เครื่องตรวจจับรังสีโซลิดสเตตใช้สารกึ่งตัวนำที่เป็นผลึก เช่น ซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียม เพื่อแปลงโฟตอนของรังสีเอกซ์ให้เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง อุปกรณ์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเทคโนโลยีการตรวจจับอื่นๆ ทั้งในด้านความไวและขีดจำกัดการตรวจจับ ขณะนี้ ทีมวิจัยของสหรัฐฯ ได้แสดงให้เห็นว่าเครื่องตรวจจับเอกซเรย์โซลิดสเตตชนิดใหม่ซึ่งสร้างจากฟิล์มบางของแร่เพอรอฟสไคต์
มีความไว
มากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนทั่วไปถึง 100 เท่า“วัสดุของเรา ซึ่งเป็น แบบไฮบริด มีองค์ประกอบหนัก เช่น ตะกั่วและไอโอดีนที่สามารถหยุดรังสีเอกซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าซิลิคอน” ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องจากอธิบาย “ในการศึกษานี้ เราหวังว่าจะแสดงให้เห็นถึงชั้นของสารกึ่งตัวนำ
ที่บางกว่าซิลิคอน ซึ่งยังคงรักษาประสิทธิภาพการตรวจจับไว้ได้” เครื่องตรวจจับ แบบฟิล์มบางสามารถเปิดใช้งานการถ่ายภาพทางการแพทย์และทันตกรรมในปริมาณรังสีที่ต่ำมาก ในขณะที่ยังเพิ่มความละเอียดในการสแกนความปลอดภัยและแอปพลิเคชันการวิจัย X-ray “ขีดจำกัดล่างของการตรวจจับที่ได้
รับการปรับปรุงจะช่วยให้สามารถสร้างภาพที่มีคุณภาพเท่ากันโดยใช้ปริมาณรังสีเอกซ์ที่ลดลงมาก ซึ่งปลอดภัยสำหรับผู้ป่วย” Nie กล่าว การทดสอบอุปกรณ์ และเพื่อนร่วมงานประดิษฐ์เครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์จากชั้น perovskites แบบ 2D พวกเขาจำแนกอุปกรณ์โดยใช้ลำแสงซินโครตรอน
ในการประเมินความเป็นไปได้ของการใช้เพอรอฟสไคต์แบบฟิล์มบางเป็นเครื่องตรวจจับรังสี ก่อนอื่น พวกเขาพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนรังสีเอกซ์เชิงเส้นเป็นฟังก์ชันของพลังงานตกกระทบสำหรับเพอรอฟสไคต์ 2D-RP เช่นเดียวกับเพอรอฟสไคต์ 3 มิติและซิลิกอน ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของวัสดุ
เพอรอฟสไกต์สูงกว่าซิลิกอนโดยเฉลี่ย 10 ถึง 40 เท่าสำหรับรังสีเอกซ์พลังงานสูง โดยค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของเพอรอฟสไกต์แบบ 2 มิติและ 3 มิติมีค่าใกล้เคียงกัน จากการดูดกลืนรังสีเอกซ์ที่แข็งแกร่ง ต่อไป นักวิจัยได้ประเมินคุณลักษณะความหนาแน่นกระแส
แรงดัน
ของเครื่องตรวจจับ ฟิล์ม/หน้าสัมผัสชนิด n/ทอง) ประดิษฐ์โดยใช้ฟิล์มบาง 470 นาโนเมตร 2D-RP เพื่อเป็นการอ้างอิง พวกเขายังได้ทดสอบไดโอดซิลิคอนp – i – n เชิงพาณิชย์ (ความหนา 600 µm) ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์ประสิทธิภาพสูงคือกระแสไฟมืด
ที่ค่าไบอัสย้อนกลับน้อยที่สุด เพื่อให้สัญญาณที่สร้างขึ้นในปริมาณรังสีเอกซ์ต่ำสามารถแก้ไขได้เหนือสัญญาณรบกวนความมืด ก่อนการเปิดรับรังสีเอ็กซ์ ความหนาแน่นกระแสมืดสำหรับอุปกรณ์ 2D-RP คือ 10 −9 A/cm 2ที่ความเอนเอียงเป็นศูนย์ ที่ค่ารีเวิร์สไบอัสที่ −1 V ความหนาแน่นกระแสมืด
ซึ่งแปลว่าค่าความต้านทานมืดของไดโอดสูงที่ 10 12 W·cm เมื่อสัมผัสกับลำแสงเอ็กซ์เรย์ 10.91 keV (ที่มีโฟตอนฟลักซ์ 2.7 × 10 12จำนวนนับ/ซม. 2 /วินาที) อุปกรณ์ 2D-RP แสดงความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้นอย่างมากที่ค่าความเอนเอียงเป็นศูนย์: ลำดับความสำคัญสูงกว่าสี่ลำดับ กระแสมืด
ในการเปรียบเทียบ ความหนาแน่นกระแสของอุปกรณ์ซิลิกอนเพิ่มขึ้นเพียงสองลำดับความสำคัญเท่านั้น
ต่อไป นักวิจัยได้วัดปริมาณขีดจำกัดการตรวจจับของอุปกรณ์ โดยการตรวจสอบความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าที่สร้างด้วยรังสีเอกซ์เป็นฟังก์ชันของปริมาณรังสีที่อยู่ภายใต้ค่าความเอนเอียงเป็นศูนย์
ขีดจำกัด
ความหนาแน่นของโฟตอนในการตรวจจับสำหรับอุปกรณ์ 2D-RP คือประมาณ 5×10 8จำนวนนับ/วินาที/ซม. 2ในขณะที่อุปกรณ์ซิลิกอนมีขีดจำกัดอยู่ที่ 3 ×10 9จำนวนนับ/วินาที/ซม. 2 พวกเขาระบุว่าประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของอุปกรณ์ 2D-RP เป็นกระแสมืดต่ำ
ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ 2D-RP คือความไวสูงที่จะแสดงภายใต้ค่าความเอนเอียงเป็นศูนย์ (กระแสไฟฟ้าปฐมภูมิ) ซึ่งทำให้สามารถทำงานเป็นเครื่องตรวจจับที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองโดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก ซึ่งตรงกันข้ามกับเครื่องตรวจจับเพอร์รอฟสไกต์จำนวนมาก
ซึ่งต้องการการทำงานด้วยไฟฟ้าแรงสูงที่ลดอายุการใช้งานลงอย่างมาก การทดสอบบนอุปกรณ์ 2D-RP พบว่าฟิล์มบางมีความเสถียรภายใต้ทั้งการเปิดรับแสงแบบไบแอสและเอ็กซ์เรย์ ทีมงานสรุปได้ว่าฟิล์มบางแบบเพอรอฟสไกต์เป็นชั้นๆ เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์รุ่นใหม่
กล่าวว่าน่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างอาร์เรย์เครื่องตรวจจับขนาดใหญ่สำหรับการใช้งานด้านภาพทางการแพทย์“ปัจจุบัน เครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์ไม่ได้ ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการใช้งานขนาดใหญ่ เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูง” เธอกล่าว “ในขณะที่เราสามารถสร้างอุปกรณ์ของเราจากโซลูชัน
นิวตริโนมีสามรสชาติ ได้แก่ อิเล็กตรอน มิวออน และเทา นิวตริโน ตามแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค อนุภาคเหล่านี้มีมวลเป็นศูนย์และมีปฏิสัมพันธ์กับสสารเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งทำให้ตรวจจับได้ยากมาก อย่างไรก็ตาม มิวออนนิวตริโนสามารถเปลี่ยนหรือ “แกว่ง”
ไปเป็นอิเล็กตรอนหรือเทานิวตริโนได้ และอื่นๆ เมื่อปีที่แล้ว ทีมงานของซูเปอร์คามิโอคานเดได้ประกาศว่าพวกเขามีหลักฐานที่ชัดเจนว่านิวตริโนมิวออนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งสร้างขึ้นเมื่อรังสีคอสมิกชนกับนิวเคลียสในชั้นบรรยากาศ สามารถแกว่งเป็นนิวตริโนเอกภาพเมื่อผ่านเข้าสู่โลก
ประกอบด้วยน้ำ 50,000 ตันล้อมรอบด้วยเครื่องตรวจจับโฟตอนหลายร้อยตัว มันถูกวางไว้ใต้พื้นดิน 1,000 เมตรในเหมืองตะกั่วและสังกะสี เศษเล็กเศษน้อยของอิเล็กตรอนและนิวตริโนมิวออนจะปล่อยแสงวาบจางๆ ที่เรียกว่ารังสีเซเรนคอฟ เมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนในโมเลกุลของน้ำ
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
