“射线”X射线探测器能有多薄？新成果厚度不足10纳米！

时间：2022-08-26 20:16:04来源：化工仪器网

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近日，澳大利亚科学家使用硫化锡(SnS)纳米片制造了一种厚度不到10纳米的X射线探测器，突破了目前X射线探测器的厚度极限。研究成果发表在《先进功能材料》杂志上。

X射线探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置。它接收到射线照射，然后产生与辐射强度成正比的电信号。X射线自1895年被发现以来就被广泛应用于各个领域，尤其是医疗诊断与工业无损检测。而X射线探测器作为X射线成像系统的关键部件，一直备受研究者重视。

在多年的发展中，X射线探测器主要有两个发展方向：一是结合数字化技术以及现在的人工智能，优化探测图像的细节，例如医学成像中的X射线断层成像(CT)、发射式计算机断层成像(ECT)等；二是从探测材料本身的角度出发来提高探测器的性能。在这项研究中，澳大利亚研究团队就是发现了SnS纳米片在制作X射线探测器上的优势，从而完成了这一创新型成果。

SnS具有特殊光学性质，如光学带隙为1.3 eV，非常接近光伏器件的最优带隙(约1.5 eV)，其光学吸收系数也达到了104cm−1。另外，Sn和S两种元素在自然界含量较高，并且环保无毒。这让SnS在光伏领域展现出较大的发展空间。研究团队在寻找超薄软X射线探测器候选材料的时候发现SnS纳米片具有很高的光子吸收系数，比另一种新兴候选材料金属卤化物钙钛矿更灵敏，响应时间更短，并且可以调节整个软X射线区域的灵敏度。这也让研究团队选择它作为制作超薄软X射线探测器的材料。

研究团队使用基于液态金属的剥离方法生产SnS纳米片。以SnS纳米片为材料制作的X射线探测器厚度不到10纳米，而此前制造出的最薄X射线探测器厚度在20-50纳米之间。研究团队成功突破了X射线探测器的厚度极限。同时，SnS纳米片可以有效地探测水域中的软X射线光子。并且通过堆叠超薄层，SnS纳米片的灵敏度还可以进一步提高。无论是在灵敏度还是在响应时间上，SnSX射线探测器都已经大大超过了现有的直接软X射线探测器。

软X射线波长在0.1nm以上，能量较低，可用于研究湿态蛋白质和活细胞，在生物学研究中有重要意义。研究人员认为，SnSX射线探测器作为超薄软X射线探测器，未来在细胞生物学成像研究中将发挥非常大的作用。

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