美国Los Alamos 国家实验室和 Argonne国家实验室合作开发了第一款自供电X射线探测器

百倍灵敏度、革命性的新型X射线探测器

即使在x射线被发现125年之后(即2020年)，围绕x射线技术设备的发展还远未结束。目前，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和阿贡国家实验室合作开发了第一个不需要外部能量的x射线探测器。

新的钙钛矿探测器不需要外部电源产生电信号响应x射线。该探测器用钙钛矿薄膜结构取代了硅基技术，其灵敏度是传统硅基探测器的100倍。由于大大减少辐射剂量和相关的健康风险，它使低剂量牙科和医学成像成为可能，并正在彻底改变医学成像。

2020年4月20日，新墨西哥州洛杉矶洛斯阿拉莫斯——一个新的X射线探测器原型即将带来变革性的医学成像，大大减少了辐射暴露和相关的健康风险，同时由于洛斯阿拉莫斯国家实验室和阿贡国家实验室研究人员之间的合作，还提高了安全扫描仪和研究应用的分辨率。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的Oppenheimer博士后研究员Hsinhan（Dave）Tsai说：“探测器原型核心的钙钛矿材料可以用低成本的制造技术来生产。” “其结果是一种经济高效，高度灵敏且自供电的探测器，可以从根本上改善现有的X射线探测器，并有可能带来许多不可预见的应用。”

该探测器用钙钛矿薄膜构建结构取代了硅基技术，其灵敏度是传统硅基检测器的100倍。此外，新型钙钛矿探测器不需要外部电源来产生响应X射线的电信号。

对于牙科和医学图像，高灵敏度的钙钛矿探测器仅需要常规X射线成像所需的很小一部分曝光计量。减少曝光计量可降低患者和医务人员的辐射风险。钙钛矿探测器可以做得很薄，这使它们能够提供更高的分辨率以获得非常清晰的图像，这将改善医学评估和诊断的效率。更低的能耗和更高分辨率的探测器也会给安全扫描仪和X射线研究应用带来革命性的变化。

由于钙钛矿富含铅和碘等重元素，可以很好的解决X射线很容易穿过硅而不被探测到问题，钙钛矿探测器可以实现对X射线的高效率探测。因此，钙钛矿的性能明显优于硅，特别是在检测高能X射线方面。当要在像同步辐射光源之类的高能研究设施中监测X射线时，这是一个巨大的优势。

通过喷涂固化溶液，可以在表面沉积钙钛矿薄膜，并将材料的薄层留在后面。因此，薄层探测器将比硅基检测器更容易和更便宜，硅基检测器需要在真空条件下进行高温金属沉积

said Tsai 提到“我们可能会使用喷墨式系统来打印大型探测器。” “这将使我们能够用廉价、高分辨率的钙钛矿替代品取代价值50万美元的硅探测器阵列。”

除了在X射线探测器中使用薄层钙钛矿外，如果厚层中包含一个低电压源，也可以很好地工作。这表明它们的有效能量探测范围可以从X射线扩展到低能伽马射线。

参考文献：

Hsinhan Tsai, Fangze Liu, Shreetu Shrestha, Kasun Fernando, Sergei Tretiak, Brian Scott, Duc Ta Vo, Joseph Strzalka, Wanyi Nie. A sensitive and robust thin-film x-ray detector using 2D layered perovskite diodes. Science Advances, 2020; 6 (15): eaay0815 DOI: 10.1126/sciadv.aay0815.