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我國(guó)學(xué)者與海外合作者研發(fā)出高分辨X射線發(fā)光擴(kuò)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(diǎn)擊量：6406
在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：21635002、21771135、21771156)等資助下，福州大學(xué)楊黃浩/陳秋水教授研究團(tuán)隊(duì)與新加坡國(guó)立大學(xué)劉小鋼教授和香港理工大學(xué)黃勃龍教授團(tuán)隊(duì)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(jìn)展。相關(guān)研究成果以“高分辨X射線發(fā)光擴(kuò)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：21635002、21771135、21771156)等資助下，福州大學(xué)楊黃浩/陳秋水教授研究團(tuán)隊(duì)與新加坡國(guó)立大學(xué)劉小鋼教授和香港理工大學(xué)黃勃龍教授團(tuán)隊(duì)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(jìn)展。相關(guān)研究成果以“高分辨X射線發(fā)光擴(kuò)展成像(High-resolution X-ray luminescence extension imaging)”為題于北京時(shí)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(jī)、芯片、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等在2018年一并被《科技日?qǐng)?bào)》列為“卡住中國(guó)脖子的35項(xiàng)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(cè)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(shí)現(xiàn)柔性平板探測(cè)器的制造，而使用剛性的平板探測(cè)器無法實(shí)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(jì)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(zhǎng)余輝發(fā)光的機(jī)理。該發(fā)光機(jī)制的建立對(duì)新型鹵化物長(zhǎng)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(diǎn)。因此，研究團(tuán)隊(duì)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(shí)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(cè)器具有明顯優(yōu)勢(shì)。
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。基于納米閃爍體的柔性X射線成像設(shè)備具有制備工藝簡(jiǎn)單、便攜、成本低、成像性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)，在可穿戴X射線探測(cè)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(jià)值。目前我國(guó)的X射線影像設(shè)備及關(guān)鍵零部件主要依賴進(jìn)口。該成像技術(shù)有望突破國(guó)外的技術(shù)限制，推進(jìn)X射線影像裝備的國(guó)產(chǎn)化。
圖1： 高分辨X射線發(fā)光成像
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