Rivelatore di raggi X costruito su substrato plastico / X-ray detector built on plastic substrate

 Rivelatore di raggi X costruito su substrato plastico / X-ray detector built on plastic substrate

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori dell'Holst Centre e di imec hanno presentato il primo rivelatore a raggi X costruito su un substrato di plastica, in grado di offrire prestazioni di livello medicale.

Il prototipo dimostrativo offre immagini dinamiche ad alta risoluzione a 25 fps e 200 ppi con contrasto elevato, utilizzando dosi di raggi X di livello medicale. Nel 2012, il gruppo ha dimostrato il primo rivelatore di raggi X completo prodotto su un sottile substrato di plastica. Si tratta di un rivelatore a pannello piatto indiretto (FPD) che combina uno scintillatore standard con un innovativo strato di fotodiodi organici ed un backplane a transistor organici a film sottile (TFT). Utilizzando un semiconduttore organico processato in soluzione anziché il consueto silicio amorfo, il grupp ha ridotto le temperature di processo per renderle compatibili con i substrati in film plastico. Ha inoltre eliminato una serie di costose fasi di litografia, aprendo la strada a costi di produzione inferiori. Ora, lo stesso gruppo ha ridotto la corrente di dispersione dei fotodiodi (l'uscita dei fotodiodi in assenza di luce) di un fattore 10.000, fino a 10⁻⁷ mA/cm², rientrando ampiamente nei requisiti per i rivelatori medicali. Ciò migliora il rapporto segnale/rumore e, di conseguenza, la qualità dell'immagine a basse dosi di radiazioni. Allo stesso tempo, vengono utilizzati transistor a ossido al posto dei transistor organici. La mobilità dei portatori di carica nei TFT a ossido metallico è da 10 a 50 volte superiore rispetto a quella del silicio amorfo e dei transistor organici, consentendo un'acquisizione delle immagini più rapida. Questi progressi sono stati integrati in una piastra di rilevamento QQVGA ad alta apertura (160 x 120 pixel) con una risoluzione di 200 ppi. Questa piastra è stata integrata con un'elettronica esterna composta da componenti attualmente utilizzati in applicazioni mediche, senza necessità di modifiche. "I rivelatori a raggi X su plastica potrebbero portare a sistemi a raggi X più leggeri, robusti ed economici, più facili da spostare all'interno dell'ospedale", ha affermato Gerwin Gelinck dell'Holst Centre, che ha guidato il progetto. "Due anni fa, siamo stati i primi a dimostrare che tali dispositivi erano tecnicamente possibili. E ora abbiamo dimostrato che possono fornire le prestazioni necessarie per l'uso medico. Il nostro prossimo obiettivo è quello di scalare la tecnologia e produrre un modulo dimostrativo a grandezza naturale di 30 x 30 cm per applicazioni mediche."

ENGLISH

Researchers from Holst Centre and imec have demonstrated the first ever X-ray detector built on a plastic substrate that is capable of medical grade performance.

The proof of concept device delivers high resolution, dynamic images at 25fps and 200ppi with high contrast using medical level X-ray doses. In 2012, the team demonstrated the first complete X-ray detector produced on a thin plastic substrate. An indirect flat panel detector (FPD), it combined a standard scintillator with a novel organic photodiode layer and organic thin-film transistor (TFT) backplane. By using a solution-processed organic semiconductor rather than the usual amorphous silicon, the team reduced process temperatures to be compatible with plastic film substrates. They also eliminated a number of costly lithography steps, opening the door to lower production costs. Now, the same team has reduced the photodiode leakage current (the output from the photodiodes at zero light) by a factor of 10,000, down to 10-7mA/cm2 – bringing it well within the requirements for medical detectors. This improves the signal-to-noise ratio, and hence image quality at low radiation dose. At the same time, oxide transistors are used instead of organic transistors. The charge carrier mobility in the metal-oxide TFTs is 10-50 times higher than with amorphous silicon and organic transistors, enabling faster image acquisition. These advances were integrated into a high-aperture QQVGA (160 x 120pixels) detector plate with a resolution of 200ppi. This plate was integrated with off-board electronics consisting of components that are currently used for medical application, and no modifications needed to be made. "X-ray detectors on plastic could lead to lighter, more robust and less expensive X-ray systems that are easier to move around the hospital," said Holst Centre's Gerwin Gelinck, who led the project. "Two years ago, we were the first to show such devices were technically possible. And now we have shown they can deliver the performance necessary for medical use. "Our next goal is to scale up the technology and produce a full size 30 x 30cm demonstrator module for medical applications."

Da:

https://www.newelectronics.co.uk/content/news/x-ray-detector-built-on-plastic-substrate?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic