【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】人工智能的飛速發(fā)展對(duì)芯片封裝、光模塊、冷卻模塊等AI基建的需求急劇增加，集成度的飛速提升和極高容錯(cuò)率要求對(duì)高速、高空間分辨無(wú)損檢測(cè)提出了更高的要求，而X射線成像技術(shù)是滿足上述要求的首選。
 

　　X射線成像原理分為直接型和間接型兩種。間接型探測(cè)器是利用閃爍體材料將X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，再通過(guò)光電二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。而直接型探測(cè)器則是通過(guò)半導(dǎo)體材料直接將X射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，具有較高的理論探測(cè)效率和空間分辨率。但是，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，僅有非晶硒和碲鋅鎘得以商業(yè)化，前者性能較差，后者成本極高且生長(zhǎng)難度大，均難以大規(guī)模應(yīng)用。而當(dāng)前熱門(mén)的鈣鈦礦X射線平板探測(cè)器則面臨著一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，即器件中多個(gè)集成界面的缺陷極大限制其空間分辨率。
 

　　針對(duì)上述挑戰(zhàn)，近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院李曉明教授等取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Ion Diffusion-Induced Multi-Interface Reconstruction for High-Resolution Perovskite X-Ray Flat-Panel Detectors”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。論文第一作者為材料學(xué)院博士研究生柴英俊和瑞典林學(xué)平大學(xué)歐翔宇，通訊作者為李曉明教授以及瑞典林雪平大學(xué)高峰教授(論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.74479)。團(tuán)隊(duì)巧妙利用了鹵化物鈣鈦礦中鹵素離子擴(kuò)散現(xiàn)象來(lái)實(shí)施界面重構(gòu)策略。揭示了基于菲克定律引導(dǎo)的離子擴(kuò)散過(guò)程，可穿數(shù)百微米厚的鈣鈦礦層，由此引發(fā)的離子交換反應(yīng)可以有效促進(jìn)晶粒的融合生長(zhǎng)，從而鈍化厚膜多界面缺陷且構(gòu)建出梯度能帶排列結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)載流子的傳輸與收集?；诖?，該原型鈣鈦礦探測(cè)器展現(xiàn)出76.9%的探測(cè)量子效率，并與TFT基板高效集成，可在低輻射劑量(0.98 µGyair)下實(shí)現(xiàn)高分辨率X射線成像。在多晶鈣鈦礦直接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器中實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的空間分辨率(6.2 lp mm?¹)，且具有8.5 × 8.5 cm²(1024×1024像素)的大成像區(qū)域。
 

　　在間接型成像方面，雖然經(jīng)過(guò)了40年的發(fā)展，傳統(tǒng)探測(cè)材料CsI:Tl和GOS閃爍體在靈敏度、余輝和分辨率等方面存在久攻未克之平衡難題。基于李曉明教授等前期開(kāi)發(fā)的新型高性能Cs3Cu2I5閃爍體材料，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)展了適用于規(guī)?；a(chǎn)的綠色粉末原料制備及大尺寸厚膜單源真空蒸鍍技術(shù)，所集成的X射線平板探測(cè)器表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合成像性能，像素響應(yīng)非均勻性(PRNU)僅為0.16%，無(wú)幾何放大條件下空間分辨率達(dá)到3.7 lp mm-1，幾何放大成像分辨率最高達(dá)到71.8 lp mm-1，同時(shí)具有低余輝、高靈敏度和良好的環(huán)境穩(wěn)定性。進(jìn)一步結(jié)合時(shí)空Transformer機(jī)器學(xué)習(xí)框架，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量稀疏投影CT重建，并完成了鋰電池等樣品的高保真三維成像，為高分辨、高速、低劑量X射線成像提供了新的技術(shù)方案。相關(guān)成果以“Vertically-Structured Large-Scale Cs3Cu2I5:Tl Scintillator Film: A New Choice for Commercial Flat Panel Detectors”為題發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》(論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.77036)。材料科學(xué)與工程學(xué)院王志成與杭州鈦光科技王儲(chǔ)劼博士為論文共同第一作者，李曉明教授為論文通訊作者。南京理工大學(xué)為上述兩項(xiàng)成果的第一完成單位。
 

　　相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
 

　　引用：《先進(jìn)材料》等連續(xù)報(bào)道我校李曉明教授高空間分辨X射線成像重要進(jìn)展 南京理工大學(xué) 【引用時(shí)間：2026年8月28日】