一种名为CZT的半导体材料，正在悄悄推动医学影像、机场安检和天文观测的升级。它性能惊人，却极难制造，全球只有极少数公司能稳定生产。
仰面躺在大型医院扫描仪里，双臂举过头顶，一动不动坚持45分钟。这种体验，听起来并不轻松。
在伦敦皇家布朗普顿医院，做某些肺部检查的病人过去就要忍受这种流程。直到去年，医院安装了一台新设备，把扫描时间缩短到了15分钟。
时间大幅缩短，一部分来自图像处理技术的进步，另一部分则要归功于一种特殊材料，镉锌碲，简称CZT。正是它，让扫描仪能够生成极其清晰的三维肺部图像。
“这台扫描仪拍出来的图像非常漂亮，”核医学与PET负责人Kshama Wechalekar医生说。“这是工程学和物理学的惊人成就。”
这台设备里的CZT，由英国公司Kromek制造。全球能生产CZT的公司屈指可数。你可能从未听说过这种材料，但在Wechalekar医生看来，它正在引发一场医学影像的革命。
CZT的用途远不止医院。X射线望远镜、辐射探测器、机场安检扫描仪，都在用它，而且需求正在迅速增长。
在皇家布朗普顿医院，医生们用这台扫描仪检查长新冠患者肺部是否存在大量微小血栓，或是否出现更大的肺栓塞。
这台价值100万英镑的扫描仪，通过探测注入患者体内的放射性物质所释放的伽马射线来成像。
由于灵敏度更高，所需的放射性物质量也更少。“剂量大约可以降低30%。”Wechalekar医生说。使用CZT的扫描仪并非全新概念，但这种覆盖全身的大型设备，还是近几年才真正成熟。
CZT本身已经被研究了几十年，但制造难度极高。“要把它发展成可规模化的工业流程，花了非常长的时间。”Kromek创始人兼首席执行官Arnab Basu说。
在公司位于塞奇菲尔德的工厂里，有170座小型熔炉排列在一个房间中，Basu形容那里看起来“就像一座服务器机房”。
一种特殊粉末在熔炉中被加热、熔化，再慢慢冷却，最终形成单晶结构。整个过程需要数周时间。“原子一个接一个重新排列，最终全部对齐。”Basu说。
这种新形成的CZT是一种半导体，能够以极高精度探测X射线和伽马射线中的微小光子，原理有点像手机摄像头里的硅基图像传感器，但要专业得多。
当高能光子击中CZT时，会激发电子运动，产生电信号，从而形成图像。早期扫描技术需要两步转换，精度明显不如现在。
“这是数字化的。”Basu说。“一次转换就完成，时间信息、X射线能量都能完整保留下来，可以生成彩色图像或能谱图像。”
目前，基于CZT的扫描仪已经用于英国机场的爆炸物检测，也用于部分美国机场的托运行李检查。“我们预计，未来几年CZT会进入随身行李安检领域。”
但CZT并不容易买到。
美国圣路易斯华盛顿大学的Henric Krawczynski曾在高空气球搭载的空间望远镜上使用CZT探测器，用来捕捉中子星以及黑洞周围等离子体释放的X射线。
他需要厚度只有0.8毫米的CZT，这样可以减少背景辐射干扰，获得更清晰的信号。“我们想买17个新的探测器，但这种薄片真的很难找。”
他没能从Kromek买到所需材料。Basu表示，公司目前需求非常高。“我们要支持大量研究机构，每个项目对探测器结构的要求都非常具体，很难同时满足所有需求。”
对Krawczynski来说，这还不算灾难。他可能会使用之前项目留下的CZT，或者改用替代材料碲化镉来完成下一次任务。
真正让他头疼的是别的问题。这次任务原计划12月从南极起飞，但由于美国政府停摆，“所有时间安排都变得不确定了。”
在英国，CZT同样被大量科学家使用。牛津郡的钻石光源研究设施正在进行一次耗资5亿英镑的大升级，其中关键改进之一，就是安装基于CZT的探测器。
钻石光源是一台同步加速器，电子几乎以光速在巨大环形轨道中飞行。磁铁迫使电子损失部分能量，以X射线形式释放出来，再被引导到不同光束线，用于材料分析等研究。
近期的实验包括研究铝在熔化过程中产生的杂质，更好地理解这些杂质，有助于提升再生铝的质量。
按照计划，这次升级将在2030年完成。升级后产生的X射线会亮得多，现有传感器将无法有效探测。
“如果花这么多钱升级设施，却看不到它产生的光，那就毫无意义。”英国科学与技术设施委员会探测器研发负责人Matt Veale说。
因此，在这里，CZT同样成了不二之选。
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