X 射線技術(shù)在醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，可提供無(wú)創(chuàng)醫(yī)學(xué)成像并深入研究材料。X 射線技術(shù)的最新進(jìn)展使光束更亮、更強(qiáng)，并能在實(shí)際條件下（如工作條件下的電池內(nèi)部）對(duì)日益復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行成像。
為了支持這些進(jìn)步，科學(xué)家們正在努力開發(fā)能夠承受高亮度、高能量 X 射線（尤其是來(lái)自大型 X 射線同步加速器的 X 射線）的 X 射線探測(cè)器材料，同時(shí)保持靈敏度和成本效益。
美國(guó)能源部（DOE）阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory）的一組科學(xué)家及其同事展示了一種用于探測(cè)高能 X 射線散射圖案的新型材料的卓越性能。這種探測(cè)器材料在超高 X 射線通量下具有出色的耐久性，而且成本相對(duì)較低，可能會(huì)在基于同步加速器的 X 射線研究中得到廣泛應(yīng)用。
在 X 射線散射實(shí)驗(yàn)中，一束光子（或光粒子）穿過被研究的樣品。樣品散射光子，然后撞擊探測(cè)器材料。通過分析 X 射線是如何散射的，科學(xué)家可以了解樣品的結(jié)構(gòu)和組成。
"目前的許多探測(cè)器材料都無(wú)法處理大型同步加速器設(shè)施產(chǎn)生的各種光束能量和巨大的 X 射線通量。阿貢先進(jìn)光源（APS）是美國(guó)能源部科學(xué)的大型科學(xué)裝置，其物理學(xué)家安東尼諾-米凱利（Antonino Miceli）說(shuō)："能夠處理的材料往往價(jià)格昂貴或難以生長(zhǎng)，或者必須冷卻到非常低的溫度。
由于需要更好的探測(cè)器材料，研究小組對(duì)溴化銫過氧化物晶體的性能進(jìn)行了分析。過氧化物晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有高度可調(diào)的特性，因此適用于各種應(yīng)用。
該材料采用兩種不同的方法生長(zhǎng)。一種方法是在阿貢材料科學(xué)部門科學(xué)家 Duck Young Chung 的實(shí)驗(yàn)室中，通過熔化和冷卻材料來(lái)誘導(dǎo)晶體的形成。另一種是基于溶液的方法，晶體在室溫下生長(zhǎng)。這項(xiàng)工作是在西北大學(xué)的 Mercouri Kanatzidis 實(shí)驗(yàn)室完成的，Mercouri Kanatzidis 是阿貢的資深科學(xué)家，同時(shí)也是西北大學(xué)的聯(lián)合任職科學(xué)家。
"Kanatzidis 說(shuō)："在 APS 的 11-ID-B 光束線，我們?cè)u(píng)估了使用這兩種方法制造的晶體，以及它們?cè)诟鞣N同步輻射通量下的表現(xiàn)。"結(jié)果相當(dāng)驚人"。
使用這兩種方法生長(zhǎng)的材料顯示出卓越的探測(cè)能力，并能承受高達(dá) APS 極限的通量，而不會(huì)出現(xiàn)任何問題。
資料來(lái)源：阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
"米凱利說(shuō)："這種探測(cè)器材料可以分辨微小的變化，從而更深入地揭示真實(shí)條件下的真實(shí)材料。"與硅等普通探測(cè)器材料相比，它的密度相對(duì)較高，而且它的結(jié)構(gòu)影響了其電學(xué)特性，從而提高了效率和靈敏度。
高能 X 射線使研究人員能夠?qū)崟r(shí)研究動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括細(xì)胞中的生物過程或發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。由于新型探測(cè)器能夠探測(cè)到實(shí)驗(yàn)過程中的微妙變化，研究人員可以深入了解材料中錯(cuò)綜復(fù)雜的快速活動(dòng)，從而促進(jìn)更快、更詳細(xì)的研究。
由于 APS 正在進(jìn)行重大升級(jí)，其光束線的亮度將提高 500 倍，因此該設(shè)施的優(yōu)質(zhì)探測(cè)器材料就顯得更加重要。
"Chung說(shuō)："我們的研究小組之所以能夠培育出質(zhì)量極高的晶體，是因?yàn)榘⒇晸碛幸惶转?dú)特的能力和專業(yè)知識(shí)，這確實(shí)有助于提高材料的性能。
展望未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是專注于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和優(yōu)化晶體質(zhì)量。他們預(yù)計(jì)這種材料還將有更多的應(yīng)用，包括在能源部國(guó)家核安全局的支持下用于探測(cè)極高能量的伽馬射線。
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