華中科技大學13日對外稱,武漢光電國家實驗室(籌)研發出一種高靈敏鈣鈦礦X射線探測器,將使鈣鈦礦的應用拓展到醫學成像領域,這意味著中國高端醫療儀器核心部件開發獲重大突破。
該項成果由武漢光電國家實驗室(籌)唐江的材料研究團隊與謝慶國的高端醫療儀器研究團隊合作研發而成,已于近日發表在國際著名期刊《自然·光子學》上。
鈣鈦礦是一類具有鈣鈦礦結構的鉛基鹵素半導體材料,廣泛應用于太陽能電池領域。唐江介紹,事實上鈣鈦礦在醫學成像方面同樣大有用武之地,可以把高能射線變成可以靈活處理的電脈沖信號,實現非常靈敏的探測與成像。
唐江稱,目前市面上的醫學成像儀器核心部件主要采用高光輸出的閃爍晶體,熔點高,制備能耗大,成本高,還必須配合光電轉換器件使用。新型鈣鈦礦輻射探測器,具有高靈敏度、低檢測限、無鉛化特點,且材料相比傳統閃爍晶體需要的昂貴稀土材料,更加低廉易制取。
研究中,一個重要的問題是實現鈣鈦礦無鉛化。唐江團隊把鉛基鈣鈦礦中的鉛替換為銀和鉍,通過溶液法在低溫下制備出銫銀鉍溴單晶,從而避免鉛的使用。通過系統優化,最終制備器件綜合性能達到甚至部分優于鉛基鈣鈦礦和目前商用的非晶硒探測器水平。
在醫學儀器領域深耕多年的謝慶國認為,盡管中國高端醫療器械市場已進入高速發展期,但是關鍵基礎材料、核心基礎零部件仍是高端醫療器械進一步發展的痛點。
謝慶國表示,若將無鉛鈣鈦礦應用到高端醫療器械的核心部件開發中,將減少中國高端醫療儀器對戰略資源稀土的依賴和需求,增強高端醫療產業的工業基礎能力,形成從新材料到新部件到新裝備的創新閉環,實現高端醫療產業跨越式發展。
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