Perovskite CsPbBr3 Single Crystal Detector for High Flux X-Ray Photon Counting

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作者
Lei Pan,Yihui He,Vladislav V. Klepov,Michael C. De Siena,Mercouri G. Kanatzidis
出处
期刊:IEEE Transactions on Medical Imaging [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:41 (11): 3053-3061 被引量:20
标识
DOI:10.1109/tmi.2022.3176801
摘要

X-ray photon-counting detectors capable of resolving the energies of single X-ray photons are critical in medical imaging, and a high count rate is essential for photon-counting detectors. Here, we report the performance of the perovskite CsPbBr3 single-crystal semiconductor detector for X-ray photon counting. The CsPbBr3 detector noise floor, energy response linearity, energy resolution, count rate, and polarization were evaluated. By fine-tuning the detector working conditions, our CsPbBr3 detector with a planar electrode can count an incident X-ray photon rate of ~0.099 and ~0.336 Mcps/pixel at 10% and 30% deadtime loss, respectively, with corresponding energy resolutions of ~18% at 59.5 keV and ~12% at 122 keV at same pulse processing conditions. We also demonstrated that our CsPbBr3 detectors show negligible polarization under an X-ray flux of ~0.45 M photons/s/mm2 for the typical timescale of multiple clinical X-ray scans, such as 1 s– 100 s. Our evaluation demonstrates the high potential of CsPbBr3 detectors for X-ray photon-counting applications in medical and industrial diagnostics with a lower cost than the current state-of-the-art.
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