Полупроводниковый детектор идентифицирует радиоактивные изотопы с высоким разрешением

Перед сотрудниками службы безопасности стоит задача не допустить, чтобы преступники ввозили в страну опасные материалы контрабандным путем; обнаружение ядерных веществ было трудным и дорогостоящим. Исследователи разработали новые устройства на основе недорогого материала, помогающие в обнаружении и идентификации радиоактивных изотопов.

Используя бромид цезия и свинца в виде кристаллов перовскита, команда создала высокоэффективные детекторы как в небольших портативных устройствах для полевых исследователей, так и в очень больших детекторах.

Помимо того, что новый метод обнаружения гамма-излучения менее дорогостоящий, чем обычные устройства, он также обладает высокой способностью различать лучи различной энергии. Этот метод позволяет пользователям идентифицировать легальные и нелегальные гамма-лучи. Подобные детекторы имеют решающее значение для национальной безопасности, поскольку они используются для обнаружения незаконных ядерных материалов, контрабандно ввозимых через границы, и помогают в ядерной криминалистике, а также в медицинской диагностической визуализации.

Используя материал перовскита, команда добилась высокого разрешения при обнаружении энергии гамма-лучей с использованием пиксельной конструкции детектора. В прошлом исследовании группа сравнила характеристики нового детектора на основе бромида цезия и свинца с обычным детектором на теллуриде кадмия и цинка (CZT) и обнаружила, что он также эффективен при обнаружении гамма-излучения. Новые исследования, в ходе которых были улучшены размеры кристаллов и использованы пиксели, а не плоские электроды, позволили значительно улучшить спектральное разрешение по сравнению с обычными конструкциями, примерно с 3,8% до 1,4%, обнаруживая энергию даже от очень слабых источников.

Радиоактивные изотопы испускают гамма-лучи, которые немного различаются по энергии, часто всего на несколько процентных пунктов. Используя новый материал, пользователи могут лучше идентифицировать источник гамма-излучения, определяя различия до нескольких процентных пунктов. Кроме того, использование даже слегка загрязненных материалов обычно делает детекторы менее эффективными или нефункциональными, и производители устройств должны искать сверхчистый CZT для получения эффективных показаний. Материал исследователей может содержать в пять-десять раз больше примесей, чем CZT, и при этом работать, что упрощает и удешевляет его производство. Разрешение также имеет решающее значение для медицинских изображений, таких как сканирование SPECT.