有机柔性X射线面板探测器，提供巨大的医疗成像应用潜力
2021-08-07 15:52:38 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
一支由美国和中国研究人员组成的团队研制了一种柔性X射线成像器件，该器件在其传感器面板中使用了无毒的金属有机框架材料（MOF）而不是重金属，而重金属已被证明会在很长一段时间内对人体健康造成不良影响。
据麦姆斯咨询报道，人们都知道有机食品更健康，根据一项新开发的柔性X射线面板传感器研究，在X射线成像设备中使用有机化合物也可能“更健康”。该项研究于8月4日在线发表在Nano Letters上。
在一项概念技术验证研究中，一支由美国和中国研究人员组成的团队研制了一种柔性X射线成像器件，该器件在其传感器面板中使用了无毒的金属有机框架材料（MOF）而不是重金属，而重金属已被证明会在很长一段时间内对人体健康造成不良影响。
南京航空航天大学的Shuquan Chang博士写道：“这项研究为金属有机框架材料在新兴的辐射监测和成像应用中的潜在利用提供了一条途径。”
例如，目前用于乳房X光检查的X射线平板探测器是刚性的，对患者来说不舒服。在过去的几年中，柔性传感器的开发取得了很大进展，这些器件可以很容易地改变形状以适应“非平面”场景。然而，即使在这个先进领域，用于X射线柔性面板探测器的有源传感材料也是由铅和镉等重金属制成的。
在这项研究中，研究人员试图研制出一种新型的X射线探测器面板，该探测器面板将柔韧性与无铅材料或金属有机框架材料（MOF）相结合，此外，这些MOF材料具有高导电性，并且在探测X射线辐射时可能比标准材料更加灵敏。
该团队写道：“据我们所知，这是对low-Z（原子序数）半导体MOF在X射线探测器中的应用的首次研究，这为无毒和高性价比的柔性X射线探测器的研制提供了一种可能性。”
首先，研究人员将一种名为DABDT（2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇二盐酸盐）的材料与镍（Ni）一起溶解在一个三颈玻璃烧瓶中。在室温下放置6小时后，MOF通过在烧瓶中的化学反应完成初步“自组装”。该项研究的作者们使用离心机分离MOF，并在70℃的真空烘箱中干燥12小时后生产出最终的黑色固体物质。
为了制造柔性X射线辐射探测器，研究小组将含镍MOF“夹”在金膜电极之间，其中一个电极位于柔性塑料表面。他们使用铜线传输来自12 x 12阵列每个像素的电流，并用硅基柔性聚合物覆盖整个器件。
（a）由Ni-DABDT作为吸收层组成的柔性X射线探测器架构示意图，（b）基于Ni-DABDT的柔性X射线探测器照片（图片源自Nano Letters）
研究人员表示，在最初的测试中，当使用20 keV的X射线照射时——相当于医学诊断成像过程中释放的能量，含镍MOF比最近报道的其它柔性探测器更加灵敏。
此外，该团队报告，经过10小时的X射线照射后，光电流仅下降2%，这表明柔性Ni-DABDT探测器在实际操作条件下具有出色的辐射鲁棒性，并且经过500次重复弯曲后，该柔性Ni-DABDT探测器仍表现出优异的机械稳定性。
最终，研究人员表示，他们的概念验证设备在开发下一代柔性放射医疗成像设备方面向前迈进了一步。
Chang等人总结道：“这种新型的X射线探测器材料可以结合无铅、高灵敏度和柔韧性的优点，对于X射线探测器的应用具有重要意义。”
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