Un nouveau prototype de détecteur de rayons X est sur le point de révolutionner l'imagerie médicale, avec une réduction spectaculaire de l'exposition aux rayonnements et des risques pour la santé associés, tout en augmentant la résolution dans les scanners de sécurité et les applications de recherche, grâce à une collaboration entre les chercheurs du Laboratoire national de Los Alamos et du Laboratoire national d'Argonne.

"Le matériau pérovskite au cœur de notre prototype de détecteur peut être produit avec des techniques de fabrication à faible coût, " dit Hsinhan (Dave) Tsai, un boursier postdoctoral Oppenheimer au Laboratoire national de Los Alamos. "Le résultat est une solution rentable, très sensible, et un détecteur autoalimenté qui pourrait radicalement améliorer les détecteurs de rayons X existants, et potentiellement conduire à une multitude d'applications imprévues."

Le détecteur remplace la technologie à base de silicium par une structure construite autour d'un film mince de la pérovskite minérale, résultant en une sensibilité cent fois supérieure à celle des détecteurs conventionnels à base de silicium. En outre, le nouveau détecteur de pérovskite ne nécessite pas de source d'alimentation extérieure pour produire des signaux électriques en réponse aux rayons X.

Les détecteurs de pérovskite à haute sensibilité pourraient permettre des images dentaires et médicales qui nécessitent une infime fraction de l'exposition qui accompagne l'imagerie par rayons X conventionnelle. Une exposition réduite diminue les risques pour les patients et le personnel médical. Le fait que les détecteurs de pérovskite puissent être rendus très fins leur permet d'offrir une résolution accrue pour des images très détaillées, ce qui conduira à une amélioration des évaluations et des diagnostics médicaux. Des détecteurs à plus faible énergie et à résolution accrue pourraient également révolutionner les scanners de sécurité et l'imagerie dans les applications de recherche en rayons X.

Parce que la pérovskite est riche en éléments lourds, comme le plomb et l'iode, Les rayons X qui traversent facilement le silicium sans être détectés sont plus facilement absorbés, et détecté, en pérovskite. Par conséquent, la pérovskite surpasse nettement le silicium, en particulier pour détecter les rayons X de haute énergie. C'est un avantage crucial lorsqu'il s'agit de surveiller les rayons X dans des installations de recherche à haute énergie, comme les sources lumineuses synchrotron.

Les films de pérovskite peuvent être déposés sur les surfaces en pulvérisant des solutions qui durcissent et laissent de fines couches de matériau derrière. les détecteurs à couche mince seront beaucoup plus faciles et moins chers à produire que les détecteurs à base de silicium, qui nécessitent un dépôt de métal à haute température dans des conditions de vide.

"Potentiellement, nous pourrions utiliser des types de systèmes à jet d'encre pour imprimer des détecteurs à grande échelle, " a déclaré Tsai. " Cela nous permettrait de remplacer des réseaux de détecteurs au silicium d'un demi-million de dollars par des alternatives de pérovskite à plus haute résolution."

En plus de la promesse de pérovskites en couche mince dans les détecteurs de rayons X, des couches plus épaisses fonctionnent bien à condition qu'elles incluent une petite source de tension. Cela suggère que leur gamme d'énergie utile pourrait être étendue au-delà des rayons X aux rayons gamma de faible énergie.

L'étude est publiée dans Avancées scientifiques .