Det finns tre typer av konceller i näthinnan som kallas L-koner (känsliga för rött ljus), M-koner (känsliga för grönt ljus) och S-koner (känsliga för blått ljus). Det koordinerade svaret från konceller på synligt ljus i våglängdsområdet 400-780 nm låter oss se den färgstarka världen. I våglängdsområdet för osynlig röntgen (13:00–10 nm) utför röntgendetektorer samma funktion som "ögon". Röntgendetektorer tillämpar dock i allmänhet laddningsintegreringslägesdetektion, som inte kan särskilja våglängd och energi. Därför kan digital röntgen och CT-undersökningar endast erhålla gråskalebilder.

Faktum är att fotonenergin från röntgenstrålar bär på mycket information. Röntgendämpningsförmågan beror på energin hos de emitterade fotonerna och densiteten och sammansättningen av det penetrerade föremålet. Utvecklingen av röntgendetektion för dubbelenergi- eller multienergidiskriminering är en viktig forskningsriktning inom närliggande områden. Dessa detektorer är fördelaktiga för att särskilja ämnen med olika densitet, förbättra bildkontrasten mellan organiska och oorganiska föremål och identifiera mjuka ämnen (gummi, plast, mjukvävnad, etc.) som absorberar strålning dåligt.

Dessutom kan detektorn även extrahera bilder av olika ämnen på samma plats med hjälp av digital subtraktion, som att subtrahera ben och enbart bevara lungbilden i en lungröntgen. Men för närvarande kan energidiskrimineringen av dubbelskiktsdetektorer inte uppfylla de komplexa avbildningskraven. Och det indirekta röntgendetektionsläget (röntgen→synligt ljus→elektronladdning) som nu tillämpas begränsar vanligtvis detekteringskänsligheten, vilket kräver en hög stråldos för tydlig avbildning.

I en ny artikel publicerad i Light Science &Application , ett team av forskare, ledda av professor Guangda Niu och professor Jiang Tang från Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology demonstrerar, Kina, och medarbetare har för första gången demonstrerat den nya designen av "vertikal matrix" direkta perovskitröntgendetektorer (röntgen→elektronladdning) för multienergidetektering. Termen "vertikal matris" betyder att detektormatrisen är inriktad längs den infallande riktningen för en röntgenstråle snarare än vinkelrätt mot den infallande riktningen. Principen är att röntgenfotoner med olika energi har olika dämpningsdjup inom den vertikala matrisen, och lågenergifotoner avsätter det mesta av energin i de grunda skikten och högenergifotoner i djupare skikt. Därigenom skulle den vertikala matrisen kunna återställa röntgenspektrat i detalj. Dessutom kan denna röntgendetektor realisera effektiv multi-energi-diskriminering under en enda exponering, vilket inte har uppnåtts i traditionella detektorer. Med hjälp av subtraktionsmetoden kunde den tydligt skilja objekt med låg och hög densitet.

I det här dokumentet konstruerade forskarna omvandlingsmatrisen mellan röntgenenergispektrumet och de vertikala matriselektrodsvaren i fem områden. Omvandlingsmatrisen är universell för olika röntgenspektra, vilket endast beror på strukturen och egenskaperna hos själva detektorn.

"För demonstration härledde vi exakt gränsenergivärdena för okända röntgenkällor. Elementen i den rekonstruerade spektrala matrisen har inte bara tydliga gränskanter som matchar de faktiska drivspänningarna (45 kVp, 55 kVp, 65 kVp ), men har också små luckor med de simulerade röntgenspektrala intensiteterna som 10,41 % (45 kVp), 2,77 % (55 kVp), 2,97 % (65 kVp) respektive. Denna goda matchning bevisar effektiviteten hos konverteringsmatrisen," uppger studien.

"Vi använde proportionellt CaCO₃ , PDMS och paraffin med liknande densiteter för att ersätta de tre viktigaste komponenterna i människokroppen, skelett, blod och muskler, samt fett för multi-energy röntgenavbildningstillämpningar. Substanserna med låg densitet har högre bildkontrast från front-end-elektroden, och de tunga substanserna avbildar tydligare i back-end-elektroden. Flera gruppbilder av olika ämnen kan separeras genom digital subtraktion. Den vertikala matrisdetektorn skulle kunna producera en uppsättning bilder som innehåller densitetsgraderade informationen under enkel exponering och lokalisera den dolda positionen för alla låg-, medel- och högdensitetsämnen."

"Den vertikala matrisperovskitdetektorn kan måla färg till svartvita röntgenfoton och ge mer dold information i applikationer som sjukdomsdiagnostik. Den ger uppmuntrande möjligheter för nästa generations lågkostnadsröntgenspektrometer med energiupplösning, substans diskriminering och förbättrad bildkontrast", säger forskarna. + Utforska vidare

Liten mikroringarray möjliggör stor matrismultiplikation med komplexa värden