Ερευνητές δημιούργησαν έναν ευαίσθητο και αναδιπλούμενο ανιχνευτή που παράγει εικόνες καλής ποιότητας με μικρότερες δόσεις των ακτίνων.
Πολλές διαφορετικές μέθοδοι και τεχνολογίες είναι διαθέσιμες για τον έλεγχο των τροφίμων, συμπεριλαμβανομένων ανιχνευτών μετάλλων, συστημάτων οπτικής κάμερας, απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού, υπερήχων και ακτίνων Χ. Οι ακτίνες Χ, είναι ένα κοινό εργαλείο των διαγνωστικών δοκιμών και της βιομηχανικής παρακολούθησης, που χρησιμοποιούνται για τα πάντα, από τη σάρωση της βαλίτσας στο αεροδρόμιο μέχρι την ανίχνευση ξένων σωμάτων σε τρόφιμα. Αλλά οι ακτίνες υψηλής ενέργειας παράγουν επίσης ιονίζουσα ακτινοβολία, η οποία μπορεί να είναι επικίνδυνη μετά από παρατεταμένη ή υπερβολική έκθεση. Τώρα, οι ερευνητές που δημοσιεύουν στο ACS Central Science έχουν κάνει ένα βήμα προς ασφαλέστερες ακτίνες Χ δημιουργώντας έναν εξαιρετικά ευαίσθητο και αναδιπλούμενο ανιχνευτή που παράγει εικόνες καλής ποιότητας με μικρότερες δόσεις των ακτίνων.
Προσαρμογή από το ACS Central Science 2024, DOI: https://doi.org/10.1021/acscentsci.4c01296
«Αυτή η πρόοδος μειώνει τα όρια ανίχνευσης και ανοίγει το δρόμο για ασφαλέστερη και πιο ενεργειακά αποδοτική ιατρική απεικόνιση και βιομηχανική παρακολούθηση», λέει ο Omar F. Mohammed, ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. «Αποδεικνύει ότι οι συσκευές που έχουν σχεδιαστεί με καταρράκτη ενισχύουν τις δυνατότητες των μονοκρυστάλλων στην ανίχνευση ακτίνων Χ».
Ακριβώς όπως το ορατό φως και τα ραδιοκύματα, οι ακτίνες Χ είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η κατάσταση υψηλής ενέργειας τους επιτρέπει να περνούν μέσα από τα περισσότερα αντικείμενα – συμπεριλαμβανομένων των μαλακών ιστών του σώματός μας. Για να παραχθεί μια εικόνα ακτίνων Χ, που ονομάζεται ακτινογραφία, οι ακτίνες είτε περνούν μέσα από το σώμα και εμφανίζονται ως σκιερά σχήματα στην εικόνα ή κολλάνε σε πιο πυκνούς ιστούς όπως τα οστά, αφήνοντας πίσω τους μια φωτεινότερη, λευκή περιοχή. Η ποσότητα ακτινοβολίας στην οποία εκτίθεται ένας ασθενής κατά τη διάρκεια μιας και μόνο σάρωσης δεν είναι επικίνδυνη και θα έπρεπε να υποβληθεί σε χιλιάδες σαρώσεις για να αρχίσει να παρατηρεί σύνθετες επιδράσεις. Ωστόσο, αυτές οι επαναλαμβανόμενες εκθέσεις σε ακτίνες υψηλής ενέργειας μπορεί να βλάψουν τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό ή να θέτουν σε κίνδυνο κάποιον όπως έναν τεχνικό ακτίνων Χ. Έτσι, όσο λιγότερες ακτίνες χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια μιας σάρωσης, τόσο το καλύτερο, σωστά;
Δυστυχώς, λιγότερες ακτίνες σημαίνουν ακτινογραφία χαμηλότερης ποιότητας. Αλλά αυξάνοντας την ευαισθησία του ανιχνευτή, θα μπορούσε θεωρητικά να παραχθεί μια χαμηλής δόσης, υψηλής ποιότητας ακτινογραφία. Έτσι, ο Omar Mohammed και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah κατασκεύασαν μια συσκευή που διευκολύνει αυτές τις ασφαλέστερες συνθήκες ακτίνων Χ.
Για να αυξήσουν την ευαισθησία του ανιχνευτή ακτίνων Χ, οι ερευνητές στόχευσαν να ελαχιστοποιήσουν το σκοτεινό ρεύμα – τον υπολειπόμενο θόρυβο του περιβάλλοντος – που παράγεται από τη συσκευή. Για να το κάνουν αυτό, δημιούργησαν ανιχνευτές χρησιμοποιώντας εξειδικευμένους κρυστάλλους περοβσκίτη βρωμιούχου μολύβδου μεθυλαμμωνίου και στη συνέχεια συνέδεσαν τους κρυστάλλους σε μια ηλεκτρική διάταξη γνωστή ως καταρράκτης.
Η διαμόρφωση του καταρράκτη σχεδόν μείωσε στο μισό το σκοτεινό ρεύμα, το οποίο βελτίωσε το όριο ανίχνευσης ακτίνων Χ πέντε φορές σε σύγκριση με προηγούμενους ανιχνευτές κατασκευασμένους από τους ίδιους κρυστάλλους αλλά χωρίς τον καταρράκτη. Οι ακτινογραφίες που έγιναν με τον νέο ανιχνευτή αποκάλυψαν μικρές λεπτομέρειες, όπως μια μεταλλική βελόνα που τρυπάει ένα βατόμουρο και τα εσωτερικά εξαρτήματα ενός καλωδίου USB. Η ομάδα δηλώνει ότι αυτή η τεχνολογία είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για την ανάπτυξη πτυσσόμενων, ασφαλέστερων και ευαίσθητων εμπορικών συσκευών ακτίνων Χ, οι οποίες θα χρησιμεύουν στην ελαχιστοποίηση της έκθεσης στην ακτινοβολία κατά τη διάρκεια ιατρικών διαδικασιών και στην καταγραφή λεπτών λεπτομερειών στη βιομηχανική παρακολούθηση.
