Сотрудники Лос-Аламосской и Аргоннской национальных лабораторий Министерства энергетики США представили новый прототип детектора рентгеновского излучения, который намного точнее и безопаснее аналогов в плане дозы облучения. О своей разработке исследователи рассказали в журнале Science Advances.

«Перовскитный материал, лежащий в основе прототипа нашего детектора, можно получить с помощью совершенно недорогих методов синтеза, — говорит один из авторов работы, аспирант Лос-Аламосской национальной лаборатории Синьхан Цай. — В результате получается экономичный, высокочувствительный и автономный детектор, который может радикально улучшить существующие рентгеновские сканеры и пригодится для множества других применений».

Замена традиционного кремния перовскитным материалом позволяет увеличить чувствительность датчика в сто раз. Кроме того, новый перовскитный детектор не требует внешнего источника питания для перевода рентгеновского излучения в электрические сигналы.

Высокая чувствительность перовскитных детекторов позволяет использовать их для медицинской визуализации, в частности в стоматологии и рентген-диагностике. Эти методы требуют небольшой экспозиции и связаны с использованием небольших доз облучения. Снижение времени экспозиции понижает и риски для пациентов и медицинского персонала. Перовскитные детекторы можно сделать очень тонкими, что позволяет им получать изображения с высоким разрешением, по которым поставить точный диагноз можно проще и точнее. Детекторы с низким энергопотреблением и повышенным разрешением также могут революционизировать сканеры в системах безопасности, например, аэропортов или метро, и визуализацию в приложениях для рентгеновских исследований.

Поскольку перовскит богат тяжелыми элементами, такими как свинец и йод, рентгеновские лучи, которые легко проходят через кремний, легче поглощаются и обнаруживаются в перовските. В результате перовскит значительно превосходит кремний, особенно при регистрации высокоэнергетических рентгеновских лучей. Это является решающим преимуществом при детектировании рентгеновского излучения на высокоэнергетических исследовательских объектах, таких как синхротроны.

Перовскитные пленки можно нанести на поверхность с помощью распыления на нее растворов. Жидкость из раствора при таком методе медленно испаряется, в результате образуя тонкий слой целевого материала. Этот метод относительно дешев и прост, поэтому изготовленные с помощью него тонкослойные детекторы будут гораздо дешевле, чем кремниевые, требующие высокотемпературного осаждения металла в вакууме.

Также, по словам ученых, диапазон детектирования новых устройств можно расширить, если сделать слой перовскитного материала толще и добавить к нему источник тока. Это позволит устройству фиксировать даже низкоэнергетичные гамма-лучи.