1895年11月，德国物理学家威廉·伦琴发现了X射线，随后在光学物理、材料化学以及生物医学领域掀起了一阵X射线成像技术的研究热潮。X射线是一种波长为0.01~10 nm的电磁波辐射，具有很强的穿透性。当X射线穿透成像目标物时，成像目标物中不同组分对X射线的吸收能力不同，到达X射线探测器上的X射线光子能量有所差异，形成了对比度不同的影像，即X射线成像（如图1（a）所示）。随着科学技术的不断进步，X射线探测器的发展逐渐由胶片成像时代向数字化成像时代过渡（如图1（b）所示）。清晰地掌握X射线成像技术的发展及发展过程中存在的不足，有利于促进X射线成像技术的进步，从而为新型X射线探测器的发展提供充分的科学理论基础。

这篇综述以闪烁体屏-胶片的X射线成像技术（Film-Screen Radiography）为开端，对近百年来X射线成像技术展开介绍。自20世纪初以来，感光胶片在很长一段时间内作为X射线影像记录的载体，而闪烁体屏作为X射线能量转换的介质能够有效地降低X射线辐射的剂量。1983年，日本富士公司发展了计算机X射线影像技术（Computed Radiography；CR），开启了平面X射线数字化成像的时代。以光激励材料BaFBr:Eu²⁺作为成像板原料的CR技术在X射线曝光后，通过激光逐点扫描的方式读取成像信息。鉴于CR成像分为“存储”和“读取”两个过程，它无法实现动态成像。20世纪90年代初的数字化X射线影像技术（Digital Radiography；DR）的出现，很好地解决了动态成像的问题，成为目前最广泛使用的X射线成像技术。DR技术的核心为平板探测器，平板探测器主要分为直接型和间接型平板探测器，间接型的平板探测器主要由闪烁体层、非晶硅光电转换层以及薄膜晶体管阵列组成。

图2  基于钙钛矿纳米晶闪烁体的X射线平板探测器

尽管X射线成像技术在过去数十年取得了许多重要的进展，低剂量、高分辨、大面积以及柔性的X射线探测器的研发仍然是科研工作者所面临的挑战。闪烁体作为一类将高能辐射（X射线、γ射线、β粒子等）转换为紫外-可见光的材料，是X射线影像探测器设备中的核心部件，研发高效率的闪烁体是制造高性能X射线成像设备的关键之一。现如今，CsI: Tl和Gd₂O₂S: Tb晶体是目前在X射线探测器上使用最为广泛的闪烁体，而上述两种闪烁体面临着制备条件苛刻、余辉时间长、光产额低等缺陷，并且高温制备所导致尺寸的不可控使其无法制备大面积柔性的X射线探测器。近些年，低温溶液法制备的闪烁体材料将有望为下一代高性能X射线探测设备提供新途径。例如，已在光伏和发光显示领域崭露头角的钙钛矿材料具有量子产率高、发射带隙窄、余辉时间短等优势，特别是含重元素Pb掺杂的钙钛矿材料有利于其X射线的吸收与转换。钙钛矿纳米晶体已证实其作为闪烁体层应用于平板探测器的可行性，并且，钙钛矿结构和成分上的灵活性成就了其性能上的多样性，科研工作者逐渐将目光聚焦于零维、二维以及三维非铅钙钛矿闪烁体的X射线成像研究。近日，科研工作者发现了一类稀土掺杂的氟化物纳米闪烁体材料具有长寿命的X射线发光现象，通过将其和有机柔性基质相融合，制备出柔性的X射线成像设备，是X射线成像技术又一重大突破。综上，发展新型高效闪烁体材料有望突破X射线成像技术的瓶颈，从而发展下一代低成本、高灵敏、柔性的X射线成像设备。

作者简介