X 射線(xiàn)技術(shù)在醫學(xué)和科學(xué)研究中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，可提供無(wú)創(chuàng )醫學(xué)成像并深入研究材料。X 射線(xiàn)技術(shù)的最新進(jìn)展使光束更亮、更強，并能在實(shí)際條件下（如工作條件下的電池內部）對日益復雜的系統進(jìn)行成像。
為了支持這些進(jìn)步，科學(xué)家們正在努力開(kāi)發(fā)能夠承受高亮度、高能量 X 射線(xiàn)（尤其是來(lái)自大型 X 射線(xiàn)同步加速器的 X 射線(xiàn)）的 X 射線(xiàn)探測器材料，同時(shí)保持靈敏度和成本效益。
美國能源部（DOE）阿貢國家實(shí)驗室（Argonne National Laboratory）的一組科學(xué)家及其同事展示了一種用于探測高能 X 射線(xiàn)散射圖案的新型材料的卓越性能。這種探測器材料在超高 X 射線(xiàn)通量下具有出色的耐久性，而且成本相對較低，可能會(huì )在基于同步加速器的 X 射線(xiàn)研究中得到廣泛應用。
在 X 射線(xiàn)散射實(shí)驗中，一束光子（或光粒子）穿過(guò)被研究的樣品。樣品散射光子，然后撞擊探測器材料。通過(guò)分析 X 射線(xiàn)是如何散射的，科學(xué)家可以了解樣品的結構和組成。
"目前的許多探測器材料都無(wú)法處理大型同步加速器設施產(chǎn)生的各種光束能量和巨大的 X 射線(xiàn)通量。阿貢先進(jìn)光源（APS）是美國能源部科學(xué)的大型科學(xué)裝置，其物理學(xué)家安東尼諾-米凱利（Antonino Miceli）說(shuō)："能夠處理的材料往往價(jià)格昂貴或難以生長(cháng)，或者必須冷卻到非常低的溫度。
由于需要更好的探測器材料，研究小組對溴化銫過(guò)氧化物晶體的性能進(jìn)行了分析。過(guò)氧化物晶體結構簡(jiǎn)單，具有高度可調的特性，因此適用于各種應用。
該材料采用兩種不同的方法生長(cháng)。一種方法是在阿貢材料科學(xué)部門(mén)科學(xué)家 Duck Young Chung 的實(shí)驗室中，通過(guò)熔化和冷卻材料來(lái)誘導晶體的形成。另一種是基于溶液的方法，晶體在室溫下生長(cháng)。這項工作是在西北大學(xué)的 Mercouri Kanatzidis 實(shí)驗室完成的，Mercouri Kanatzidis 是阿貢的資深科學(xué)家，同時(shí)也是西北大學(xué)的聯(lián)合任職科學(xué)家。
"Kanatzidis 說(shuō)："在 APS 的 11-ID-B 光束線(xiàn)，我們評估了使用這兩種方法制造的晶體，以及它們在各種同步輻射通量下的表現。"結果相當驚人"。
使用這兩種方法生長(cháng)的材料顯示出卓越的探測能力，并能承受高達 APS 極限的通量，而不會(huì )出現任何問(wèn)題。
資料來(lái)源：阿貢國家實(shí)驗室
"米凱利說(shuō)："這種探測器材料可以分辨微小的變化，從而更深入地揭示真實(shí)條件下的真實(shí)材料。"與硅等普通探測器材料相比，它的密度相對較高，而且它的結構影響了其電學(xué)特性，從而提高了效率和靈敏度。
高能 X 射線(xiàn)使研究人員能夠實(shí)時(shí)研究動(dòng)態(tài)系統。這些系統包括細胞中的生物過(guò)程或發(fā)動(dòng)機內部的化學(xué)反應。由于新型探測器能夠探測到實(shí)驗過(guò)程中的微妙變化，研究人員可以深入了解材料中錯綜復雜的快速活動(dòng)，從而促進(jìn)更快、更詳細的研究。
由于 APS 正在進(jìn)行重大升級，其光束線(xiàn)的亮度將提高 500 倍，因此該設施的優(yōu)質(zhì)探測器材料就顯得更加重要。
"Chung說(shuō)："我們的研究小組之所以能夠培育出質(zhì)量極高的晶體，是因為阿貢擁有一套獨特的能力和專(zhuān)業(yè)知識，這確實(shí)有助于提高材料的性能。
展望未來(lái)，研究團隊的目標是專(zhuān)注于擴大生產(chǎn)規模和優(yōu)化晶體質(zhì)量。他們預計這種材料還將有更多的應用，包括在能源部國家核安全局的支持下用于探測極高能量的伽馬射線(xiàn)。
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