近日，東南大學多維探測與智能識別團隊自主研發了一款X射線多能探測與成像系統。該系統不同于單光子X射線多能探測，采用高通量X射線，實現了快速的4通道X射線成像。通過引入與不同能量X射線衰減系數比值(σ(Ei)/σ(Ej))數字剪影算法，實現堆疊擺放目標識別。相關成果以《通過改變工作電壓調節鈣鈦礦探測器中單極性載流子收集實現多能x射線探測和成像》(Multi-energy X-ray detection and imaging enabled by working voltage regulating unipolar carrier collection in perovskite detector)為題發表在《科學進展》(Science Advances)上。
 

　　圖1 (A)單極性n-i-n探測器中多能探測的工作機制；(B)16cm長(320像素點)的多能X射線成像線列樣機及其讀出系統原理圖；(C)多能X射線成像線列樣機與商用安檢機的物質識別結果對比。

 

　　X射線的探測與成像在醫學診斷、無損檢測、安全檢查、科學研究等方面得到了廣泛的應用。常規X射線影像僅可以提供被檢樣品形貌信息，盡管計算機斷層掃描(CT)可以獲得目標的橫截面或三維成像，但重心仍集中在對比度和形狀特征上。X射線能量分辨影像有望在形貌信息上增加一維物質成分信息，被認為是下一代X射線成像技術。過去二十年中，雙能X射線探測，通過堆疊探測器或快速切換X射線源方式，已實現商業化應用，并在兒童檢測以及血管檢測中體現巨大優勢。但該技術面臨著高輻射計量和多次掃描圖像對齊的挑戰，且能量通道不足以進行復雜材料分析。近些年，單光子計數在能量分辨X射線傳感和成像領域引起了廣泛關注。然而，這些探測器需要低X射線通量才能準確識別單個光子并避免“堆積”效應，延長了成像過程，且對探測器性能要求高，數據采集量大。亟須研發一種高性價比的多能X射線探測成像方式。
 

　　本研究繞過單光子計數，另辟蹊徑開發簡單高效的多能X射線直接型探測線列成像系統。本研究設計了單極性n-i-n探測器，采用Bi-MAPbBr3(n)/MAPbBr3(i)/Bi-MAPbBr3(n)結構，實現其電子遷移率(