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学院在金属卤化物闪烁体领域取得新进展

发布时间:2023-06-11 21:15    浏览次数:    来源:

3777金沙娱场城梁红伟教授课题组在基于金属卤化物闪烁体的X射线成像和快中子成像研究方面取得多项进展,成果分别发表在国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》(2022年影响因子为19.924)和《ACS Energy Letters》(2022年影响因子为23.991)。

在题为“Synergy of Organic and Inorganic Sites in 2D Perovskite for Fast Neutron and X-Ray Imaging”的成果中,针对X射线和快中子与物质相互作用截面完全相反的问题,研究团队设计了一种有机-无机杂化结构的金属卤化物钙钛矿以满足在单一材料框架内实现X射线和快中子两种辐射场的成像。该研究通过对于快中子和X射线与物质相互作用的不同的物理机制的分析和模拟,提出利用有机-无机杂化闪烁体中的富集氢元素的有机位点和含有重元素的无机位点协同作用的概念以实现在单一材料体系中进行互补的快中子和X射线的探测。其中,快中子成像部分在东莞散裂中子源进行,这种有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿闪烁体展现出与商业的ZnS (Ag)/6LiF闪烁体可比拟的闪烁亮度和分辨率,这项研究成果展现出其在快中子和X射线混合场成像中的应用潜力。

该论文第一单位是大连理工大学3777金沙娱场城,通讯作者为大连理工大学3777金沙娱场城梁红伟教授、张振中教授和阿卜杜拉国王科技大学Omar F. Mohammed教授,第一作者为大连理工大学3777金沙娱场城2020级博士生邵文奕。论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202301767



图1. 快中子和X射线与有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿的相互作用机理图


在题为“Transparent Organic and Metal Halide Tandem Scintillators for High-resolution Dual-energy X-ray Imaging”的成果中,设计并提出了新型的叠层闪烁体结构,通过对每层闪烁体以及层间过滤器的调控将不同能量区间的X射线的吸收转换为不同发光波段的光谱信息。通过区分每层闪烁体携带的光谱信息可实现在单次图像曝光下对不同能量段的X射线探测。由于传统意义上的X射线成像是在“单一能量”下进行的,然而线性衰减系数对于特定的物质不是唯一的,这可能会在传统的单能量X射线成像中产生盲点以及对成分的误判。该研究中的双能X射线成像与传统的单能量X射线成像策略相比,可以提供更详细的特定材料信息。结果表明,这种叠层闪烁体结构可以提供约18lp/mm的X射线成像空间分辨率,这一数值高于目前大部分商用平板探测器。同时,双能X射线成像的分解和重建的概念演示在几个生物成像对象上进行,它们的低密度和高密度组织的细节可以被相应的颜色清楚地区分。这项研究成果为用于双能以及多能X射线成像探测器的设计提供了参考。

该工作第一单位是大连理工大学3777金沙娱场城,文章通讯作者为大连理工大学3777金沙娱场城梁红伟教授和阿卜杜拉国王科技大学Omar F. Mohammed教授,第一作者为大连理工大学3777金沙娱场城2020级博士生邵文奕。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c00784


图2. 叠层闪烁体的结构以及在双能X射线成像中的工作机理图


    上述工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持,以及东莞散裂中子源和沙特阿卜杜拉国王科技大学 (King Abdullah University of Science and Technology)等单位的帮助。


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