Een nieuw prototype van een röntgendetector staat op het punt een revolutie teweeg te brengen in de medische beeldvorming. met een drastische vermindering van de blootstelling aan straling en de bijbehorende gezondheidsrisico's, terwijl ook de resolutie in beveiligingsscanners en onderzoekstoepassingen wordt verbeterd, dankzij een samenwerking tussen Los Alamos National Laboratory en onderzoekers van Argonne National Laboratory.

"Het perovskietmateriaal in het hart van ons detectorprototype kan worden geproduceerd met goedkope fabricagetechnieken, " zei Hsinhan (Dave) Tsai, een Oppenheimer Postdoctoraal onderzoeker aan het Los Alamos National Laboratory. "Het resultaat is een kosteneffectieve, hoog sensitief, en zelfaangedreven detector die bestaande röntgendetectoren radicaal zou kunnen verbeteren, en mogelijk leiden tot een groot aantal onvoorziene toepassingen."

De detector vervangt op silicium gebaseerde technologie door een structuur gebouwd rond een dunne film van het mineraal perovskiet, wat resulteert in honderd keer meer gevoeligheid dan conventionele op silicium gebaseerde detectoren. In aanvulling, de nieuwe perovskietdetector heeft geen externe stroombron nodig om elektrische signalen te produceren als reactie op röntgenstralen.

Perovskietdetectoren met hoge gevoeligheid kunnen tandheelkundige en medische beelden mogelijk maken die een klein deel van de belichting vereisen die gepaard gaat met conventionele röntgenbeeldvorming. Verminderde blootstelling vermindert de risico's voor zowel patiënten als medisch personeel. Het feit dat perovskietdetectoren zeer dun kunnen worden gemaakt, stelt hen in staat een hogere resolutie te bieden voor zeer gedetailleerde beelden, wat zal leiden tot betere medische evaluaties en diagnoses. Detectoren met lagere energie en hogere resolutie kunnen ook een revolutie teweegbrengen in beveiligingsscanners en beeldvorming in röntgenonderzoekstoepassingen.

Omdat perovskiet rijk is aan zware elementen, zoals lood en jodium, Röntgenstralen die gemakkelijk onopgemerkt door silicium gaan, worden gemakkelijker geabsorbeerd, en ontdekt, in perovskiet. Als resultaat, perovskiet presteert aanzienlijk beter dan silicium, in het bijzonder bij het detecteren van hoogenergetische röntgenstralen. Dit is een cruciaal voordeel als het gaat om het monitoren van röntgenstraling in hoogenergetische onderzoeksfaciliteiten, zoals synchrotron-lichtbronnen.

Perovskietfilms kunnen op oppervlakken worden afgezet door oplossingen te spuiten die uitharden en dunne lagen van het materiaal achterlaten. de dunnelaagdetectoren zullen veel gemakkelijker en goedkoper te produceren zijn dan op silicium gebaseerde detectoren, die metaalafzetting op hoge temperatuur onder vacuümomstandigheden vereisen.

"Mogelijk, we zouden inkjetsystemen kunnen gebruiken om grootschalige detectoren te printen, "zei Tsai. "Dit zou ons in staat stellen om siliciumdetectorarrays van een half miljoen dollar te vervangen door goedkope, perovskiet-alternatieven met een hogere resolutie."

Naast de belofte van dunnelaagperovskieten in röntgendetectoren, dikkere lagen werken goed op voorwaarde dat ze een kleine spanningsbron bevatten. Dit suggereert dat hun bruikbare energiebereik zou kunnen worden uitgebreid van röntgenstraling tot laagenergetische gammastraling.

De studie is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .