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Nature:高分辨X射线发光扩展成像新技术
更新日期:2021-04-06  

  近日,福州大学杨黄浩教授、陈秋水教授课题组与新加坡国立大学刘小钢教授和香港理工大学黄勃龙教授团队合作,合成了一类含镧系元素的纳米晶闪烁体,该晶体可以将X射线辐照产生的激发电荷载流子存储在晶格缺陷中数周,可诱导超过30天的持续放射发光。他们利用这些持久发光纳米晶体,制造了用于高分辨率3D射线照相的柔性X射线探测器,并开发了一种称为X射线发光扩展成像(Xr-LEI)的新技术。使用该技术能够在X射线终止后对高度弯曲的3D对象执行射线照相,而这是常规平板X射线探测器或基于同步加速器的X射线显微镜无法实现的。研究成果以High-resolution X-ray luminescence extension imaging为题,于2021217日发表在《Nature》期刊上(DOI: 10.1038/s41586-021-03251-6)。 

  1:高分辨X射线发光成像 

  X射线影像技术在医学诊断、安全检查、工业无损探伤上具有广泛而重要的应用。目前,大多数X射线平板探测器需要集成薄膜晶体管阵列(TFT)、非晶硅光电转换层和闪烁体。但制造大面积、柔性的薄膜晶体管阵列和非晶硅光电转换层仍存在巨大的技术挑战,因此难以实现柔性平板探测器的制造,而使用刚性的平板探测器无法实现曲面或者不规则目标物的三维X射线成像。 

  为攻克这一关键技术瓶颈,该合作研究团队设计和合成了一系列掺杂镧系元素的纳米晶闪烁体,并结合光谱技术、电子顺磁共振表征、热释光学曲线分析、密度泛函理论计算、同步辐射技术研究了晶格缺陷的本质,阐释了高能量X射线光子诱导缺陷产生长余辉发光的机理。 

  研究表明,稀土纳米闪烁体具有无色透明、分散性良好、余辉性能优异等特点。因此,研究团队将其与柔性基底相结合,制备出透明、可拉伸、无需电子电路的柔性X射线成像设备。实现了高分辨、柔性的全景X射线成像,其成像空间分辨率大于20 lp/mm,相比传统平板探测器具有明显优势。 

  (综合高分子科学前沿国家自然科学基金委报道)