谷战军课题组

Adv. Sci.:超薄、透明、高密度钙钛矿闪烁体薄膜用于高分辨X射线显微成像

2022-05-20 10:28浏览数:85 

摘要:中国科学院高能物理研究所谷战军团队以Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶为原料,采用抽滤法制备了超薄、透明、高密度闪烁体薄膜。利用该闪烁体薄膜实现了钙钛矿闪烁体X射线显微成像的高分辨成像。这项工作扩展了CsPbBr3纳米晶闪烁体在高分辨率X射线显微成像中的应用。

关键词:钙钛矿纳米晶、闪烁体薄膜、X射线显微成像、成像分辨率

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图1. 抽滤法制备闪烁体薄膜的示意图。

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图2. 线对卡的X射线成像图及MTF函数。


X射线显微成像技术被广泛应用于各个领域以探索物体内部细微的结构,而高分辨X射线显微成像系统需要超薄的闪烁体以实现高的成像分辨率。传统的单晶闪烁体因其具有加工成本高、打磨困难等诸多缺点限制了X射线显微成像技术的发展。近年来,钙钛矿纳米晶闪烁体因其优异的光学性质和超小的尺寸而用于制备高质量的闪烁体。但其较低的光产额和较差的稳定性限制了其应用。同时,目前仍然无法制备出同时满足超薄、透明和高发光效率的闪烁体薄膜,这使得钙钛矿纳米晶在X射线显微成像领域的应用受到限制。

最近,中国科学院高能物理研究所谷战军团队利用Ce3+离子掺杂提高了CsPbBr3的光产额和稳定性,并通过一种“抽滤”策略制备出了同时具备超薄、透明、高密度、柔性、大面积和可剪裁特点的闪烁体薄膜(图1)。经过测试,所制备的闪烁体薄膜在X射线照射下表现出较高的发光效率和良好的辐射稳定性和环境稳定性。值得一提的是,在使用放大倍数为40倍物镜的X射线显微成像系统中测试闪烁体薄膜成像效果时,厚度为30um的闪烁体薄膜的成像分辨率可达862nm,这是目前钙钛矿纳米晶闪烁体应用于X射线显微成像领域最高的分辨率(图2)。并且,闪烁体薄膜在同步辐射光源的激发下发光均匀,显示出在同步辐射X射线成像领域的应用潜力。最后,基于闪烁体薄膜的透明度,作者也利用铜网测试了此成像系统在实现光学成像和X射线成像共定位领域的能力,分别在洋葱表皮细胞、芯片和存储卡的X射线成像中展现出此成像系统在生物领域和微电子检测领域的应用潜力。这项工作展示了以Ce3+掺杂的CsPbBr3为原料利用“抽滤法”制备高质量的闪烁体薄膜,搭载此闪烁体薄膜的X射线显微成像系统表现出高的成像分辨率和质量,这将促进钙钛矿纳米晶闪烁体在X射线显微成像领域的发展。

相关工作以”Ultrathin, Transparent, and High Density Perovskite Scintillator Film for High Resolution X-Ray Microscopic Imaging”为题,发表在Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.202200831)上,文章第一作者为山东科技大学硕士研究生吴晓辰和福建医科大学郭兆,通讯作者为中国科学院高能物理研究所谷战军研究员,共同通讯作者为山东科技大学苏春建教授。



相关结果发表在AdvancedScience (DOI: 10.1002/advs.202200831)上,文章第一作者为山东科技大学硕士研究生吴晓辰和福建医科大学郭兆。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200831


本新闻报道来自AdvancedScienceNews:https://mp.weixin.qq.com/s/hzx0kfuHC1z-3WmmniUjPg