The Rapid-Production of the High-Performance and Affordable Cadmium Telluride and Cadmium Zinc Telluride for Medical Imaging Applications.

快速生产用于医学成像应用的高性能且经济实惠的碲化镉和碲化镉锌。

基本信息

  • 批准号:
    10761330
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 102.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-22 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

1 The high spatial-resolution and energy-resolution of cadmium zinc telluride (CZT) and cadmium telluride 2 (CdTe), compared to that of scintillators, offers superior image quality in Nuclear medicine and X-ray 3 imaging applications, i.e. SPECT, PET, CT, Bone Densitometry, Oncology, Dental imaging, Airport 4 security, etc. CZT and CdTe remain the desired choice for room-temperature radiation detection, but it is 5 limited by high-cost and availability resulting from low yield and long production times associated with 6 commercial growth techniques, i.e. the Traveling Heater Method (THM). However, the application of the 7 Accelerated Crucible Rotation Technique (ACRT) growth method developed at WSU has proven to 8 produce industrial quality, high-performance CdTe/CZT. This recently developed growth method not only 9 allows CdTe/CZT to be grown with the same quality as material grown by THM, but also at growth rates 10 approximately 10-20 times faster than THM. Specifically, CdTe/CZT is grown by THM at a rate of 11 approximately 1-3 mm per day, whereas CdTe/CZT growth by ACRT can be accomplished at much faster 12 rates of approximately 1-3 mm per hour. THM-grown CdTe/CZT requires a lower growth temperature for 13 high-quality devices, which results in highly off-stoichiometric melts, thereby inducing the need for 14 postprocessing. These major challenges associated with the crystal growth of CdTe/CZT have been 15 overcome using ACRT. It is proposed here to further develop the ACRT growth process by introducing 16 crystal seeding in the ACRT system for CdTe and scale this process to commercial-grade levels while 17 continuing to improve the CdTe device properties for high-flux SPECT/CT applications. Chlorine doping 18 will be further explored and optimized to achieve high resistivity and high mobility-lifetime CdTe devices. 19 Numerous CdTe:Cl ingots will be grown, and devices will be produced from these ingots (cross strip and 20 commercial pixel patterns). Devices will be sent to commercial partners and customers for validation in 21 effort to integrate into commercial imaging systems. A prototype SPECT/CT system will be designed, built, 22 and images will be collected. The medical/diagnostic imaging market is projected to cross $55.7 billion by 23 2025. Stakeholders in the medical imaging market need CdTe/CZT devices now. The fruition of this project 24 will be a significant reduction (>3x) of industrial-grade material costs by increasing the yield, reducing the 25 growth time, and eliminating post-growth anneal treatments currently used by industry. With the fast- 26 production time and high-performance of the CdTe/CZT produced in this effort, (1) the medical imaging 27 market will finally have a fast turnaround time and consistent high-performance material that can easily be 28 obtained, (2) a >3x price reduction is projected for CdTe/CZT, and (3) Stakeholders will have access to an 29 affordable, high-performance CdTe/CZT material that can be obtained for imaging instrumentation and 30 other radiation detection applications.
1镉卸尿酸锌(CZT)和牙也牙杜以分辨率的高空间分辨率和能量分辨率 2(CDTE),与闪烁体相比,核医学和X射线的图像质量卓越 3个成像应用,即SPECT,PET,CT,骨密度测定法,肿瘤学,牙科成像,机场 4安全性等。CZT和CDTE仍然是室温辐射检测的理想选择,但它是 5受到高成本和可用性的限制,导致的产量低和与长期生产时间相关 6个商业增长技术,即行进加热器方法(THM)。但是,应用 7在WSU开发的加速坩埚旋转技术(ACRT)生长方法已被证明为 8产生工业质量,高性能CDTE/CZT。这种最近开发的增长方法不仅 9允许CDTE/CZT以与THM生长的材料相同的质量生长,但也以增长率而生长 10比THM快10-20倍。具体而言,CDTE/CZT是由THM生长的 11大约每天1-3毫米,而CDTE/CZT通过ACRT的增长速度可以更快地完成 每小时约12倍的速率。 THM种植的CDTE/CZT需要较低的生长温度 13个高质量的设备,可导致高度底漆的熔体,从而引起了需求 14后处理。与CDTE/CZT晶体生长有关的这些主要挑战已经 15使用ACRT克服。这里建议通过引入进一步发展ACRT增长过程 16 CDTE的ACRT系统中的水晶种子,并将此过程扩展到商业级水平,而 17继续改善用于高频率SPECT/CT应用的CDTE设备属性。氯掺杂 18将进一步探索和优化,以实现高电阻率和高迁移率的CDTE设备。 19将生长许多CDTE:Cl iNGOT 20个商业像素模式)。设备将被发送给商业合作伙伴和客户进行验证 21努力集成到商业成像系统中。将设计,构建,构建原型SPECT/CT系统 22和图像将被收集。医疗/诊断成像市场预计将超过557亿美元 23 2025。医学成像市场中的利益相关者现在需要CDTE/CZT设备。这个项目的成果 24将通过提高产量来大大减少工业级材料成本(> 3倍) 25个增长时间,并消除行业目前使用的增长后退火治疗。与快速 26在此工作中生产的CDTE/CZT的生产时间和高性能,(1)医学成像 27市场最终将有一个快速的周转时间和一致的高性能材料,很容易成为 28获得的CDTE/CZT预计将获得> 3倍的价格降低,(3)利益相关者将可以访问 29可负担得起的高性能CDTE/CZT材料,可用于成像仪器和 30其他辐射检测应用。

项目成果

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