微型传感器为内窥镜x射线检测奠定基础

使用一种称为光学天线的微小装置，研究人员发明了一种X射线传感器，它被集成在直径只有几十微米的光纤末端。在一个非常小的空间尺度用于检测X射线，传感器可以结合X射线传递技术，可在高精度医疗成像和治疗实现应用。 ^':Az6Z  
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　　“我们想开发这项技术，例如，它可用于放射治疗等，”Thierry Grosjean说，他来自法国国家科学研究中心飞秒激光器研究所的一名研究人员。“具体而言，该传感器通过内窥镜检查可以允许实时测量有多少辐射被传递到肿瘤中。” }m?1IU%q  
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　　在光学学会（OSA）的光学快报杂志上，研究人员展示了他们的新的X射线传感器使用低能量的X射线。他们说，同样的原则应该可以匹配高能X射线用于医疗应用，如成像和放疗等。 zTFfft
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　　光的控制 a'/yN{?p  
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　　像许多今天的X射线应用，新的传感器采用间接检测。而不是直接检测X射线，这种方法使用一个特殊的探测器称为闪烁器，它吸收的X射线，然后发射光，由光学摄像机检测。 "HWl7c3q  
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　　在小范围内实现间接X射线检测是具有挑战性的，由于闪烁体会在各个方向发射光子。缩放闪烁体到一个非常小的规模意味着，他们将发出很少的光子，使得它几乎不可能为相机捕捉到合适的角度足够的光子。研究人员转向光学天线，以帮助这一挑战。 1dhp/Qh  
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　　由于光学天线被用来控制发光的荧光分子，研究人员认为他们可以控制发射的闪烁的光。“光学天线的工作原理就像一个射频天线，提供一个方法在自由空间与发射器进行相互作用，”Grosjean说。“我们证明了他们可以用来控制闪烁体的发射方向。” R/H?/  
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　　制作传感器 RI#Cr+/  
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　　为了制作X射线传感器，研究人员使用了一种光学天线连接单模光纤的一小簇闪烁体。他们制造的光学天线，只有几微米宽，并连接到光纤的末端，并把闪烁体集群嫁接在光纤末端。从闪烁体发出的光击中天线和并定向耦合到光纤维中，并传输到一个远程光学探测器中。此设置使电子远离X射线，保护电子免受重复使用后的损害。 8aCa(Xu(H  
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　　虽然X射线传感器的制造需要一个干净的房间设施，研究人员说，这不是一个困难或昂贵的过程。他们目前的设计程序，可能会使接枝到光纤上的天线更容易捕获闪烁体。 i8$tId  
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　　从他们的实验中，研究人员估计，传感器有一个1微米的空间分辨率，他们正在努力增加到约100纳米。这种改进的分辨率将允许该设备区分复合材料中的化学成分，通过使用纤维尖端进行低能X射线扫描显微镜。 3r=IO#  
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　　除了扩大技术工作与高能X射线医疗应用所需的，研究人员还调查是否光学天线可以使X射线探测器的响应速度更快。由于设备已被证明能缩短光吸收和荧光过程的光发射天线之间的时间，也可能缩短时间X射线吸收和发光之间在闪烁体，从而是创造一个更快的方法来检测X射线。 M5C}*c9  
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　　（原文来源：https://phys.org/news/2017-03-tiny-sensor-groundwork-precision-x-rays.html，实验帮译）