เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย เครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์แบบโค้งสามารถประกาศวิวัฒนาการต่อไปของการถ่ายภาพทางการแพทย์ได้หรือไม่?

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย เครื่องตรวจจับแบบจอแบนแบบดิจิตอลเป็นศูนย์กลางของระบบภาพเอ็กซ์เรย์ทางคลินิกในปัจจุบัน แต่เครื่องตรวจจับแบบแบนไม่เข้ากับรูปร่าง 3 มิติที่ซับซ้อนของร่างกายมนุษย์ ตัวเลือกที่ดีกว่าคือการใช้ตัวตรวจจับแบบโค้ง ซึ่งสามารถลดความผิดเพี้ยนรอบขอบของภาพและลดขอบมืดลงได้เมื่อเปรียบเทียบกับคู่ขนานของระนาบ อย่างไรก็ตาม 

ความพยายามในการผลิตเครื่องตรวจจับแบบยืดหยุ่น

ยังไม่ประสบผลสำเร็จ เนื่องจากลักษณะที่แข็งและเปราะของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นอนินทรีย์ (ส่วนใหญ่เป็นซิลิกอน) ทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการสร้างเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์แบบโค้งคือการใช้เซมิคอนดักเตอร์ “อนินทรีย์ในอินทรีย์” แบบไฮบริด สถาปัตยกรรมที่เป็นตัวเลือกหนึ่งประกอบด้วย X-ray attenuating bismuth oxide nanoparticles ที่รวมเข้ากับสารอินทรีย์จำนวนมาก heterojunction (BHJ) ซึ่งประกอบด้วยพอลิเมอร์ชนิด p P3HT และ PC 70 BM ชนิด n

เพื่อให้วัสดุดังกล่าวทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนกับเครื่องตรวจจับแบบโค้ง วัสดุดังกล่าวต้องรวมความสามารถในการโค้งงอสูงเข้ากับประสิทธิภาพการตรวจจับที่เหมาะสมที่สุด เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ ทีมงานที่มหาวิทยาลัยเซอร์เรย์ได้ตรวจสอบอิทธิพลของน้ำหนักโมเลกุล P3HT ต่อคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าของเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์ BHJ (NP-BHJ) ที่มีอนุภาคนาโน

รายงานการค้นพบของพวกเขาในAdvanced Science

นักวิจัยพบว่าการปรับแต่งน้ำหนักโมเลกุลของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์เพื่อยืดสายพอลิเมอร์ พวกเขาสามารถสร้างเครื่องตรวจจับ X-ray แบบโค้งที่มีความทนทานและมีความไวสูงสำหรับการใช้งานทางการแพทย์

“แนวคิดเครื่องตรวจจับแบบโค้งของเราแสดงให้เห็นถึงความทนทานเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและช่วยให้รัศมีการโค้งงอมีขนาดเล็กเพียง 1.3 มม.” Prabodhi Nanayakkara หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว ในการแถลงข่าว “การใช้สารกึ่งตัวนำอินทรีย์หรือสารกึ่งตัวนำ “อนินทรีย์ในอินทรีย์” ยังคุ้มค่ากว่าสารกึ่งตัวนำอนินทรีย์ทั่วไปที่ทำจากซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียมซึ่งต้องใช้วิธีการสร้างผลึกที่มีราคาแพง”

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ

เพื่อตรวจสอบผลกระทบของน้ำหนักโมเลกุล P3HT ต่อประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับ Nanayakkara และเพื่อนร่วมงานได้สร้างเครื่องตรวจจับ NP-BHJ ที่เข้มงวดโดยใช้น้ำหนักโมเลกุล P3HT สี่ตัว – 25, 37, 46 และ 55 kDa – ซึ่งมักใช้ในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ P3HT พวกเขาประดิษฐ์เครื่องตรวจจับบนพื้นผิวแก้วและรวมฟิล์ม NP-BHJ ที่มีความหนา 55 µm

ทีมงานได้ประเมินชุดของพารามิเตอร์ ซึ่งรวมถึงกระแสมืด ลักษณะกระแสโฟโตเคอร์เรนซี และลักษณะการลำเลียงประจุ กระแสมืดของเครื่องตรวจจับลดลงด้วยการลดน้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ทั้งหมดแสดงกระแสมืดต่ำได้ดีภายในข้อกำหนดทางอุตสาหกรรม 10 pA/mm 2ที่อคติที่ใช้ตั้งแต่ -10 ถึง −200 V ความไวของอุปกรณ์สูงขึ้นเล็กน้อยสำหรับน้ำหนักโมเลกุล P3HT ต่ำสุด โดยมีขีดจำกัดการตรวจจับ (สำหรับแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ 70 kV) ประมาณ 1.5 µGy/s – ดีกว่าที่จำเป็นสำหรับการถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัย

แม้ว่าพารามิเตอร์ประสิทธิภาพจะแตกต่าง

กันระหว่างอุปกรณ์ทั้งสี่ นักวิจัยเน้นว่าน้ำหนักโมเลกุล P3HT ทั้งหมดที่ได้รับการประเมินนั้นมีคุณสมบัติในการตอบสนองของเครื่องตรวจจับที่ดีเยี่ยม รวมถึงกระแสมืดที่ต่ำมาก ความไวสูง และเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว โดยเน้นถึงศักยภาพของเครื่องตรวจจับ NP-BHJ สำหรับการถ่ายภาพในขนาดต่ำและ การวัดปริมาณรังสี

เพิ่มประสิทธิภาพการดัดงอ

จากนั้น ทีมงานได้ประเมินคุณสมบัติทางกลของโครงสร้างเครื่องตรวจจับต่างๆ เครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์ต้องการความเป็นผลึกที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้การสกัดประจุที่น่าพอใจ แต่ด้วยเครื่องตรวจจับแบบโค้ง ความตกผลึกที่สูงขึ้นอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวทางกลได้ เพื่อระบุน้ำหนักโมเลกุล P3HT ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์แบบโค้ง

พวกเขาพบว่ามีความเป็นผลึกต่ำกว่าสำหรับฟิล์มที่ประดิษฐ์จากน้ำหนักโมเลกุล P3HT ที่สูงขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าฟิล์มดังกล่าวมีพื้นที่อสัณฐานมากกว่าที่สามารถเชื่อมระหว่างบริเวณที่เป็นผลึกได้ บริเวณอสัณฐานเหล่านี้ยังเพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและการพัวพันระหว่างสายโซ่ ซึ่งทำให้เกิดการเสียรูปมากขึ้นก่อนเกิดความล้มเหลวทางกล

นักวิจัยยังได้ตรวจสอบผลกระทบของความหนาของพื้นผิวที่มีต่อคุณสมบัติทางกลระดับนาโนของฟิล์ม NP-BHJ ต่างๆ พวกเขาประดิษฐ์เครื่องตรวจจับบนซับสเตรตโพลีอิไมด์แบบยืดหยุ่นที่มีความหนาต่ำกว่า (25 µm) เท่ากับ (50 µm) และสูงกว่า (75 µm) ของชั้น NP-BHJ 55 µm พฤติกรรมทางกลขึ้นอยู่กับทั้งน้ำหนักโมเลกุล P3HT และความหนาของซับสเตรต เครื่องตรวจจับน้ำหนักโมเลกุลที่ต่ำกว่านั้นแข็งกว่าและเปราะมาก ในขณะที่ตัวตรวจจับที่ประดิษฐ์บนพื้นผิวที่บางกว่าจะม้วนงอมากเกินไปและหลุดออกจากพื้นผิวได้ง่าย

จากการวิเคราะห์ผลึกและกลไกระดับนาโน นักวิจัยคาดการณ์ว่าน้ำหนักโมเลกุล P3HT ที่สูงขึ้นและพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่นที่หนาขึ้นนั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์แบบโค้ง โดยคำนึงถึงสิ่งนี้ พวกเขาจึงทดสอบการตอบสนองของเครื่องตรวจจับสามตัว – 46 และ 55 kDa P3HT บนพื้นผิว 75 µm และ 55 kDa P3HT บนพื้นผิว 50 µ – การฉายรังสีเอกซ์เรย์ถึง 40 kV ภายใต้รัศมีการโค้งงอที่ต่างกัน เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย