中物院郑霄家、张文华：MA3Bi2I9单晶实现超低剂量率的弱X射线探测

稳定、高效的X射线探测器在医学影像、工业无损检测、安全检查等应用领域发挥着重要作用。但当前商业化检测设备在检测过程中所使用的X射线剂量仍处于较高水平。进一步降低检测过程中使用的X射线剂量能够减少辐射造成的有害效应，降低辐射防护的难度，进而使医学影像在疾病预防、检测方面发挥更大作用。

近期，中国工程物理研究院化工材料研究所的郑霄家副研究员、张文华研究员，中国工程物理研究院流体物理研究所的赵伟助理研究员、龙继东研究员与来自南京大学的谭海仁教授、加拿大维多利亚大学的Makhsud I. Saidaminov助理教授联合报道了一种基于新型零维MA3Bi2I9材料的X射线探测器。MA3Bi2I9材料中BiI6共面八面体单元均匀分布并被MA+离子分隔。这一结构特征导致该材料具有较大的离子迁移能垒和较低的载流子浓度，对获取高灵敏度、低检测下限且工作稳定的探测器十分关键。所制备的探测器对100 kVp X射线的检测下限小于1 nGyair s−1，远低于医疗成像5.5 uGyair s−1的剂量率要求；与此同时，探测器的灵敏度~10,000 uC Gyair cm−2，与三维钙钛矿X射线探测器的灵敏度相当。值得指出的是，低探测下限与高灵敏度可在MA3Bi2I9晶体中沿c轴方向同时实现，与文献报道的二维(NH4)3Bi2I9在不同方向获取高灵敏度与低探测下限显著不同。所制备的探测器在大偏压的工作条件下经过 >20 万次胸透所需射线剂量辐照后，探测器的X射线探测性能无衰减，展现了器件极优的稳定性。

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该工作报道的MA3Bi2I9探测器绿色环保、工作稳定、探测灵敏，有望大幅降低医疗成像过程中X射线的使用剂量需求，展示了其在医疗成像、安检、环境核辐射监测等领域巨大的潜在应用价值。该论文“Ultrasensitive and stable X-ray detection using zero-dimensional lead-free perovskites”发表在Journal of Energy Chemistry 期刊上，第一作者为中物院化工材料研究所郑霄家副研究员、王鹏研究实习员和中物院流体物理研究所赵伟助理研究员（共同一作）。

该工作受到国家自然科学基金(21773218, 61974063)和四川省科技厅（2018JY0206）和中物院院长基金 (YZJJLX2018007)的资助。

全文链接如下：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495620301121

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