Учёные улучшили «зрение» рентгеновских аппаратов
Учёные СФУ в составе международного научного коллектива создали новые материалы для рентгеновских исследований в медицине и промышленности.
С их помощью можно создавать более чувствительные и экологичные «приёмники» рентгеновского излучения, способные свободно гнуться без ухудшения характеристик. Результаты представлены в Advanced Materials.
Получение рентгеновского снимка происходит в несколько шагов: сначала через объект проходит пучок рентгеновского излучения, часть которого поглощается плотными средами, например костными тканями. Оставшееся излучение попадает в «приёмник» — на детектор, материал в котором (так называемый сцинтиллятор) преобразует его сначала в другой световой сигнал, а затем в электрический. Из него получается цифровое изображение.
Современные детекторы имеют небольшие размеры и простую геометрию из-за того, что сцинтилляторы жёсткие и хрупкие, отметили в СФУ. Поэтому специалисты занимаются созданием гибких сцинтилляционных экранов, которые бы позволяли создавать детекторы любых форм и размеров, рассказал доцент базовой кафедры физики твёрдого тела и нанотехнологий Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Максим Молокеев. Также учёные разрабатывают материалы без добавления тяжёлых металлов, которые могут нанести вред окружающей среде при неправильной утилизации, отметил он.
Учёные СФУ совместно с коллегами из Китая получили новый материал-приёмник рентгеновского излучения, который можно растягивать в четыре раза без потери оптических и сцинтилляционных свойств. По словам М. Молокеева, кроме экологичности из-за отсутствия в составе свинца и пластичности новый материал обладает рекордной эффективностью.
«Мы создали два металл-органических материала, квантовый выход которых составил 91 и 100 процентов. Это означает, что 9 из 10 или 10 из 10 световых частиц (квантов) рентгеновского излучения будут преобразованы в видимое излучение для последующего отображения их на цифровом снимке организма или предмета, что сделает изображение более полным», — объяснил Максим Молокеев.
При этом детектор сохраняет высокое разрешение (14 пар линий на миллиметр — как у лучших сцинтилляторов, известных на данный момент), водостойкость, термостабильность, экологичность, что делает его конкурентоспособным с лучшими существующими аналогами, добавили в вузе.
«Разработанные материалы могут значительно продвинуть вперед технологии рентгеновской визуализации. Гибкие детекторы позволят создавать сканеры для сложных поверхностей в промышленности, компактные диагностические системы в медицине и более удобные аппараты для досмотра в аэропортах. Их изготовление не требует редких или дорогих компонентов, а устойчивость к внешним воздействиям делает их пригодными для использования в самых разных условиях», — подчеркнул специалист.
В будущем исследователи планируют улучшать характеристики уже полученных материалов. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Источник: Сибирский федеральный университет