徐晓宝/雷威团队在Science Advances发表基于X射线多能探测的叠层物质识别的研究进展

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近日,东南大学多维探测与智能识别团队自主研发了一款X射线多能探测与成像系统。该系统不同于单光子X射线多能探测,采用高通量X射线,实现了快速的4通道X射线成像。通过引入与不同能量X射线衰减系数比值(σ(Ei)/σ(Ej))数字剪影算法,实现堆叠摆放目标识别。相关成果以 “Multi-energy X-ray detection and imaging enabled by working voltage regulating unipolar carrier collection in perovskite detector”为题发表在Science Advances上。

X射线的探测与成像在医学诊断、无损检测、安全检查、科学研究等方面得到了广泛的应用。常规X射线影像仅可以提供被检样品形貌信息,尽管计算机断层扫描(CT)可以获得目标的横截面或三维成像,但重心仍集中在对比度和形状特征。X射线能量分辨影像有望在形貌信息上增加一维物质成分信息,被认为是下一代X射线成像技术。过去二十年中,双能X射线探测,通过堆叠探测器或快速切换X射线源方式,已实现商业化应用,并在儿童检测以及血管检测中体现巨大优势。但该技术面临着高辐射计量和多次扫描图像对齐的挑战,且能量通道不足以进行复杂材料分析。近些年,单光子计数在能量分辨X射线传感和成像领域引起了广泛关注。然而,这些探测器需要低X射线通量才能准确识别单个光子并避免“堆积”效应,延长了成像过程,且对探测器性能要求高,数据采集量大。亟需研发一种高性价比的多能X射线探测成像方式。

图1 (A)单极性n-i-n探测器中多能探测的工作机制;(B) 16cm长(320像素点)的多能X射线成像线列样机及其读出系统原理图;(C)多能X射线成像线列样机与商用安检机的物质识别结果对比。

本研究绕过单光子计数,另辟蹊径开发简单高效的多能X射线直接型探测线列成像系统。本研究设计了单极性n-i-n探测器,采用Bi-MAPbBr3(n)/MAPbBr3(i)/Bi-MAPbBr3(n)结构,实现其电子迁移率(

责编: 集小微
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