众星年中聚焦：X射线探测技术发展趋势

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世界或许会分化，但科学的光永不熄灭

尽管全球科技格局面临诸多不确定性，未来的世界也许是割裂的，但是尖端技术的火种始终在文明长河中始终会奔涌不息。极紫外（EUV）与X射线技术作为突破物理极限的关键领域，正在推动基础科学、半导体、精密检测等行业的深刻变革。

作为深耕极紫外（EUV）及X射线核心部件领域的技术服务商和解决方案的探索者，众星联恒始终以"技术瞭望者"的视角，捕捉全球最新的行业资讯和技术前沿动态。

又是一年年中，众星联恒团队举行了一年一度的集体出游和集中技术头脑风暴讨论，旨在让大家放松身心的同时，更了解彼此和当下风云变化的市场和技术发展趋势。

图组：集体出游&头脑风暴

对于X射线探测器技术领域我们看到传统探测技术(如A:Si和CMOS平板探测器器)国产化替代极为成功，如根据日联科技披露的数据显示，在22年上半年它们一共从奕瑞科技采购了上千万人民币的平板探测器；先进的混合像素光子计数X射线探测器（如捷克Advacam公司的基于Timepix和medipix的Minipix和Widepix等探测器）由于其高灵敏度、零噪声和高帧率的特点在大科学装置，各类X射线分析仪器，和医疗市场都有成功的应用，并成为顶级性能的标杆。2023年10月‌西门子公司的光子计数CT NAEOTOM Alpha 正式获得 国家药品监督管理局 批准在中国上市，成为国内首款通过创新医疗器械注册的光子计数CT产品。至今已经在中国售出了数十台，预计单台售价5000万人民币左右。 相继国内的CT制造商如东软，联影也在开展相应的技术的研发，同时先导科技集团在年8月正式发布了量子流光子计数CT系统-VITA Genesis。

我们也可以看到由于第四代同步辐射和FEL的建设，对于相应的探测器提出了更高的要求，各大同步辐射建设单位，如果德国DESY，瑞士PSI等都在开发新型探测器以满足新光源和新分析方法的要求。如下图一，是整理的一些用于FEL探测的新型探测器。我们可以看到高时空分辨，更精细的元素，价态等是科学研究所追求的。

图一 用于FEL的各类探测器

图二

近日，由佛罗里达州立大学化学与生物化学教授 Biwu Ma 领导的团队开发了一种新型X射线材料，可以满足大面积应用的需求，取代复杂的晶体结构，打造出适应性强、可扩展的薄膜探测器。该研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition上。

大多数人想到X射线时，脑海中浮现的往往是医生检查骨折的场景。但这项技术在机场安检、制造业、质量控制和科研等领域同样至关重要，每个领域对设备尺寸和形状都有特定要求。

图三 Biwu Ma 团队制备的零维OMHH非晶薄膜实物图

图片来源：Biwu Ma

"我们在原有材料基础上实现了性能突破，"马必武表示，"这种新型材料制备快速可靠，为终端用户在工作中整合X射线检测提供了全新解决方案。"马必武团队是零维有机杂化金属卤化物材料（0D OMHHs）研究的开拓者。这类材料将具有碳骨架或碳氢键的有机组分与金属卤化物无机化合物相结合，使科研人员能够同时利用两组分的优势特性，为直接X射线探测提供了低成本、可调节的高性能材料。

在先前研究中，该团队已证实0D OMHH单晶体可用于X射线探测器，但其应用受限于缓慢复杂的晶体生长过程。最新研究中，团队开发出非晶态OMHH薄膜——这种毫米级厚度的有机金属杂化卤化物材料可塑造成各种形态。这种薄膜能轻松制备成大面积定制形状的探测器，为天文学、材料科学和医学影像等领域带来更广阔的应用前景。

"医生拍摄胸片时，需要足够大的探测器才能完整覆盖胸部区域以获得准确图像，"马必武解释道，"培育如此大尺寸的单晶体极其困难。我们的非晶薄膜新材料有望制造出更大尺寸、更多功能的X射线探测器以满足更多的应用。"（下图四示展示了非晶薄膜材料的制备过程，该薄膜具备优异均匀性和光滑度，可通过调节前驱体溶液浓度、用量和模具尺寸灵活控制成品规格。）

图四  该图展示了制备和生成非晶态薄膜材料的过程。所得薄膜表现出优异的均匀性和光滑度，易于从模具中取出，并且其尺寸、厚度和面积可通过改变前体溶液的浓度、用量和模具尺寸轻松调节。

图片来源：Biwu Ma

X射线技术不仅应用于医学诊断（包括radiography  和fluoroscopy），还广泛应用于工业无损检测领域，如焊接检测、材料裂纹探查和结构完整性检验。在安检领域，探测器广泛应用于机场行李扫描设备和邮件危险品识别系统；在制造业中，它们被用于食品污染物检测。大面积X射线探测器不仅能简化成像流程、提高图像分辨率，还能提升检测效率和扫描通量，这种单次扫描覆盖更大区域的能力在货检等对效率要求极高的行业尤为重要。

化学与生物化学系主任Wei Yang指出："这项研究的重大意义在于实现了大面积检测的工业化加工可能，这是材料应用化的关键所在。Biwu Ma教授开展的这项高度创新研究，充分展现了我系在这一前景广阔领域的独特优势。"

研究团队已于今年四月向美国专利商标局提交了题为"Direct X-ray Detectors Based on Solution-Processed Amorphous Zero-Dimensional Organic Metal Halide Hybrid Films"的临时专利申请。马必武教授正与行业合作伙伴共同筹建公司，致力于推动其课题组研发技术（包括这项新型X射线技术）的商业化进程。

"自从近十年前首次发表这类材料研究成果以来，我们始终致力于突破其性能边界，"Biwu Ma表示，"0D OMHHs材料具有多功能性和强大潜力，有望在许多领域成为更优选择。"

参考链接：

• 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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