مواد هیبریدی آلی- معدنی جدید مبتنی بر بیسموت حساسیت استثنایی و پایداری طولانی مدت را به عنوان آشکارسازهای اشعه ایکس نشان می دهند که به طور قابل توجهی حساس تر از آشکارسازهای اشعه ایکس تجاری هستند. علاوه بر این، این مواد را می توان بدون حلال با آسیاب گلوله ای تولید کرد، فرآیند سنتز مکانیکی شیمیایی که سازگار با محیط زیست و مقیاس پذیر است. آشکارسازهای حساس تر باعث کاهش قرار گرفتن در معرض تابش در طول معاینات اشعه ایکس می شوند.
تصویربرداری با اشعه ایکس در تشخیص پزشکی و شناسایی مواد ضروری است. برای تولید یک تصویر، یک آشکارساز اشعه ایکس را که از جسم عبور می کند به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. حساسیت بالاتر آشکارساز اجازه می دهد تا دوزهای تابش کمتری داشته باشد که به ویژه در کاربردهای پزشکی مهم است.
آشکارسازهای اشعه ایکس که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند از ترکیبات معدنی عناصر با اعداد اتمی متوسط تا بالا تشکیل شده‌اند. در سال های اخیر، ترکیبات غیر آلی پروسکایت نیز به عنوان آشکارساز اشعه ایکس با نتایج بسیار خوبی آزمایش شده است.
با الهام از مواد اولیه
اکنون تیمی به سرپرستی متخصص آشکارساز پرتو ایکس پروفسور اولنا ماسلیانچوک از HZB نشان داده است که دو ماده هیبریدی آلی- معدنی جدید مبتنی بر بیسموت را می توان برای تشخیص پرتو ایکس بسیار کارآمد استفاده کرد. دو ماده مبتنی بر بیسموت مورد بررسی در این کار، [(CH3CH2)3S]6خواهد شد8من30 و [(CH3CH2)3S]AgBiI5، از ظهور پروسکایت های هالید در دستگاه های اپتوالکترونیک الهام گرفته شدند و برای اولین بار توسط دکتر آلن استارهولم در طول دوره دکترا مورد بررسی قرار گرفتند. پایان نامه در موسسه سلطنتی فناوری در استکهلم، سوئد.
استارکولم می‌گوید: «اعداد اتمی بالا، شکاف باند مناسب و ویژگی‌های ساختاری منحصربه‌فرد آنها را برای تشخیص اشعه ایکس ایده‌آل می‌کند.» آنها به جای کاتیون‌های آمونیوم رطوبت‌سنجی که به‌طور سنتی استفاده می‌شوند، دارای کاتیون‌های سولفونیوم پایدار هستند که نوید پایداری طولانی‌مدت را دارند.
فرآیند تولید زیست محیطی
با همکاری کارشناس BAM فرانزیسکا امرلینگ، یک فرآیند تولید سازگار با محیط زیست استفاده شد: آسیاب گلوله ای. این پودرهای پلی کریستالی تولید می کند که سپس به گلوله های متراکم فشرده می شوند. این رویه ها در صنعت نیز برقرار است.
تا 50 برابر حساس تر
با همکاری تیم دکتر فلیکس لانگ در دانشگاه پوتسدام، مواد جدید برای استفاده در آشکارسازهای اشعه ایکس ارزیابی شدند. استارکولم می‌گوید: «نتایج نشان می‌دهد که آنها حتی در بازه‌های زمانی طولانی از آشکارسازهای تجاری فعلی بهتر عمل می‌کنند». استارکولم می گوید: «در واقع، آنها حساسیتی تا دو مرتبه بزرگتر از مواد تجاری مانند سلنیوم آمورف یا CdZnTe نشان می دهند – و می توانند دوزهای اشعه ایکس را تقریباً 50 برابر کمتر تشخیص دهند.
این تیم علاوه بر تجزیه و تحلیل گسترده در آزمایشگاه، نمونه‌های پرتو KMC-3 XPP را در BESSY II نیز مورد مطالعه قرار داد. آشکارسازها یک پاسخ پایدار در طول تابش اشعه ایکس پالسی در شار فوتون با شدت بالا بدون کاهش قابل اندازه‌گیری کارایی که پس از قرار گرفتن در معرض مشاهده می‌شود، حفظ می‌کنند و استحکام مواد آشکارساز را برجسته می‌کنند.
چشم انداز انتقال فناوری
Olena Maslyan می‌گوید: “ما نشان داده‌ایم که این مواد کاملاً جدید مبتنی بر بیسموت، کاندیدای عالی برای تشخیص اشعه ایکس هستند. نتایج ما فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای گسترش تحقیقات مواد هیبریدی در HZB فراتر از فتوولتائیک‌ها، هم در داخل و هم در خارج از میدان پروسکایت نشان می‌دهد. آشکارسازهای اشعه ایکس حساس‌تر می‌توانند به میزان قابل توجهی از قرار گرفتن در معرض تابش در طول تصویربرداری اشعه ایکس کاهش دهند.”
انتقال فناوری مرحله بعدی است. Starkholm می‌گوید: «شرکت‌های هیجان‌انگیز زیادی در Adlershof وجود دارند که می‌توانیم با آنها همکاری کنیم تا توسعه چنین آشکارسازهای اشعه ایکس را بهینه کنیم.
