Existem três tipos de células cone na retina que são chamadas de cones L (sensíveis à luz vermelha), cones M (sensíveis à luz verde) e cones S (sensíveis à luz azul). A resposta coordenada das células cone à luz visível na faixa de comprimento de onda de 400-780 nm nos permite ver o mundo colorido. Na faixa de comprimento de onda dos raios X invisíveis (1 pm-10 nm), os detectores de raios X desempenham a mesma função que os "olhos". No entanto, os detectores de raios X geralmente aplicam a detecção do modo de integração de carga, que não consegue distinguir comprimento de onda e energia. Portanto, a radiografia digital e os exames de TC só podem obter imagens em escala de cinza.
De fato, a energia dos fótons dos raios X carrega muita informação. A capacidade de atenuação de raios X depende da energia dos fótons emitidos e da densidade e composição do objeto penetrado. O desenvolvimento da detecção de raios-X para discriminação de energia dupla ou multi-energia é uma importante direção de pesquisa em áreas afins. Esses detectores são benéficos para distinguir substâncias de diferentes densidades, melhorar o contraste de imagens entre objetos orgânicos e inorgânicos e identificar substâncias moles (borracha, plástico, tecido mole etc.) que absorvem mal a radiação.

Além disso, o detector também pode extrair imagens de diferentes substâncias no mesmo local usando subtração digital, como subtrair ossos e preservar apenas a imagem do pulmão em uma radiografia de tórax. No entanto, atualmente, a discriminação de energia dos detectores de camada dupla não pode atender aos requisitos complexos de imagem. E o modo de detecção indireta de raios-X (raio-X→luz visível→carga de elétrons) que agora é aplicado normalmente limita a sensibilidade de detecção, que requer uma alta dose de radiação para imagens nítidas.

Em um novo artigo publicado em Light Science &Application , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Guangda Niu e pelo professor Jiang Tang, do Laboratório Nacional de Optoeletrônica de Wuhan, Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong, demonstra, China, e colegas de trabalho demonstraram, pela primeira vez, o novo design de "vertical Matrix" detectores diretos de raios X perovskita (raios X → carga eletrônica) para detecção de múltiplas energias. O termo "matriz vertical" significa que a matriz de detectores está alinhada ao longo da direção do incidente de um raio-X em vez de perpendicular à direção do incidente. O princípio é que os fótons de raios X com diferentes energias têm diferentes profundidades de atenuação dentro da matriz vertical, e os fótons de baixa energia depositam a maior parte da energia nas camadas rasas e os fótons de alta energia nas camadas mais profundas. Assim, a matriz vertical poderia restaurar o espectro de raios-X em detalhes. Além disso, este detector de raios-X pode realizar discriminação multi-energia eficaz sob uma única exposição, o que não foi alcançado em detectores tradicionais. Com o auxílio do método de subtração, foi possível distinguir claramente objetos com baixa e alta densidade.

Neste artigo, os pesquisadores construíram a matriz de conversão entre o espectro de energia de raios-X e as respostas do eletrodo da matriz vertical em cinco faixas. A matriz de conversão é universal para diferentes espectros de raios X, o que depende apenas da estrutura e das propriedades do próprio detector.

"Para demonstração, derivamos com precisão os valores de energia de corte para fontes de raios X desconhecidas. Os elementos da matriz espectral reconstruída não apenas têm bordas de corte claras que correspondem às tensões de condução reais (45 kVp, 55 kVp, 65 kVp ), mas também têm pequenas lacunas com as intensidades espectrais de raios-X simuladas como 10,41% (45 kVp), 2,77% (55 kVp), 2,97% (65 kVp), respectivamente. Esta boa correspondência comprova a eficácia da matriz de conversão " afirma o estudo.

"Usamos proporcionalmente CaCO₃ , PDMS e parafina com densidades semelhantes para substituir os três componentes mais importantes no corpo humano, esquelético, sangue e músculo e gordura para aplicações de imagens de raios-X multienergia. As substâncias de baixa densidade têm maior contraste de imagem do eletrodo front-end, e as substâncias pesadas estão gerando imagens mais claramente no eletrodo back-end. Imagens de vários grupos de diferentes substâncias podem ser separadas por subtração digital. O detector de matriz vertical pode produzir um conjunto de imagens contendo as informações graduadas por densidade sob exposição única e localizar a posição oculta para todas as substâncias de baixa, média e alta densidade."

"O detector de perovskita de matriz vertical pode pintar fotos de raios-X em preto e branco em cores e fornecer mais informações ocultas em aplicações como diagnóstico de doenças. Ele traz oportunidades encorajadoras para espectrômetros de raios-X de baixo custo de próxima geração com resolução de energia, discriminação e aprimoramento de contraste de imagem", dizem os cientistas. + Explorar mais

Uma pequena matriz de microanel permite uma grande multiplicação de matrizes de valor complexo