X射線成像裝備的“心臟”，是一個小小的傳感器。從醫(yī)療領(lǐng)域的DR、CT等設(shè)備，到工業(yè)無損檢測儀器，再到公共安全領(lǐng)域的安檢裝備，這個部件的性能直接影響成像速度、分辨率與成本，是現(xiàn)代高端裝備的“感知核心”。
“X射線成像傳感器可以將無形的X射線轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)由數(shù)字化處理，形成用于診斷與判讀的清晰圖像。整體尺寸約為一張A4紙大小。”蕪湖長信科技股份有限公司研發(fā)中心總監(jiān)俞良介紹。
長期以來，這類高端傳感器生產(chǎn)技術(shù)被國外壟斷，成為制約我國高端醫(yī)療及檢測裝備產(chǎn)業(yè)鏈升級的關(guān)鍵核心技術(shù)難題。長信科技聯(lián)合多所高校和企業(yè)，歷經(jīng)三年協(xié)同攻堅，終于成功突破這一技術(shù)壁壘。
攀登技術(shù)高峰的道路并不平坦。“團(tuán)隊(duì)在研發(fā)大面積動態(tài)X射線成像傳感器時，遇到氧化銦鎵鋅（IGZO）薄膜晶體管穩(wěn)定性難題，器件長時間運(yùn)行后會出現(xiàn)性能‘漂移’。”俞良說，這就如同傳感器的“眼睛”，蒙上了一層揮之不去的薄霧，無法滿足持續(xù)、可靠的動態(tài)成像需求。
為此，團(tuán)隊(duì)日夜攻堅，經(jīng)歷了無數(shù)次實(shí)驗(yàn)與摸索，一個偶然的發(fā)現(xiàn)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)——調(diào)整成膜腔室氧氣流量，能改善薄膜穩(wěn)定性。
“之后，團(tuán)隊(duì)連續(xù)多日開展高強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，最終找到氧氣流量和成膜溫度的最佳組合，成功解決氧空位分布不均問題，器件穩(wěn)定性得到顯著提升，傳感器動態(tài)成像需求也得到滿足。”俞良說，這一突破不僅攻克了技術(shù)難關(guān)，更增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)信心和凝聚力。
經(jīng)過三年研發(fā)攻關(guān)，長信科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克了高分辨率像素設(shè)計、高靈敏度光電二極管開發(fā)以及關(guān)鍵工藝和設(shè)備改造等技術(shù)難題，在設(shè)計、工藝、設(shè)備等方面均實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。
“公司自主研制的X射線成像傳感器，在設(shè)計上優(yōu)化氧化銦鎵鋅薄膜晶體管的寬長比和疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功將像素尺寸壓縮到100微米。”俞良介紹，工藝上引入平坦層并優(yōu)化成膜、黃光、刻蝕工藝，將光電二極管的開口率提高至68%以上，顯著提升了探測效率和信噪比；設(shè)備改造方面，優(yōu)化了其曲率和出氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，使氣體在產(chǎn)品表面的分布更加均勻，從而實(shí)現(xiàn)了更均勻的成膜效果。
“這項(xiàng)成果成功填補(bǔ)了國內(nèi)空白，打破了產(chǎn)品長期依賴進(jìn)口的局面，有力推動了高端醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)檢測裝備產(chǎn)業(yè)鏈的自主化升級。”俞良告訴記者，醫(yī)療領(lǐng)域，它已應(yīng)用于數(shù)字減影血管造影等設(shè)備，為醫(yī)生提供著高分辨率、低劑量的實(shí)時動態(tài)影像，助力精準(zhǔn)診療。工業(yè)無損檢測領(lǐng)域，它服務(wù)于新能源汽車動力電池檢測等，為產(chǎn)品質(zhì)量與安全保駕護(hù)航。
展望未來，俞良表示，今后將繼續(xù)深化技術(shù)研發(fā)，優(yōu)化IGZO薄膜晶體管技術(shù)，提升產(chǎn)品性能并拓展應(yīng)用場景，同時深耕國內(nèi)市場并逐步拓展國際市場，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局。
X射線成像傳感器的突破，是我省科技創(chuàng)新攻堅計劃項(xiàng)目助力高端裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生動注腳。近年來，我省圍繞重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)“最緊急、最緊迫”問題，系統(tǒng)部署并組織實(shí)施了省級科技創(chuàng)新攻堅計劃，在高性能零部件、高端科學(xué)儀器、高端集成電路芯片、新型顯示等領(lǐng)域，布局了一批項(xiàng)目，支持龍頭企業(yè)牽頭聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、高校院所開展關(guān)鍵核心技術(shù)協(xié)同攻關(guān)，有力推動了我省裝備制造業(yè)向高端化、智能化、綠色化邁進(jìn)。
2025年，在裝備制造業(yè)方面，我省布局29個科技創(chuàng)新攻堅項(xiàng)目，總投入14.83億元，其中省財政支持1.97億元，市縣財政支持0.45億元，承擔(dān)單位自籌12.41億元。企業(yè)主導(dǎo)的產(chǎn)學(xué)研深度融合機(jī)制，加速全鏈條系統(tǒng)性突破關(guān)鍵核心技術(shù)，著力打通束縛新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的堵點(diǎn)卡點(diǎn)，為高水平創(chuàng)新型省份建設(shè)提供強(qiáng)力支撐。
■ 本報記者 鹿嘉惠 汪永安
