일부 방사선 검출기의 효율성은 신틸레이터 재료에 나노구조 어레이를 추가하여 향상될 수 있습니다. 샤를 로크-카르메스 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 동료들은 재료가 X선이나 고에너지 전자에 노출될 때 수정이 어떻게 신틸레이터에서 방출되는 빛의 양을 XNUMX배까지 증가시키는지를 보여주었습니다.
섬광은 고체, 액체, 기체 등 다양한 물질이 이온화 방사선에 노출될 때 발생합니다. 방사선은 신틸레이터의 원자 또는 분자에 흡수되고 에너지의 일부는 빛으로 다시 방출됩니다. 그런 다음 빛을 감지하여 신틸레이터를 의료 영상, 산업 품질 관리 및 입자 물리학 실험을 포함한 응용 분야에서 방사선 감지기로 사용할 수 있습니다.
연구원들은 조사 시 더 많은 빛을 생성하거나 방사선 흡수와 빛 방출 사이의 지연이 더 짧은 더 나은 신틸레이터를 개발하기 위해 항상 노력하고 있습니다. 지금까지 대부분의 연구는 더 밝고 빠르며 더 제어된 섬광을 가진 새로운 재료를 개발하는 데 중점을 두었지만 이는 비용과 시간이 많이 소요될 수 있습니다.
그들의 연구에서 Roques-Carmes의 팀은 나노포토닉스에 기반한 더 간단한 접근 방식을 취했습니다. 그들은 물질의 섬광이 섬광 물질의 표면에 나노 규모의 특징을 통합함으로써 향상될 수 있다고 계산했습니다. 이러한 특징의 크기는 신틸레이터에서 방출되는 빛의 파장과 비슷해야 합니다.
통일이론
이 아이디어를 탐구하기 위해 연구원들은 먼저 나노광자 신틸레이터의 통합 이론을 개발했습니다. 이 이론은 첫 번째 원리에서 이온화 방사선이 임의의 물질의 나노구조 표면과 상호작용하는 방식을 예측할 수 있습니다. 그 후, 그들은 나노포토닉 구조를 기존의 신틸레이터에 통합하는 방법을 설계했습니다. 이것은 신틸레이터에 패턴을 직접 에칭하거나 구멍 배열로 에칭된 재료 위에 층을 부착하여 수행할 수 있습니다.
Roques-Carmes와 동료들은 계산을 확인하는 일련의 실험을 수행했습니다. 그들은 두 가지 다른 유형의 신틸레이터의 표면에 원형 구멍의 규칙적인 격자를 에칭했습니다. 하나는 X선을 감지하는 데 사용하고 다른 하나는 전자를 감지하는 데 사용됩니다. 이 구멍의 깊이는 수십 나노미터이고 반경은 약 200nm입니다.
두 신틸레이터에서 팀은 나노구조를 포함하는 영역에서 광 생성이 XNUMX배 증가하는 것을 측정했습니다. 추가 개선을 통해 일반화된 접근 방식이 기존 재료를 XNUMX배 개선하여 더 밝고 빠르며 고해상도의 새로운 종류의 신틸레이터로 이어질 수 있기를 희망합니다.
달성된다면 더 낮은 X선 선량을 사용하여 생성되는 고품질 의료 X선 이미지를 포함하여 다양한 응용 분야에서 유망한 발전으로 이어질 수 있습니다. 이것은 특히 젊은 환자와 일상적인 스크리닝이 필요한 환자의 경우 X선 영상의 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 다른 곳에서는 이 기술을 통해 입자 탐지기 및 전자 현미경에서 더 높은 해상도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조된 부품을 더 빠르고 고품질로 검사할 수 있습니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학.
포스트 나노포토닉 패턴은 신틸레이터를 더욱 빛나게 합니다. 첫 번째 등장 물리 세계.
