Новые нанокристаллы уменьшают дозу рентгеновского излучения

Рентгеновские лучи являются одним из наиболее часто используемых инструментов визуализации. И хотя никто, вероятно, не достигнет пределов срока службы рентгеновских лучей (100 мЗв), рекомендованных Американским колледжем радиологии, мало кто будет возражать против технологии, которая может снизить радиационную дозу рентгеновского изображения. И это именно то, что разработала команда исследователей в виде новых нанокристаллов, позволяющих значительно снизить дозу облучения от диагностического рентгена, а также позволяя делать изображения с более высоким разрешением при меньших затратах, пишет NewAtlas.

В настоящее время большинство обычных рентгеновских аппаратов полагаются на неорганические кристаллы для своих сцинтилляторов, которые преобразуют энергию рентгеновского излучения в видимый свет. Однако, эти неорганические кристаллы являются дорогостоящими, потому что их необходимо производить при высоких температурах и их трудно изготовить в больших пленках, которые являются равномерно тонкими. Международная команда исследователей разработала альтернативный сцинтилляторный материал в виде нанокристаллов свинцово-галидного перовскита, которые намного проще и дешевле в производстве и могут быть изготовлены при гораздо более низких температурах.

И в отличие от неорганических кристаллов с низкой эффективностью преобразования излучения света - для них требуются более высокие дозы рентгеновских лучей для получения эффективного изображения - недавно разработанные нанокристаллы способны превращать даже небольшие дозы рентгеновских фотонов в видимый свет. Кроме того, нанокристаллы также могут быть настроены для освещения в разных цветах, что в сочетании с повышенной эффективностью позволило исследователям разработать новый тип детекторов, которые, по их утверждению, могут воспринимать рентгеновские лучи при дозе облучения примерно в 400 раз ниже, чем стандартная доза в современных машинах.

Команда заменила сцинтилляторы коммерческих плоскопанельных рентгеновских изображений своим новым нанокристаллическим детектором, чтобы проверить их производительность и сообщила о впечатляющих результатах.

«Наши эксперименты показали, что с использованием этого подхода рентгеновские снимки могут быть непосредственно записаны с использованием недорогих широко доступных цифровых камер или даже с использованием камер мобильных телефонов», - говорит д-р Чэнь Цюшуй, научный сотрудник Национального университета Сингапура (NUS) и первый автор исследования. «Это было невозможно, используя обычные громоздкие сцинтилляторы. Кроме того, мы также продемонстрировали, что сцинтилляторы нанокристалла могут использоваться для изучения внутренних структур электронных печатных плат, что предлагает более дешевую и высокочувствительную альтернативу существующим технологиям».

В дополнение к медицинской визуализации рентгеновские лучи также используются в области безопасности, передовых технологий производства, ядерных технологий и мониторинга окружающей среды, поэтому команда считает, что новые нанокристаллы обещают различные применения. Патент на эту технологию был подан, и команда ищет партнеров, чтобы помочь их коммерциализировать, но в то же время будут проведены дальнейшие испытания на производительность нанокристаллов в течение более длительных периодов времени и при разных уровнях температуры и влажности.

Исследование международной команды, состоящее из исследователей из Австралии, Китая, Гонконга, Италии, Саудовской Аравии, Сингапура и Соединенных Штатов, было опубликовано в онлайн-издании Nature .