韩国国世宗大学和LG电子的联合研究团队开发了一种基于石墨烯的半导体X射线设备，并成功用于医学影像的拍摄。这是全球首次利用半导体X射线设备进行医学影像拍摄。
这种X射线设备可应用于医院、机场、工厂等多个行业，但因传统设备的工作原理，难以实现小型化。此次开发的新技术有望解决这一问题，不仅可以实现设备的小型化，还能开发出快速响应的数字化设备。
由世宗大学物理天文学系教授千胜铉和LG电子首席研究员金真儿领导的联合研究团队，成功利用石墨烯开发了基于半导体的医疗X射线设备，并成功进行影像拍摄。
X射线是一种波长为0.1至10纳米的电磁波，具有强大的能量和高透过性。X射线通常通过将高速电子撞击重原子来产生。目前广泛使用的X射线设备是通过将电子束撞击金属原子来生成的，但这种方式效率极低，只有1%的能量被转化为X射线，而大部分能量被转化为热量，这也导致了设备体积和重量较大的问题。
研究团队通过利用石墨烯，将电子束的X射线发射效率提升到了40%。之前虽然也曾利用碳纳米管开发便携式X射线设备，但仍然需要真空设备和高电压条件。
此次研究应用了一种能够通过简单工艺生长石墨烯的技术，并开发了石墨烯金属-氧化物-半导体（MOS）结构的医疗X射线影像设备。研究团队还通过臭氧处理和部分氧化硅工艺（LOCOS）解决了石墨烯MOS结构低输出的问题。
使用这一新设备，研究团队成功拍摄了模仿人体的“幻影”模型中的肋骨结构。这是首次利用MOS结构的X射线设备进行影像拍摄。这项研究不仅使X射线设备的小型化成为可能，也为超高速数字X射线设备的开发奠定了基础。
千教授表示，这种电子束生成方式类似于从白炽灯发展到LED照明，他将此次研究比作LED电视或超高速光通信的开发。这项研究成果于15日发表在国际学术期刊《Advanced Science》上。Advanced Science(2024), DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202403721
Integration of Vertical Graphene Onto a Tunnelling Cathode for Digital X-Ray Imaging
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