和半導體產業同樣重要，被科技部點名的研究方向原來是它

中國制造業的規模發展與日俱增。截至2010年，中國的制造業規模整體超過美國，居全球首位。然而，2018年的“貿易戰”使半導體行業的真實現狀展現在國人面前。除開半導體，中國儀器行業的表現也是十分令人擔憂的。中國在儀器行業是有待發展的，我們并沒有領先的企業，而發達國家在此行業具有絕對的控制力。

全球輻射探測器的核心廠商包括Mirion、Ortec、Thermo Fisher和Fuji Electric，全球五大廠商共占有超過40%的市場份額。輻射傳感器也是一類檢測儀器。他的工作原理是基于粒子與材料的相互作用。當粒子通過某種材料時，材料吸收粒子的全部或部分能量而產生電離或激發的作用。輻射探測器可以將粒子與材料之間的電離和激發，轉化為各種形式的可以被人類所接收的信號。

2021年2月4日，國家科技部發文稱贊了中國科學家在有機閃爍體上的科研成果，并認為“有機閃爍體作為閃爍體家族的全新材料，在柔性電子領域具有極大的潛在應用價值”。這篇文章的工作來自于黃維院士和安眾福教授團隊。

鑒于輻射探測器在國民生活和軍工領域的重要性，這篇文章為大家匯總了輻射探測器領域的大牛的突出工作，希望大家可以對這個重要的研究領域有所了解。

1.黃維&劉小鋼&安眾福Nature Photonics：具有明亮的三重態激子的有機磷光體，可實現高效的X射線激發發光

表現出X射線激發發光的材料在輻射檢測，安全檢查，生物醫學應用和X射線天文學方面具有巨大潛力。但是，高性能材料幾乎只限于陶瓷閃爍體，通常在高溫下制備。黃維&劉小鋼&安眾福報道了一種基于分子設計的無金屬有機磷光體，該分子設計可支持有效的三重態激子捕獲以增強放射發光。這些有機閃爍體的檢出限為33 nGy/s，比X射線醫學檢查的標準劑量低167倍，因此證明了它們在X射線放射照相中的潛在應用。這些發現提供了基本的設計原理和新途徑，為現有的無機閃爍體創造了有希望的替代方案。此外，它們為開發柔性，可拉伸的X射線檢測器和成像儀提供了新的機遇，以用于無損射線照相測試和醫學成像。

文獻鏈接：

Organic phosphors with bright triplet excitons for efficient X-ray-excited luminescence.

(Nature Photonics, 2020, DOI:10.1038/s41566-020-00744-0)

2.三星In taek Han&成均館大學Nam-Gyu Park Nature：可打印的有機金屬鈣鈦礦可實現大面積、低劑量X射線成像

醫學X射線成像程序要求數字平板探測器以低劑量運行，以降低輻射健康風險。固溶處理的有機-無機雜化鈣鈦礦具有使其成為此類敏感探測器光電導層的良好候選物的特性。但是，此類檢測器尚未構建在薄膜晶體管陣列上，因為很難在大面積上制備厚鈣鈦礦膜。三星In taek Han&成均館大學Nam-Gyu Park報道了一種基于全溶液的合成路線（與傳統的真空處理相反），以生產可印刷的多晶鈣鈦礦，該鈣鈦礦的晶面和光電子特性與單晶相當，且晶面銳利。通過嵌入830微米厚的鈣鈦礦膜和聚合物/鈣鈦礦復合材料的另外兩個中間層，以提供鈣鈦礦膜與控制暗電流和時間電荷的電極之間的共形界面，從而在常規的薄膜晶體管基板中演示了X射線成像。這種基于全溶液的鈣鈦礦探測器可以實現低劑量X射線成像，也可以用于光電導設備中以進行輻射成像、傳感和能量收集。

文獻鏈接：

Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging.

(Nature, 2017, DOI:10.1038/nature24032)

3.埃爾朗根-紐倫堡大學Gebhard J. Matt：基于燒結混合三碘化鈣鈦礦晶片的高性能直接轉換X射線探測器

通常已知鹵化鈣鈦礦型半導體具有固有的高X射線吸收截面和比任何其他低溫溶液處理的半導體明顯更高的載流子遷移率。到目前為止，對于有效的X射線檢測，尚未解決在大面積上加工數百微米厚的高質量鈣鈦礦晶體薄膜的過程。埃爾朗根-紐倫堡大學Gebhard J. Matt介紹了一種機械燒結工藝，以制造具有毫米厚度和良好定義的結晶度的MAPbI3晶片。相對于最新的CdTe檢測器對MAPbI3晶圓進行的基準測試顯示，在70kVp X射線曝光下，競爭性轉換效率為2527 μC/Gyair/cm²。這個發現為新一代基于鈣鈦礦晶片的高效、低成本X射線探測器提供了信息。

文獻鏈接：

High-performance direct conversion X-ray detectors based on sintered hybrid lead triiodide perovskite wafers.

(Nature Photonics, 2017, DOI:10.1038/NPHOTON.2017.94)

4.美國北卡羅來納大學黃勁松Nat. Commun.：鹵化鈣鈦礦鉛用于電離輻射檢測

近年來，鹵化物鈣鈦礦因其強大的制動力、耐缺陷性、大的遷移壽命（μτ）、可調節的帶隙以及低成本解決方案中簡單的單晶生長而在電離輻射檢測領域引起了越來越多的關注。在這篇綜述中，美國北卡羅來納大學黃勁松基于對X射線成像和γ射線能譜中應用的直接檢測機制，基于高性能電離輻射檢測的材料性能要求。通過將鹵化物鈣鈦礦輻射探測器與當前最先進的電離輻射探測器的性能進行比較，顯示出鹵化物鈣鈦礦作為有前途的輻射探測器的有前途的功能和挑戰。

文獻鏈接：

Halide lead perovskites for ionizing radiation detection.

(Nat. Commun., 2019, DOI：10.1038/s41467-019-08981-w)

5.Glass to Power公司/米蘭比科卡大學/INFN：高效、快速且無重吸收的鈣鈦礦納米晶體敏化塑料閃爍體

在醫學診斷，核控制和粒子物理學中，價格合理且可靠的電離輻射檢測器的緊迫性，促使對閃爍器設備的需求不斷增長，這些器件結合了高效的閃爍，快速的發射壽命，與電離輻射的高相互作用概率以及減輕了大體積/高劑量時的重吸收損失密度檢測器。迄今為止，同時實現所有這些功能仍然是一個開放的挑戰。Glass to Power公司/米蘭比科卡大學/INFN通過嵌入CsPbBr3鈣鈦礦納米晶體的聚甲基丙烯酸甲酯納米復合材料作為共軛有機染料的敏化劑來實現這種機制，該共軛有機染料在紅色光譜區域具有較大的斯托克斯位移和快速的發射壽命。在X射線和α粒子激發下，從納米晶體到染料的完全能量轉移導致了高度穩定的放射發光，其效率可與商業級無機和塑料閃爍體相媲美。約3.4μns的發射壽命，可與快速鑭系元素閃爍體競爭；和無重吸收波導，可實現長距離光學。

文獻鏈接：

Efficient, fast and reabsorption-free perovskite nanocrystal-based sensitized plastic scintillators.

(Nat Nanotechnol., 2020, DOI:10.1038/s41565-020-0683-8)

6.華中科技大學唐江&牛廣達&謝慶國：具有低檢測限的Cs2AgBiBr6單晶X射線探測器

靈敏的X射線檢測對于醫學診斷、工業檢查和科學研究至關重要。最近描述的雜化鹵化鉛鈣鈦礦已經證明了低成本制造和出色的直接X射線檢測性能，但它們都含有可溶形式的有毒Pb。華中科技大學唐江&牛廣達&謝慶國報道了使用溶液處理的雙鈣鈦礦Cs2AgBiBr6單晶體的靈敏X射線探測器。通過熱退火和表面處理，作者在很大程度上消除了Ag+/Bi3+的無序性并改善了晶體電阻率，從而使檢測器的最低可檢測劑量率低至59.7 nGyair/s，與使用CH3NH3PbBr3的最新記錄為0.036 μGyair/s相當。Cs2AgBiBr6中抑制的離子遷移允許相對較大的外部偏置，從而確保有效的電荷收集而不會顯著增加噪聲電流，從而實現了低檢測限。

文獻鏈接：

Cs2AgBiBr6 single-crystal X-ray detectors with a low detection limit.

(Nature Photonics., 2017, DOI:10.1038/s41566-017-0012-4)

7.美國北卡羅來納大學黃勁松Nature Photonics：鈣鈦礦填充膜用于柔性和大面積直接轉換X射線探測器陣列

金屬鹵化物鈣鈦礦的柔軟特性使其有可能用作柔性X射線探測器。美國北卡羅來納大學黃勁松報道鈣鈦礦填充膜（PFM）的結構，用于高度靈敏、靈活和大面積的X射線探測器。通過將飽和鈣鈦礦溶液通過多孔聚合物膜滲透，然后進行熱層壓，可形成面積高達400平方厘米的PFM。鈣鈦礦晶體在膜中的良好連通性和結晶性使產品具有較大的移動性和使用壽命。X射線探測器在0.05 V/μm的電場下的靈敏度達到8696±228 μC/Gyair/cm2，并且在存儲六個月以上并暴露于376.8 Gyair的劑量后，不會出現降解，相當于188萬X射線掃描。靈活的PFM可以在不降低性能的情況下彎曲至2 mm的半徑。獨立檢測器陣列是彎曲的，并放置在金屬管內，用于檢測材料缺陷，其成像質量優于平板檢測器。

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Perovskite-filled membranes for flexible and large-area direct-conversion X-ray detector arrays.

(Nature Photonics, 2020, DOI:10.1038/s41566-020-0678-x)

8.劉小鋼&黃維&楊黃浩Nature：全無機鈣鈦礦納米晶閃爍體

在許多應用中對輻射檢測材料的需求不斷增長，導致對閃爍體進行了廣泛的研究。閃爍體吸收高能量（千伏級）X射線光子并將吸收的能量轉換為低能量可見光子的能力對于輻射暴露監測、安全檢查和醫學射線照相應用至關重要。然而，常規的閃爍體通常是通過高溫下的結晶來合成的，并且其放射致發光難以在可見光譜范圍內調節。劉小鋼&黃維&楊黃浩描述了一系列包含銫和鉛原子的全無機鈣鈦礦納米晶體的實驗研究，以及它們對X射線輻射的響應。這些納米晶體閃爍體在可見光波長下表現出強大的X射線吸收能力和強烈的放射發光能力。與塊狀無機閃爍體不同，這些鈣鈦礦納米材料可以在相對較低的溫度下進行固溶處理，并且可以通過在合成過程中調整膠體前體的陰離子成分而產生X射線誘導的發射，該發射易于在可見光譜范圍內調節。這些特征允許制造柔性和高靈敏度的X射線檢測器，其檢測極限為每秒13納米灰度，這比典型醫學成像劑量低約400倍。這些顏色可調的鈣鈦礦納米晶體閃爍器可以為X射線射線照相提供便捷的可視化工具，因為相關的圖像可以通過標準的數碼相機直接記錄。文章展示了它們與商用平板成像儀的直接集成以及在低劑量X射線照明下檢查電子電路板的實用性。

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All-inorganic perovskite nanocrystal scintillators.

(Nature, 2018, DOI:10.1038/s41586-018-0451-1)

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