Er zijn drie soorten kegelcellen in het netvlies die L-kegels (gevoelig voor rood licht), M-kegels (gevoelig voor groen licht) en S-kegels (gevoelig voor blauw licht) worden genoemd. De gecoördineerde reactie van kegelcellen op zichtbaar licht in het golflengtebereik van 400-780 nm laat ons de kleurrijke wereld zien. In het golflengtebereik van onzichtbare röntgenstralen (1 pm-10 nm) vervullen röntgendetectoren dezelfde functie als 'ogen'. Röntgendetectoren passen echter over het algemeen ladingsintegratiemodusdetectie toe, die geen onderscheid kan maken tussen golflengte en energie. Daarom kunnen digitale radiografie en CT-onderzoeken alleen grijswaardenbeeldvorming verkrijgen.

In feite bevat de fotonenergie van röntgenstralen veel informatie. Het röntgenverzwakkingsvermogen hangt af van de energie van de uitgezonden fotonen en de dichtheid en samenstelling van het doorgedrongen object. De ontwikkeling van röntgendetectie voor dual-energy of multi-energy discriminatie is een belangrijke onderzoeksrichting in verwante gebieden. Deze detectoren zijn nuttig voor het onderscheiden van stoffen met verschillende dichtheden, het verbeteren van het beeldcontrast tussen organische en anorganische objecten en het identificeren van zachte stoffen (rubber, plastic, zacht weefsel, enz.) die straling slecht absorberen.

Daarnaast kan de detector ook beelden van verschillende stoffen op dezelfde locatie extraheren met behulp van digitale aftrekking, zoals het aftrekken van botten en alleen het bewaren van het longbeeld op een thoraxfoto. Op dit moment kan de energiediscriminatie van dubbellaagse detectoren echter niet voldoen aan de complexe beeldvormingsvereisten. En de indirecte röntgendetectiemodus (röntgenstraal → zichtbaar licht → elektronenlading) die nu wordt toegepast, beperkt gewoonlijk de detectiegevoeligheid, die een hoge stralingsdosis vereist voor heldere beeldvorming.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light Science &Application , demonstreert een team van wetenschappers, onder leiding van professor Guangda Niu en professor Jiang Tang van het Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, China en collega's voor het eerst het nieuwe ontwerp van "verticale matrix" directe perovskiet röntgendetectoren (röntgen → elektronenlading) voor multi-energiedetectie. De term "verticale matrix" betekent dat de detectorarray is uitgelijnd langs de invalsrichting van een röntgenstraal in plaats van loodrecht op de invalsrichting. Het principe is dat röntgenfotonen met verschillende energie verschillende verzwakkingsdiepten hebben binnen de verticale matrix, en laagenergetische fotonen deponeren het grootste deel van de energie in de ondiepe lagen en hoogenergetische fotonen in diepere lagen. Daardoor zou de verticale matrix het röntgenspectrum in detail kunnen herstellen. Bovendien kan deze röntgendetector een effectieve multi-energiediscriminatie realiseren onder een enkele belichting, wat niet is bereikt in traditionele detectoren. Met behulp van de aftrekmethode kon het objecten met lage en hoge dichtheden duidelijk onderscheiden.

In dit artikel construeerden de onderzoekers de conversiematrix tussen het röntgenenergiespectrum en de verticale matrixelektroderesponsen in vijf bereiken. De conversiematrix is ​​universeel voor verschillende röntgenspectra, die alleen afhangt van de structuur en eigenschappen van de detector zelf.

"Ter demonstratie hebben we nauwkeurig de afsnij-energiewaarden voor onbekende röntgenbronnen afgeleid. De elementen van de gereconstrueerde spectrale matrix hebben niet alleen duidelijke afsnijranden die overeenkomen met de werkelijke stuurspanningen (45 kVp, 55 kVp, 65 kVp ), maar hebben ook kleine hiaten met de gesimuleerde spectrale intensiteiten van röntgenstralen als respectievelijk 10,41% (45 kVp), 2,77% (55 kVp), 2,97% (65 kVp). Deze goede match bewijst de effectiviteit van de conversiematrix." de studie stelt.

"We gebruikten naar verhouding CaCO₃ , PDMS en paraffine met vergelijkbare dichtheden ter vervanging van de drie belangrijkste componenten in het menselijk lichaam, skelet, bloed en spieren, en vet voor multi-energie röntgenbeeldvormingstoepassingen. De stoffen met een lage dichtheid hebben een hoger beeldcontrast van de front-end-elektrode en de zware stoffen worden duidelijker in de back-end-elektrode afgebeeld. Meerdere groepen afbeeldingen van verschillende stoffen kunnen worden gescheiden door digitale aftrekking. De verticale matrixdetector zou een reeks beelden kunnen produceren die de informatie met dichtheidsgradatie bevatten bij een enkele belichting, en de verborgen positie kunnen lokaliseren voor alle stoffen met een lage, gemiddelde en hoge dichtheid."

"De verticale matrix perovskietdetector kan kleur schilderen op zwart-wit röntgenfoto's en meer verborgen informatie bieden in toepassingen zoals ziektediagnose. Het biedt bemoedigende mogelijkheden voor de volgende generatie goedkope röntgenspectrometer met energieresolutie, substantie discriminatie en contrastverbetering in beeld", zeggen de wetenschappers. + Verder verkennen

Kleine microring-array maakt grote matrixvermenigvuldiging met complexe waarden mogelijk