X射線輻射的有效檢測對於醫療診斷、無損檢測、國家安全和空間探索至關重要。閃爍體能將高能X射線輻射轉換為傳統光電探測器(如非晶矽光電二極體、光電倍增管等)可以檢測到的低能紫外/可見光光子，是獲得電子格式X射線影象的一種低成本和可靠的檢測方法。近年來，包括具有有效輻射發光的CsPbBr3的膠體閃爍體在低成本射線照相和靈活的X射線成像應用中受到持續關注。鹵化物鈣鈦礦是一種新興的X射線成像閃爍材料。高質量的X射線成像通常要求高空間解析度和長工作壽命，特別是對於不規則形狀的目標物件。
來自昆明理工大學等單位的學者設計了一種鈣鈦礦型“聚合物-陶瓷”閃爍體，將鹵化物鈣鈦礦奈米晶生長在高粘度(6×1012CP)的預固化聚合物結構中，以構建靈活、可重新整理的X射線成像。本文提出了一種成核抑制策略，以防止鈣鈦礦晶體在隨後的沉澱過程中團聚和Ostwald熟化，從而使高質量的聚合物陶瓷閃爍體具有高透明度。這種基於閃爍體的探測器的探測極限為120nGy s-1，空間解析度為12.5lp mm-1。有趣的是，由於聚合物基質提供的剝離原子的錨定效應，閃爍體薄膜在長時間(≥3h)和高劑量(8mGys-1)照射後可以重生。更重要的是，這一固有特性克服了鈣鈦礦型閃爍體使用壽命長的問題。本文對聚合物陶瓷閃爍體的探索為開發柔性耐用的鈣鈦礦閃爍體鋪平了道路，這種閃爍體可以以較低的執行成本生產出來。相關文章以“All-Inorganic Perovskite Polymer–Ceramics for Flexible and Refreshable X-Ray Imaging”標題發表在Advanced Functional Materials。更多精彩專業影片請抖音搜尋‘材料科學網’。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202107424
圖1.a)所研究的CsPbBr3基聚合物陶瓷的示意圖，b)紅外透射光譜，c)XRD圖譜，d)熱退火前後的鈣鈦礦型薄膜的發射光譜，圖1d中的插圖是365 nm紫外光照射下的薄膜的相應照片。
圖2.a)放置在80°C電熱板上的CsPbBr3嵌入聚合物薄膜的照片，在紫外光照射下從0到120s記錄下來。b)TEM影象顯示了CsPbBr3 PNC在電子輻照下成核前的聚合物膜以及隨後的成核和生長過程，電子束強度為2.7×102e-2s-1。在110s處捕獲的TEM影象的內嵌是相應析出的CsPbBr3 PNC的HR-TEM影象。
圖3.a)CsPbBr3聚合物陶瓷在相對溼度達到40%的環境下的輻射發光(RL)譜。插圖分別是在高透明度的自然光和紫外光照射下得到的5×5cm2的膠片。b)輻射強度與劑量呈線性關係。c)記錄CsPbBr3聚合物陶瓷在X射線輻照前後連續60個迴圈的輻射強度。d)本文設計的間接X射線成像系統原理圖。
圖4.a)CsPbBr3聚合物陶瓷的柔韌性。採用柔性閃爍體的間接X射線成像方法：b)附著式；c)投影式。d)相應的間接X線成像方式的差異。e)彎曲目標的X射線影象，分別帶有附加成像和投影成像，以及它們對應的目標的指定位置(A、B、C和D)的MTF。
圖5.a)用於X射線成像長期應用的損傷修復鈣鈦礦薄膜示意圖。b)研究的閃爍體在自然和紫外光照射下的損傷修復過程.c)X射線成像質量的論證取決於閃爍體的質量。
綜上所述，本文實現了適用於多種場合高解析度X射線探測的柔性透明鈣鈦礦型聚合物陶瓷。獲得高效能聚合物陶瓷的關鍵是聚合物PMMA的高粘度環境，這保證了CsPbBr3 PNC的均勻成核和結晶，沒有團聚和Ostwald熟化。閃爍屏的影象空間解析度可達12.5lp mm−1，探測下限為120nGys−1。此外，該閃爍屏的靈活性使其能夠對不規則物體進行高解析度成像。此外，本文還注意到，在高劑量X射線輻射的影響下，損傷的CsPbBr3 PNC可以通過後退火處理完全恢復。因此，高效能聚合物陶瓷可以長期應用於高解析度X射線成像。（文：SSC）
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