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这是一篇会发光的Nature 用钙钛矿打造超灵敏X射线探测器

2018.8.28

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  研究亮点:

  1. 发明了一种全无机钙钛矿纳米晶闪烁体,在可见光区可调谐。

  2. 集成了一种柔性和超高灵敏度的X-射线探测器。

  3. 探索了X-射线探测器的结果可视化以及在电子电路领域的应用。

  闪烁体是啥?可能很多人都没听过这个词。今天,就让这篇Nature来告诉你。

  闪烁体是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料,可用于辐射探测和安全防护,通常在应用中将其加工成晶体,称为闪烁晶体。近年来,随着各领域对辐射探测材料的不断增加的需求,对于闪烁体的研究也显得越来越重要。

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  问题在于:常规闪烁体一般是通过高温晶化合成的块体材料,其辐射发光性能很难在可见光区调谐。

  有鉴于此,新加坡国立大学刘小钢、西北工业大学黄维、福州大学杨黄浩合作,报道了一种含有Cs和Pb的全无机钙钛矿纳米晶闪烁体。

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图1. 钙钛矿纳米晶闪烁体的全彩色可调谐辐射发光

  这些纳米晶闪烁体表现出超强的X-射线吸收,并在可见光区表现出明显的辐射发光行为。和体相的无机闪烁体不一样的是,这些钙钛矿纳米晶是通过溶液制得,合成温度相对较低,因此可以产生X-射线诱导的激发,通过对合成前驱体中阴离子的改变就可实现在可见光区的可调谐。

  这些特征让研究人员制造柔性和高灵敏的X-射线探测器,探测极限最低可达到13 nGy s-1,是典型医学成像辐射剂量的1/400。也就是说,医院拍片后对人体辐射剂量的1/400,都可以被这个探测器探测到。

  这种颜色可调的钙钛矿纳米晶闪烁体,为探测结果的可视化提供了更为简便的方法,只需要通过数码相机记录相关图片即可。除此之外,还可以和商业平板成像仪集成,用于检测电子电路板的低剂量X-射线辐射。

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图2. 钙钛矿纳米晶中X-射线能量转化机理研究

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图3. 基于CsPbBr3的超灵敏X-射线探测和成像仪

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图4. 电子电路中的辐射检测应用

  最后,来欣赏几张美图:


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