تحول در تصویربرداری پزشکی با شناساگر اشعه ایکس خودکفا

ساخت نمونه اولیه یک ردیاب اشعه ایکس که قادر به تامین نیروی مورد نیاز خود است، می‌تواند حوزه‌های امنیتی، تحقیقاتی و مهم‌تر از همه تصویربرداری پزشکی را متحول کند.

کد خبر: ۱۲۴۷۵۹۶

تاریخ: ۲۵ فروردين ۱۳۹۹ - ۱۴:۰۰

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از فیز، نمونه اولیه یک ردیاب اشعه ایکس با کاهش چشمگیر قرارگیری در معرض اشعه و خطرات مرتبط با سلامتی آن، ضمن تقویت وضوح در اسکنرهای امنیتی و برنامه‌های تحقیقاتی در آستانه ایجاد تحول در تصویربرداری پزشکی است.

این ردیاب اشعه ایکس به لطف همکاری بین آزمایشگاه ملی "لس آلاموس"(Los Alamos) و آزمایشگاه ملی "آرگون"(Argonne) ساخته شده است.

"دیو تسای" یکی از محققان آزمایشگاه ملی "لس آلاموس" می‌گوید: مواد پروسکایت(perovskite) موجود در قلب نمونه اولیه ردیاب ما با روش‌های ارزان قیمت قابل تولید است. نتیجه یک ردیاب مقرون به صرفه، بسیار حساس و دارای قابلیت تامین نیروی مورد نیاز خود است که می‌تواند آشکارسازهای اشعه ایکس موجود را به طرز چشمگیری بهبود بخشد و به طور بالقوه منجر به بهبود برنامه‌های دیگر شود.

پروسکایت با فرمول شیمیایی CaTiO۳ از مجموعه کانی‌ها و رادیواکتیویته کامل است که با افزایش ادخال‌ها کاهش می‌یابد. این ماده معدنی اولین بار در سال ۱۸۳۹ توسط "گوستاو روز" در کوه‌های اورال در روسیه کشف شده و به افتخار "پروسکایت" زمین‌شناس روسی نام‌گذاری شده‌ است.

این ردیاب جدید جایگزین فناوری مبتنی بر سیلیکون می‌شود و ۱۰۰ برابر حساسیت بیشتری نسبت به آشکارسازهای معمولی مبتنی بر سیلیکون دارد. این ردیاب علاوه بر این، برای تولید سیگنال‌های الکتریکی در واکنش به اشعه ایکس به منبع نیروی خارجی احتیاج ندارد.

ردیاب‌های پروسکایت با حساسیت بالا می‌توانند تصاویر دندان‌پزشکی و پزشکی را که نیاز به قرار گرفتن بخش کوچکی از بدن در معرض اشعه است، بهبود بخشند و از عوارض قرار گرفتن قسمت‌های بیشتری از بدن در معرض این اشعه مضر بکاهند. کاهش قرار گرفتن در معرض تابش اشعه ایکس باعث کاهش خطرات برای بیماران و کادر پزشکی می‌شود.

این واقعیت که ردیاب‌های پروسکایت می‌توانند بسیار نازک ساخته شوند به آنها امکان می‌دهد وضوح تصویر بیشتری را همراه با تصاویر بسیار دقیق ارائه دهند که منجر به بهبود ارزیابی و تشخیص پزشکی می‌شود.

همچنین ردیاب‌های با مصرف انرژی کمتر و وضوح بیشتر می‌توانند اسکنرهای امنیتی و تصویربرداری در برنامه‌های تحقیقاتی اشعه ایکس را متحول کنند.

از آنجا که پروسکایت سرشار از عناصر سنگین مانند سرب و ید است، پرتوهای ایکس که به راحتی از سیلیکون عبور می‌کنند، به راحتی در پروسکایت جذب و شناسایی می‌شوند. در نتیجه پروسکایت به طور قابل توجهی از سیلیکون به ویژه در تشخیص اشعه ایکس پرانرژی بهتر عمل می‌کند. این یک مزیت اساسی است که می‌توان از آن در نظارت با اشعه ایکس در تأسیسات تحقیقاتی استفاده کرد.

غشاهای پروسکایت می‌توانند به صورت لایه‌های نازک روی سطوح پاشیده شوند و تولید این شناساگرها نسبت به شناساگرهای سیلیکونی که به فلز دما بالا در شرایط خلاء نیاز دارند، بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر است.

"تسای" گفت: به طور بالقوه ما می‌توانیم از انواع سیستم‌های پاشش جوهر برای چاپ ردیاب‌های مقیاس بزرگ استفاده کنیم. این به ما این امکان را می‌دهد تا مجموعه ردیاب‌های سیلیکونی به ارزش نیم میلیون دلار را با گزینه‌های ارزان قیمت و با وضوح بالاتر جایگزین کنیم.

علاوه بر عملکرد پروسکایت‌های لایه نازک در آشکارسازهای اشعه ایکس، لایه‌های ضخیم‌تری از آن نیز به خوبی کار می‌کنند، به شرط آنکه یک منبع ولتاژ کوچک نیز داشته باشند. این نشان می‌دهد که دامنه آنها می‌تواند فراتر از اشعه ایکس برود و به پرتوهای گاما کم انرژی برسد.

این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.