(fā)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(fā)表于《自然》雜志(Nature, 2021, 590, 410-415)。 
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件與光刻機、芯片、航空發(fā)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(shù)”。其中，X射線影像技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷、安全檢查、工業(yè)無損探傷上具有廣泛而重要的應(yīng)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(TFT)、非晶硅光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層仍存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，因此難以實現(xiàn)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(xiàn)曲面或者不規(guī)則目標(biāo)物的三維X射線成像。
為攻克這一關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，該合作研究團隊設(shè)計和合成了高性能納米閃爍體，并結(jié)合光譜技術(shù)、電子順磁共振表征、熱釋光學(xué)曲線分析、密度泛函理論計算、同步輻射技術(shù)研究了晶格缺陷的本質(zhì)，闡釋了高能量X射線光子誘導(dǎo)缺陷產(chǎn)生長余輝發(fā)光的機理。該發(fā)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(dǎo)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(yōu)異等特點。因此，研究團隊將其與柔性基底相結(jié)合，制備出透明、可拉伸、無需電子電路的柔性X射線成像設(shè)備。實現(xiàn)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(tǒng)平板探測器具有明顯優(yōu)勢。
該研究為制備新一代柔性X射線成像設(shè)備提供了新的思路和途徑?；诩{米閃爍體的柔性X射線成像設(shè)備具有制備工藝簡單、便攜、成本低、成像性能優(yōu)異等優(yōu)勢，在可穿戴X射線探測器、乳腺成像、牙科全景成像、工業(yè)探傷、高能物理等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力和應(yīng)用價值。目前我國的X射線影像設(shè)備及關(guān)鍵零部件主要依賴進口。該成像技術(shù)有望突破國外的技術(shù)限制，推進X射線影像裝備的國產(chǎn)化。
圖1： 高分辨X射線發(fā)光成像
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