Детекторы на основе цезево-свинцового бромида обеспечивают точную идентификацию радиоактивных изотопов

Службы безопасности 맡аны предотвращать проникновение преступников с опасными материалами в страну; обнаружение ядерных веществ было трудным и дорогим. Исследователи разработали новые устройства на основе низкозатратного материала для помощи в обнаружении и идентификации радиоактивных изотопов.

Используя цезево-свинцовый бромид в форме перовскитных кристаллов, команда создала высокоэффективные детекторы как в малых портативных устройствах для полевых исследователей, так и в очень больших детекторах.

Помимо меньшей стоимости по сравнению с типичными устройствами, новый метод обнаружения гамма-лучей также высоко способен дифференцировать лучи разных энергий. Этот метод позволяет пользователям идентифицировать легальные против нелегальных гамма-лучей. Детекторы вроде этих критичны для национальной безопасности, где они используются для обнаружения нелегальных ядерных материалов, переправляемых через границы, и помогают в ядерной криминалистике, а также в медицинской диагностической визуализации.

Используя перовскитный материал, команда достигла высокого разрешения в энергетическом обнаружении гамма-лучей с использованием пиксельного дизайна детектора. В прошлых исследованиях команда сравнила производительность нового детектора цезево-свинцового бромида с конвенциональным детектором кадмий-цинк-теллурид (CZT) и обнаружила, что он работает так же хорошо в обнаружении гамма-лучей. Новые исследования, улучшившие размеры кристаллов и использовавшие пиксели вместо плоских электродов, продвинули спектральное разрешение далеко за пределы конвенциональных дизайнов, от около 3,8% до 1,4%, обнаруживая энергию даже от очень слабых источников.

Радиоактивные изотопы излучают гамма-лучи, которые немного отличаются по энергии, часто отличаясь всего на несколько процентных пунктов. Используя новый материал, пользователи могут лучше идентифицировать источник гамма-лучей, определяя различия до нескольких процентных пунктов. Кроме того, использование даже слегка нечистых материалов обычно делает детекторы менее эффективными или неработоспособными, и производители устройств должны искать ультрачистый CZT для получения эффективных показаний. Материал исследователей может иметь в пять-десять раз больше примесей, чем CZT, и все равно работать, делая его легче и дешевле в производстве. Разрешение также критично для медицинской визуализации, такой как SPECT-сканирование.