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X射線探測器能有多薄？新成果厚度不足10納米！
2021年11月11日 10:13:07
來源：化工儀器網 點擊量：7763
近日，澳大利亞科學家使用硫化錫（SnS）納米片制造了一種厚度不到10納米的X射線探測器，突破了目前X射線探測器的厚度極限。研究成果發表在《先進功能材料》雜志上。
【化工儀器網 項目成果】近日，澳大利亞科學家使用硫化錫(SnS)納米片制造了一種厚度不到10納米的X射線探測器，突破了目前X射線探測器的厚度極限。研究成果發表在《先進功能材料》雜志上。
X射線探測器是一種將X射線能量轉換為可供記錄的電信號的裝置。它接收到射線照射，然后產生與輻射強度成正比的電信號。X射線自1895年被發現以來就被廣泛應用于各個領域，尤其是醫療診斷與工業無損檢測。而X射線探測器作為X射線成像系統的關鍵部件，一直備受研究者重視。
在多年的發展中，X射線探測器主要有兩個發展方向：一是結合數字化技術以及現在的人工智能，優化探測圖像的細節，例如醫學成像中的X射線斷層成像(CT)、發射式計算機 斷層成像(ECT)等；二是從探測材料本身的角度出發來提高探測器的性能。在這項研究中，澳大利亞研究團隊就是發現了SnS納米片在制作X射線探測器上的優勢，從而完成了這一創新型成果。
SnS具有特殊光學性質，如光學帶隙為1.3 eV，非常接近光伏器件的最優帶隙(約1.5 eV)，其光學吸收系數也達到了104 cm−1。另外，Sn和S兩種元素在自然界含量較高，并且環保無毒。這讓SnS在光伏領域展現出較大的發展空間。研究團隊在尋找超薄軟X射線探測器候選材料的時候發現SnS納米片具有很高的光子吸收系數，比另一種新興候選材料金屬鹵化物鈣鈦礦更靈敏，響應時間更短，并且可以調節整個軟X射線區域的靈敏度。這也讓研究團隊選擇它作為制作超薄軟X射線探測器的材料。
研究團隊使用基于液態金屬的剝離方法生產SnS納米片。以SnS納米片為材料制作的X射線探測器厚度不到10納米，而此前制造出的最薄X射線探測器厚度在20-50納米之間。研究團隊成功突破了X射線探測器的厚度極限。同時，SnS納米片可以有效地探測水域中的軟X射線光子。并且通過堆疊超薄層，SnS納米片的靈敏度還可以進一步提高。無論是在靈敏度還是在響應時間上，SnS X射線探測器都已經大大超過了現有的直接軟X射線探測器。
軟X射線波長在0.1nm以上，能量較低，可用于研究濕態蛋白質和活細胞，在生物學研究中有重要意義。研究人員認為，SnS X射線探測器作為超薄軟X射線探測器，未來在細胞生物學成像研究中將發揮非常大的作用。
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