绿色制造混合材料作为高灵敏度X射线探测器

X射线成像在医学诊断和材料表征中是不可或缺的。为了生成图像，探测器将穿过物体的X射线转换为电信号。更高的探测器灵敏度使得辐射剂量降低，这在医学应用中尤为重要。

目前使用的X射线探测器由中高原子序数的无机化合物组成。近年来，无机钙钛矿化合物也已作为X射线探测器进行测试，并取得了非常好的结果。

受钙钛矿材料启发

现在，HZB的X射线探测器专家Olena Maslyanchuk教授领导的团队已证明两种新的基于铋的有机-无机杂化材料可用于高效的X射线探测。在这项工作中探索的两种基于铋的材料是 [(CH₃CH₂)₃S]₆Bi₈I₃₀ 和 [(CH₃CH₂)₃S]AgBiI₅，受到了卤化物钙钛矿在光电设备中出现的启发，最早由Dr. Allan Starkholm在瑞典皇家理工学院的博士论文工作中进行了探索。

‘高原子序数、合适的带隙和独特的结构特征使它们成为X射线探测的理想选择，’ Starkholm说：’它们含有稳定的磺铵阳离子，而不是传统使用的吸湿性铵阳离子，这对长期稳定性具有良好前景。’

环境友好的制造工艺

与BAM专家Franziska Emmerling合作，采用了一种特别环境友好的制造工艺：球磨。这种工艺生产多晶粉末，然后将其压成致密的颗粒。这些程序在工业中也已成熟。

灵敏度高出50倍

在与波茨坦大学的Dr. Felix Lang团队合作中，评估了这些新材料在X射线探测器中的应用。’结果表明，它们的表现优于当前的商业探测器，即使在长时间使用中也是如此，’ Starkholm说。’实际上，它们的灵敏度比商业材料如非晶硒或CdZnTe高出两个数量级，并且可以检测到近50倍低的X射线剂量，’ Starkholm说。

除了在实验室进行广泛分析外，团队还在BESSY II的KMC-3 XPP光束线上研究了样品。这些探测器在高强度光子通量下的脉冲X射线照射期间保持稳定响应，曝光后未观察到性能显著下降，突显了探测器材料的稳健性。

技术转移展望

‘我们已经证明这些全新的基于铋的材料是X射线探测的优秀候选者。我们的结果突显了在HZB扩展杂化材料研究的令人振奋的机会，不仅限于光伏领域，也超越钙钛矿领域。更灵敏的X射线探测器将有助于显著减小X射线成像中的辐射暴露，’ Olena Maslyanchuk说。

技术转移是下一步。’在Adlershof有这么多令人兴奋的公司，我们可以与他们一起合作，优化这些X射线探测器的开发，’ Starkholm说。