Un nuovo prototipo di rivelatore di raggi X è sull'orlo di rivoluzionare l'imaging medico, con una drastica riduzione dell'esposizione alle radiazioni e dei rischi per la salute associati, aumentando anche la risoluzione negli scanner di sicurezza e nelle applicazioni di ricerca, grazie ad una collaborazione tra i ricercatori del Los Alamos National Laboratory e del Laboratorio Nazionale Argonne.

"Il materiale perovskite al centro del nostro prototipo di rivelatore può essere prodotto con tecniche di fabbricazione a basso costo, " disse Hsinhan (Dave) Tsai, un borsista Oppenheimer Postdoctoral presso il Los Alamos National Laboratory. "Il risultato è una soluzione economicamente vantaggiosa, estremamente sensibile, e rivelatore autoalimentato che potrebbe migliorare radicalmente i rivelatori di raggi X esistenti, e potenzialmente portare a una serie di applicazioni impreviste".

Il rivelatore sostituisce la tecnologia a base di silicio con una struttura costruita attorno a un film sottile del minerale perovskite, risultando in una sensibilità cento volte maggiore rispetto ai rivelatori convenzionali a base di silicio. Inoltre, il nuovo rilevatore di perovskite non richiede una fonte di alimentazione esterna per produrre segnali elettrici in risposta ai raggi X.

I rilevatori di perovskite ad alta sensibilità potrebbero consentire immagini dentali e mediche che richiedono una piccola frazione dell'esposizione che accompagna l'imaging a raggi X convenzionale. L'esposizione ridotta riduce i rischi sia per i pazienti che per il personale medico. Il fatto che i rilevatori di perovskite possano essere realizzati molto sottili consente loro di offrire una maggiore risoluzione per immagini altamente dettagliate, che porterà a valutazioni e diagnosi mediche migliori. I rilevatori a bassa energia e maggiore risoluzione potrebbero anche rivoluzionare gli scanner di sicurezza e l'imaging nelle applicazioni di ricerca a raggi X.

Poiché la perovskite è ricca di elementi pesanti, come piombo e iodio, I raggi X che passano facilmente attraverso il silicio senza essere rilevati vengono assorbiti più facilmente, e rilevato, in perovskite. Di conseguenza, la perovskite supera notevolmente il silicio, in particolare nel rilevamento di raggi X ad alta energia. Questo è un vantaggio cruciale quando si tratta di monitorare i raggi X in strutture di ricerca ad alta energia, come sorgenti di luce di sincrotrone.

I film di perovskite possono essere depositati sulle superfici spruzzando soluzioni che polimerizzano e lasciano strati sottili di materiale. i rivelatori a strato sottile saranno molto più facili ed economici da produrre rispetto ai rivelatori a base di silicio, che richiedono la deposizione di metalli ad alta temperatura in condizioni di vuoto.

"Potenzialmente, potremmo utilizzare i tipi di sistemi a getto d'inchiostro per stampare rilevatori su larga scala, " ha detto Tsai. "Questo ci permetterebbe di sostituire gli array di rivelatori al silicio da mezzo milione di dollari con poco costosi, alternative alla perovskite a risoluzione più elevata."

Oltre alla promessa di perovskiti a strato sottile nei rivelatori di raggi X, strati più spessi funzionano bene a condizione che includano una piccola sorgente di tensione. Ciò suggerisce che la loro gamma di energia utile potrebbe essere estesa oltre i raggi X ai raggi gamma a bassa energia.

Lo studio è pubblicato su Progressi scientifici .