沉積鈣鈦礦柱的示例，定義了用于創建圖像的像素。圖片來源：EPFL L.Forró。

自從威廉·倫琴(WilhelmRöntgen)在1895年發現它們以來，X射線已成為醫學成像的主要內容。實際上，在倫琴(Röntgen)的著名論文發表后不到一個月，康涅狄格州的醫生就為男孩的手腕骨折拍了第一張X光片。

自那以來，已經取得了很大的進步。除了大多數人一生中至少拍攝過一次的射線照相以外，今天的X射線醫學用途還包括熒光透視，癌癥放射療法和計算機斷層攝影(CT)，該技術可以從不同角度對身體進行多次X射線掃描，然后將它們組合到計算機中，以生成人體的虛擬橫截面“切片”。

但是，醫學成像通常在低曝光條件下工作，因此需要具有成本效益的高分辨率探測器，并且該探測器必須以“低光子通量”運行。光子通量僅描述在給定時間有多少光子撞擊檢測器，并確定依次產生的電子數。

現在，由基礎科學學院的LászlóForró領導的科學家已經開發出了這種設備。通過使用過的3-D氣溶膠噴射印刷技術，他們開發了一種新穎的方法來生產高效的X射線探測器，該探測器可以輕松集成到標準微電子設備中，從而顯著提高醫學成像設備的性能。

新的探測器由石墨烯和鈣鈦礦組成，它們是由與金屬結合的有機化合物組成的材料。它們用途廣泛，易于合成，并且在包括太陽能電池，LED燈，激光器和光電探測器在內的廣泛應用中處于最前沿。

本研究中開發的氣溶膠噴射印刷方法的示意圖。攪拌的甲基銨碘化鉛鈣鈦礦溶液被氮氣(N2)聚焦到噴嘴的預定位置。該材料的特殊性在于，在飛行中形成的納米晶體不會在石墨烯基板上散布開來，從而可以創建3D架構。圖片來源：Glushkova等ACS Nano。

氣溶膠噴射印刷是一種相當新的技術，可用于在電阻器，電容器，天線，傳感器和薄膜晶體管等3D印刷的電子組件上，甚至在手機等特定基材上印刷電子器件。

使用納沙泰爾CSEM的氣溶膠噴射印刷設備，研究人員在石墨烯基底上進行了3D印刷鈣鈦礦層的研究。這個想法是，在設備中，鈣鈦礦充當光子檢測器和電子放電器，而石墨烯則放大輸出的電信號。

該研究小組使用了甲基銨碘化鉛鈣鈦礦(MAPbI3)，由于其引人入勝的光電性能以及低廉的制造成本，最近備受關注。研究團隊的化學家EndreHorváth說：“這種鈣鈦礦具有重原子，可為光子提供高散射截面，并使該材料成為X射線檢測的理想選擇。”

結果是驚人的。該方法生產的X射線探測器具有最高的靈敏度，并且是同類最佳醫學成像設備的四倍改進。

“通過將光伏鈣鈦礦與石墨烯一起使用，對X射線的響應大大提高了，”Forró說。“這意味著，如果我們在X射線成像中使用這些模塊，則形成圖像所需的X射線劑量可減少一千倍以上，從而降低了這種高能電離輻射對人體的健康危害。 ”

鈣鈦礦石墨烯檢測器的另一個優點是使用它形成圖像很簡單。“它不需要復雜的光電倍增管或復雜的電子設備，”Forró說。“這可能是發展中國家的真正優勢。”

這項研究發表在ACS Nano上。