課題組

近日，由教育部科技委組織評(píng)選的2021年度“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”揭曉，福州大學(xué)楊黃浩教授團(tuán)隊(duì)完成的“柔性高分辨X射線成像技術(shù)研究”成功入選。這充分展示了學(xué)校的科技創(chuàng)新實(shí)力，進(jìn)一步提升了學(xué)校聲譽(yù)，助力學(xué)校一流學(xué)科建設(shè)。

據(jù)了解，“柔性高分辨X射線成像技術(shù)研究”成功地突破了傳統(tǒng)X射線成像技術(shù)的固有限制，在國際上率先研發(fā)出柔性高分辨X射線成像技術(shù)，搶占柔性X射線成像產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)，標(biāo)志著中國在柔性X射線成像技術(shù)方面進(jìn)入國際先進(jìn)行列。此舉有望推動(dòng)高端X射線影像設(shè)備的國產(chǎn)化。

柔性高分辨X射線成像技術(shù)

意外發(fā)現(xiàn)“夜明珠”性能

制出新材料攻克“卡脖子”難題

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件與光刻機(jī)、芯片等技術(shù)被列為“卡住中國脖子的35項(xiàng)技術(shù)”。目前，我國高端X射線醫(yī)學(xué)影像設(shè)備及關(guān)鍵元器件主要依賴于進(jìn)口，從國外進(jìn)口設(shè)備受到采購周期長和價(jià)格高等限制。

高分辨X射線發(fā)光成像

目前市面主流的X射線影像設(shè)備為平板探測器，需要集成薄膜晶體管陣列（TFT）、非晶硅光電轉(zhuǎn)換層和閃爍體?！伴W爍體是平板探測器的核心部件，可以將高能量X射線光子轉(zhuǎn)為可見光，其性能決定著整個(gè)設(shè)備的成像靈敏度和分辨率。但目前，國產(chǎn)平板探測器包括高性能閃爍體材料在內(nèi)的核心部件絕大部分依靠進(jìn)口?！备Ｖ荽髮W(xué)化學(xué)學(xué)院研究人員說。

面對(duì)外國的技術(shù)封鎖，自主創(chuàng)新研發(fā)是唯一出路。經(jīng)過長期研究，福大科研人員另辟蹊徑，在稀土鹵化物晶格中尋找靈感，制備出新型的稀土納米閃爍體長余輝材料。這種閃爍體具有尺寸易調(diào)控、無色透明、分散性良好、余輝性能優(yōu)異等特點(diǎn)。

“‘長余輝’材料的發(fā)現(xiàn)，其實(shí)是個(gè)‘意外驚喜’?！眻F(tuán)隊(duì)研究成員回憶說，當(dāng)時(shí)一位成員在暗室中測試稀土納米顆粒發(fā)光性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X射線停止照射后，納米顆粒仍然會(huì)持續(xù)發(fā)光。原本以為是實(shí)驗(yàn)偏差，然而經(jīng)過幾次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了在稀土納米顆粒中長余輝現(xiàn)象的存在。

實(shí)驗(yàn)證明，該粒子在X射線關(guān)閉后可持續(xù)發(fā)光30天以上，具有優(yōu)異的長余輝發(fā)光性能?！氨热?，中國古代流傳的珍寶‘夜明珠’，以及安全警示牌上的發(fā)光涂料，都是典型的長余輝材料。”研發(fā)人員稱，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)讓珍貴的稀土又激發(fā)出比肩“夜明珠”的神奇性能。

X射線柔性成像技術(shù)

手機(jī)相機(jī)也能拍出X光片

稀土納米晶閃爍體的長余輝發(fā)光機(jī)理研究

在制備出新型的稀土納米閃爍體長余輝材料的基礎(chǔ)上，研發(fā)人員將納米閃爍體長余輝材料與柔性基質(zhì)相結(jié)合，成功研制出了透明、可拉伸、高分辨的柔性X射線成像設(shè)備，并開發(fā)了X射線發(fā)光擴(kuò)展成像新技術(shù)。

研究發(fā)現(xiàn)，新型稀土納米長余輝材料在形貌和發(fā)光性質(zhì)方面都更可控，適合用于制造柔性設(shè)備。這為制備新一代輕薄、便攜、低成本的X射線探測器和成像裝置提供了新思路和途徑。未來，人們直接使用單反相機(jī)和手機(jī)等也能拍攝X光片。

“打個(gè)比方，拿一部手機(jī)拍攝，就能實(shí)現(xiàn)X射線柔性成像，不需要龐大規(guī)模的集成電路。比如比賽中運(yùn)動(dòng)員受傷了，現(xiàn)場就能進(jìn)行快速處理?！睋?jù)介紹，這一技術(shù)具有制備工藝簡單、成本低、成像性能優(yōu)異等優(yōu)勢，在便攜式X射線探測器、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)探傷、高能物理等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值。

楊黃浩教授表示，希望更多科研團(tuán)隊(duì)參與這個(gè)領(lǐng)域的開發(fā)，有力推進(jìn)高端X射線影像裝備的國產(chǎn)化，讓其在探索中不斷進(jìn)步。

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“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”自1998年起開展評(píng)選，每年從全國高校中評(píng)選出10項(xiàng)具有重大科技進(jìn)展的優(yōu)秀成果，旨在促進(jìn)高?？茖W(xué)技術(shù)整體水平提升，增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，受到了國內(nèi)各高校高度重視。

為福州這個(gè)團(tuán)隊(duì)點(diǎn)贊！（記者 張笑雪）