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该研究由Sarah Deumel、Albert van Breemen、Gerwin Gelinck、Bart Peeters等作者共同完成，主要来自Siemens Healthineers AG、Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg、Holst Centre—TNO等机构。研究于2021年9月发表在《Nature Electronics》期刊上。

研究的学术背景聚焦于医学影像领域中人工智能（AI）的应用。随着AI在医学影像中的快速发展，任务特定的AI应用已经能够匹配甚至超越人类智能，预计在未来50年内AI将超越放射科医生的技能。然而，AI技术的进一步发展需要计算能力、算法以及成像能力的提升。X射线探测器作为医学影像的关键设备，其分辨率和灵敏度的提升对AI技术的应用至关重要。目前，X射线探测器主要分为间接转换探测器和直接转换探测器，两者在分辨率和灵敏度上各有优劣。间接转换探测器具有高灵敏度但空间分辨率较低，而直接转换探测器能够捕获高分辨率图像但灵敏度较低。因此，研究的目标是开发一种兼具高分辨率和高灵敏度的X射线探测器，以提升AI在医学影像中的性能。

研究的工作流程分为两个主要步骤：首先，制备X射线吸收层，其次将其集成到像素化背板上。在第一步中，研究团队采用机械软烧结工艺制备了由微晶甲基铵碘化铅（MAPbI3）制成的吸收层，厚度为数百微米。这种吸收层具有高电荷载流子迁移率（μ）和长载流子寿命（τ），显示出作为直接X射线转换器的潜力。在第二步中，吸收层在室温下被集成到背板上，避免了背板温度预算的限制。背板采用自对准双栅极氧化铟镓锌（IGZO）薄膜晶体管阵列，底部电极由钼铬合金制成。为了提高机械附着力，研究团队在背板上构建了一层约10微米厚的光刻胶网格结构。这种网格结构显著提高了MAPbI3与背板之间的附着力，避免了吸收层的自发脱落。

研究的主要结果包括：通过这种两步制造工艺，研究团队成功开发了具有508像素/英寸分辨率的X射线平板探测器。该探测器在0.03 V/μm的电场下，显示出6线对/毫米（lp/mm）的高空间分辨率和0.22 nGyair/帧的低检测限。此外，MAPbI3吸收层的灵敏度达到了9,300 μC Gyair⁻¹ cm⁻²，μτ乘积为4×10⁻⁴ cm² V⁻¹。这些结果表明，MAPbI3材料在X射线探测器中具有优异的性能，能够满足高分辨率和低剂量的要求。

研究的结论是，这种基于MAPbI3的X射线平板探测器具有显著的潜力，能够推动AI在医学影像中的临床应用。通过两步制造工艺，研究团队成功解决了直接转换钙钛矿材料与像素化背板集成的技术难题，为下一代X射线成像系统的发展提供了新的方向。此外，该探测器的高分辨率和低检测限使其在普通放射学、透视、血管造影和神经学等领域具有广泛的应用前景。

研究的亮点在于其新颖的制造工艺和优异的探测器性能。通过机械软烧结工艺，研究团队成功制备了具有高灵敏度和高分辨率的MAPbI3吸收层，并通过室温集成工艺将其与像素化背板结合，避免了传统高温工艺的限制。此外，研究团队还通过详细的实验验证了MAPbI3材料在X射线探测中的优异性能，为其在医学影像中的应用提供了坚实的实验基础。

这项研究为X射线探测器的开发提供了新的思路，推动了AI在医学影像中的应用。通过两步制造工艺，研究团队成功实现了高分辨率和高灵敏度的X射线探测器，为未来的医学影像技术发展奠定了重要基础。