Amorfa polymera scintillatorer som uppvisar flera radioluminescensfärger kommer att bidra till högupplöst röntgenbild. Kredit:Wei et al., doi 10.1117/1.AP.4.3.035002.
Röntgendetektering är av stor betydelse i olika tillämpningar, såsom strålningsdetektering, medicinsk diagnos och säkerhetsinspektion. Ett populärt sätt att uppnå röntgendetektion är att integrera en fotodetektor med ett självlysande material som kallas en scintillator, som avger energi i form av ljus. Scintillatorer kan omvandla högenergiröntgenfotoner till synlig luminescens med låg energi.
För närvarande använder röntgenscintillatorer vanligen oorganiska material eller tungmetallkomplex. Dessa scintillatorer fungerar bra men har flera inneboende nackdelar, inklusive toxicitet, svåra beredningsförhållanden och de höga kostnaderna för sällsynta metallresurser. Att utveckla nya konstruktioner för effektiva, metallfria röntgenscintillatorer är en utmaning, men det är allmänt erkänt att rena organiska scintillatorer erbjuder tydliga fördelar jämfört med oorganiska:De är billiga, flexibla och lätta att förbereda. Ändå har de senaste framstegen inom effektiv radioluminescens huvudsakligen fokuserat på små molekyler, eller monomerer, som oundvikligen är förknippade med bearbetnings- och repeterbarhetsproblem.
Forskare från Nanjing University of Posts and Telecommunications (NUPT, Kina) rapporterade nyligen om en effektiv strategi för att förbereda radioluminiscerande polymerscintillatorer som uppvisar flera emissionsfärger. De organiska polymererna varierar i emissionsfärg från blått till gult, med hög ljusstyrka i amorft tillstånd. Deras ljusstyrka beror på radikal sampolymerisation av negativt laddad polyakrylsyra och olika positivt laddade kvartära fosfoniumsalter. En av de erhållna polymererna (P2) uppvisar hög fotostabilitet under en hög röntgenbestrålningsdos (27,35 Gy) och har en detektionsgräns på 149 nGy s –1 , en prestanda som är överlägsen den hos konventionella antracenbaserade scintillatorer.
Amorfa polymera scintillatorer med flerfärgad radioluminescens. (a) Beteende hos P2 och antracen under röntgenexcitation med låg doshastighet. (b) MTF-kurvor för P2-scintillatorskärm. (c) Fotostabiliteten för P2 vid 510 nm för kontinuerlig röntgenbestrålningsdos på 27,35 Gy. (d) Ljusfält och röntgenbilder av en metallfjäder i kapsel med P2-scintillatorskärm. Kredit:Wei et al., doi 10.1117/1.AP.4.3.035002.
Som rapporterats i Avancerad fotonik , använde forskarna framgångsrikt de organiska polymerscintillatorerna för röntgenröntgen. Först tillverkade de en transparent scintillatorskärm, vilket åstadkoms genom enkel droppgjutning av dessa polymermaterial på kvartsplattan, på grund av deras utmärkta bearbetbarhet. Sedan utförde forskarna röntgenavbildning av scintillatorskärmen genom en vanlig röntgentestmönsterplatta för att mäta maximal möjlig upplösning för röntgen med denna scintillatorskärm. De fick en maximal upplösning på 8,7 linjepar (lp) mm -1 vid ett MTF-värde på 0,2. Dessa resultat visar den utmärkta potentialen hos organiska polymerer som scintillatorskärmar för högkvalitativ röntgenavbildning.
Enligt motsvarande författare Qiang Zhao, professor vid NUPT Institute of Advanced Materials and State Key Laboratory of Organic Electronics and Information Displays, "Detta allmänna och enkla tillvägagångssätt för att designa metallfria, amorfa polymera scintillatorer med flerfärgsradioluminescens för högupplöst röntgenstrålning Imaging är en milstolpe som betecknar starten på en ny forskningsväg för billiga, flexibla radioluminescerande polymera material. Vi förväntar oss att designstrategin kommer att bli allmänt antagen av materialvetenskap, fotonik, optoelektronik och bioavbildningssamhällen." + Utforska vidare
