Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) vid den kinesiska vetenskapsakademin har i samarbete med forskare vid Central China Normal University utvecklat en högpresterande perovskitröntgen-komplementär metall-oxid-halvledardetektor (CMOS) för medicinsk avbildning.
Studien publicerades i Nature Communications den 21 februari.
Röntgen är avgörande för diagnos och behandling av hjärt- och kärlsjukdomar och cancersjukdomar. Röntgendetektorer med direktkonvertering gjorda av halvledarmaterial uppvisar överlägsen rumslig och tidsmässig upplösning vid lägre strålningsdoser jämfört med indirektomvandlingsdetektorer gjorda av scintillatormaterial. De för närvarande tillgängliga halvledarmaterialen, såsom Si, a-Se och CdZnTe/CdTe, är dock inte idealiska för allmän röntgenbild på grund av deras låga röntgenabsorptionseffektivitet eller höga kostnader.
Perovskite är ett lovande alternativ till konventionella halvledarmaterial. Men det är fortfarande okänt om det är möjligt att kombinera den med höghastighetspixelerade CMOS-matriser.
För att lösa detta problem utvecklade forskare en direktkonverteringsröntgendetektor tillverkad med en 300 μm tjock oorganisk CsPbBr3 perovskite-film tryckt på en dedikerad CMOS-pixelmatris.
Forskare fann att den screentryckta tjocka CsPbBr3 film har en hög μτ-produkt på 5,2×10 -4 cm 2 V –1 , en hög röntgendetektionskänslighet på 15 891 µC Gyluft –1 cm –2 , och en lågdosdetektionsgräns på 321 nGyluft s –1 .
Experimentella röntgen 2D-avbildningsresultat visade att den föreslagna perovskite CMOS-detektorn kan uppnå mycket hög rumslig upplösning (5,0 lp mm -1 , hårdvarugränsen är 6,0 lp mm -1 ) och lågdos (260 nGy) avbildningsprestanda.
Dessutom validerades även 3D CT-avbildning med den föreslagna detektorn vid en snabb signalavläsningshastighet på 300 fps.
"Vårt arbete visar potentialen hos blyhalogenidperovskiter när det gäller att revolutionera utvecklingen av toppmoderna röntgendetektorer med avsevärt förbättrad rumslig upplösning, avläsningshastighet och effektivitet vid lågdosdetektion", säger Prof. Ge.
"Detta banar väg för tillämpningar för medicinsk röntgenbild att bli skonsammare och säkrare i framtiden."
