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世界或許會分化，但科學(xué)的光永不熄滅

盡管全球科技格局面臨諸多不確定性，未來的世界也許是割裂的，但是尖端技術(shù)的火種始終在文明長河中始終會奔涌不息。極紫外（EUV）與X射線技術(shù)作為突破物理極限的關(guān)鍵領(lǐng)域，正在推動基礎(chǔ)科學(xué)、半導(dǎo)體、精密檢測等行業(yè)的深刻變革。

作為深耕極紫外（EUV）及X射線核心部件領(lǐng)域的技術(shù)服務(wù)商和解決方案的探索者，眾星聯(lián)恒始終以"技術(shù)瞭望者"的視角，捕捉全球最新的行業(yè)資訊和技術(shù)前沿動態(tài)。

又是一年年中，眾星聯(lián)恒團(tuán)隊(duì)舉行了一年一度的集體出游和集中技術(shù)頭腦風(fēng)暴討論，旨在讓大家放松身心的同時，更了解彼此和當(dāng)下風(fēng)云變化的市場和技術(shù)發(fā)展趨勢。

圖組：集體出游&頭腦風(fēng)暴

對于X射線探測器技術(shù)領(lǐng)域我們看到傳統(tǒng)探測技術(shù)(如A:Si和CMOS平板探測器器)國產(chǎn)化替代極為成功，如根據(jù)日聯(lián)科技披露的數(shù)據(jù)顯示，在22年上半年它們一共從奕瑞科技采購了上千萬人民幣的平板探測器；先進(jìn)的混合像素光子計(jì)數(shù)X射線探測器（如捷克Advacam公司的基于Timepix和medipix的Minipix和Widepix等探測器）由于其高靈敏度、零噪聲和高幀率的特點(diǎn)在大科學(xué)裝置，各類X射線分析儀器，和醫(yī)療市場都有成功的應(yīng)用，并成為頂級性能的標(biāo)桿。2023年10月?西門子公司的光子計(jì)數(shù)CT NAEOTOM Alpha 正式獲得 國家藥品監(jiān)督管理局 批準(zhǔn)在中國上市，成為國內(nèi)首款通過創(chuàng)新醫(yī)療器械注冊的光子計(jì)數(shù)CT產(chǎn)品。至今已經(jīng)在中國售出了數(shù)十臺，預(yù)計(jì)單臺售價5000萬人民幣左右。 相繼國內(nèi)的CT制造商如東軟，聯(lián)影也在開展相應(yīng)的技術(shù)的研發(fā)，同時先導(dǎo)科技集團(tuán)在年8月正式發(fā)布了量子流光子計(jì)數(shù)CT系統(tǒng)-VITA Genesis。

我們也可以看到由于第四代同步輻射和FEL的建設(shè)，對于相應(yīng)的探測器提出了更高的要求，各大同步輻射建設(shè)單位，如果德國DESY，瑞士PSI等都在開發(fā)新型探測器以滿足新光源和新分析方法的要求。如下圖一，是整理的一些用于FEL探測的新型探測器。我們可以看到高時空分辨，更精細(xì)的元素，價態(tài)等是科學(xué)研究所追求的。

圖一 用于FEL的各類探測器

圖二

近日，由佛羅里達(dá)州立大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)教授 Biwu Ma 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型X射線材料，可以滿足大面積應(yīng)用的需求，取代復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，打造出適應(yīng)性強(qiáng)、可擴(kuò)展的薄膜探測器。該研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上。

大多數(shù)人想到X射線時，腦海中浮現(xiàn)的往往是醫(yī)生檢查骨折的場景。但這項(xiàng)技術(shù)在機(jī)場安檢、制造業(yè)、質(zhì)量控制和科研等領(lǐng)域同樣至關(guān)重要，每個領(lǐng)域?qū)υO(shè)備尺寸和形狀都有特定要求。

圖三 Biwu Ma 團(tuán)隊(duì)制備的零維OMHH非晶薄膜實(shí)物圖

圖片來源：Biwu Ma

"我們在原有材料基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了性能突破，"馬必武表示，"這種新型材料制備快速可靠，為終端用戶在工作中整合X射線檢測提供了全新解決方案。"馬必武團(tuán)隊(duì)是零維有機(jī)雜化金屬鹵化物材料（0D OMHHs）研究的開拓者。這類材料將具有碳骨架或碳?xì)滏I的有機(jī)組分與金屬鹵化物無機(jī)化合物相結(jié)合，使科研人員能夠同時利用兩組分的優(yōu)勢特性，為直接X射線探測提供了低成本、可調(diào)節(jié)的高性能材料。

在先前研究中，該團(tuán)隊(duì)已證實(shí)0D OMHH單晶體可用于X射線探測器，但其應(yīng)用受限于緩慢復(fù)雜的晶體生長過程。最新研究中，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出非晶態(tài)OMHH薄膜——這種毫米級厚度的有機(jī)金屬雜化鹵化物材料可塑造成各種形態(tài)。這種薄膜能輕松制備成大面積定制形狀的探測器，為天文學(xué)、材料科學(xué)和醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域帶來更廣闊的應(yīng)用前景。

"醫(yī)生拍攝胸片時，需要足夠大的探測器才能完整覆蓋胸部區(qū)域以獲得準(zhǔn)確圖像，"馬必武解釋道，"培育如此大尺寸的單晶體極其困難。我們的非晶薄膜新材料有望制造出更大尺寸、更多功能的X射線探測器以滿足更多的應(yīng)用。"（下圖四示展示了非晶薄膜材料的制備過程，該薄膜具備優(yōu)異均勻性和光滑度，可通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體溶液濃度、用量和模具尺寸靈活控制成品規(guī)格。）

圖四  該圖展示了制備和生成非晶態(tài)薄膜材料的過程。所得薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的均勻性和光滑度，易于從模具中取出，并且其尺寸、厚度和面積可通過改變前體溶液的濃度、用量和模具尺寸輕松調(diào)節(jié)。

圖片來源：Biwu Ma

X射線技術(shù)不僅應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷（包括radiography  和fluoroscopy），還廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域，如焊接檢測、材料裂紋探查和結(jié)構(gòu)完整性檢驗(yàn)。在安檢領(lǐng)域，探測器廣泛應(yīng)用于機(jī)場行李掃描設(shè)備和郵件危險品識別系統(tǒng)；在制造業(yè)中，它們被用于食品污染物檢測。大面積X射線探測器不僅能簡化成像流程、提高圖像分辨率，還能提升檢測效率和掃描通量，這種單次掃描覆蓋更大區(qū)域的能力在貨檢等對效率要求極高的行業(yè)尤為重要。

化學(xué)與生物化學(xué)系主任Wei Yang指出："這項(xiàng)研究的重大意義在于實(shí)現(xiàn)了大面積檢測的工業(yè)化加工可能，這是材料應(yīng)用化的關(guān)鍵所在。Biwu Ma教授開展的這項(xiàng)高度創(chuàng)新研究，充分展現(xiàn)了我系在這一前景廣闊領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢。"

研究團(tuán)隊(duì)已于今年四月向美國專利商標(biāo)局提交了題為"Direct X-ray Detectors Based on Solution-Processed Amorphous Zero-Dimensional Organic Metal Halide Hybrid Films"的臨時專利申請。馬必武教授正與行業(yè)合作伙伴共同籌建公司，致力于推動其課題組研發(fā)技術(shù)（包括這項(xiàng)新型X射線技術(shù)）的商業(yè)化進(jìn)程。

"自從近十年前首次發(fā)表這類材料研究成果以來，我們始終致力于突破其性能邊界，"Biwu Ma表示，"0D OMHHs材料具有多功能性和強(qiáng)大潛力，有望在許多領(lǐng)域成為更優(yōu)選擇。"

參考鏈接：

• https://phys.org/news/2025-08-thin-big-science-chemists-imaging.html

• https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202509589

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