Detector de rayos X con autosuministro de energía podría revolucionar la imagenología

Según un estudio nuevo, una nueva generación de detectores de rayos X basados en una película delgada del mineral perovskita podría transformar las futuras tecnologías de radiología con rayos X.

Desarrollada en el Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL; NM, EUA) y el Laboratorio Nacional Argonne (ANL; Lemont, IL, EUA), los detectores de rayos X de película delgada están compuestos por perovskitas en capas de fase Ruddlesden-Popper, altamente cristalinas, que son cien veces más sensibles que los detectores convencionales a base de silicio. Además, como los detectores de perovskita son dispositivos de fotocorriente, no requieren una fuente de alimentación externa para funcionar; en cambio, funcionan generando voltajes sustanciales de circuito abierto inducidos por fotones de rayos X en respuesta al bombardeo con los rayos X.

Las películas de perovskita pueden ser depositadas sobre las superficies pulverizando soluciones que curan y dejan atrás capas delgadas de material. Como resultado, los detectores de capa delgada serán mucho más fáciles y baratos de producir que los detectores a base de silicio, que requieren deposición de metales a alta temperatura bajo estrictas condiciones de vacío. Los detectores de baja energía y mayor resolución también podrían revolucionar los escáneres de seguridad y las imágenes en instalaciones de investigación de alta energía, por ejemplo, aquellos que usan fuentes de luz sincrotrónicas. El estudio fue publicado el 10 de abril de 2020 en la revista Science Advances.

“El material de perovskita, en el corazón de nuestro prototipo de detector, se puede producir con técnicas de fabricación de bajo costo. Potencialmente, podríamos utilizar los tipos de sistemas de chorro de tinta para imprimir detectores a gran escala”, dijo el autor principal, Hsinhan (Dave) Tsai, PhD, del departamento de física y aplicaciones de materiales del LANL. “El resultado es un detector rentable, altamente sensible y autoalimentado que podría mejorar radicalmente los detectores de rayos X existentes y potencialmente conducir a una gran cantidad de aplicaciones imprevistas”.

La perovskita, llamada así por el mineralogista ruso, Lev Perovski (1792-1856), es un mineral que fue descubierto en los Montes Urales por Gustav Rose en 1839. Está compuesto principalmente de titanato de calcio y es rico en elementos pesados, como el plomo y el yodo. . Como resultado, los rayos X que pasan fácilmente a través del silicio sin ser detectados son más fácilmente absorbidos y detectados en la perovskita.

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Laboratorio Nacional de Los Álamos
Laboratorio Nacional Argonne