Halfgeleiderdetector identificeert radioactieve isotopen met hoge resolutie

Veiligheidsfunctionarissen hebben tot taak te voorkomen dat criminelen gevaarlijke stoffen een land binnensmokkelen; het opsporen van nucleaire stoffen is moeilijk en kostbaar geweest. Onderzoekers hebben nieuwe apparaten ontwikkeld op basis van goedkoop materiaal om te helpen bij de detectie en identificatie van radioactieve isotopen.

Met behulp van cesiumloodbromide in de vorm van perovskietkristallen creëerde het team zeer efficiënte detectoren in zowel kleine, draagbare apparaten voor veldonderzoekers als zeer grote detectoren.

De nieuwe methode voor het detecteren van gammastralen is niet alleen minder duur dan typische apparaten, maar is ook zeer goed in staat om onderscheid te maken tussen stralen met verschillende energieën. Met deze methode kunnen gebruikers legale versus illegale gammastraling identificeren. Detectors zoals deze zijn van cruciaal belang voor de nationale veiligheid, waar ze worden gebruikt om illegaal nucleair materiaal te detecteren dat over de grens is gesmokkeld en om te helpen bij nucleair forensisch onderzoek en bij beeldvorming van medische diagnostiek.

Met behulp van het perovskiet-materiaal bereikte het team een ​​hoge resolutie in energiedetectie voor gammastralen met behulp van een gepixeld detectorontwerp. In eerder onderzoek vergeleek het team de prestaties van de nieuwe cesium-loodbromidedetector met de conventionele cadmiumzinktelluride (CZT) -detector en ontdekte dat deze even goed presteerde bij het detecteren van gammastralen. Nieuw onderzoek dat de kristalgroottes verbeterde en gebruikmaakte van pixels in plaats van vlakke elektroden, heeft de spectrale resolutie ver boven die van conventionele ontwerpen gebracht, van ongeveer 3,8% naar 1,4%, waarbij zelfs energie van zeer zwakke bronnen wordt gedetecteerd.

Radioactieve isotopen zenden gammastralen uit die lichtjes verschillen in energie, vaak met slechts een paar procentpunten. Met behulp van het nieuwe materiaal kunnen gebruikers de bron van gammastraling beter identificeren door verschillen tot op enkele procentpunten te lokaliseren. Bovendien maakt het gebruik van zelfs licht onzuivere materialen detectoren doorgaans minder efficiënt of niet-functioneel en producenten van apparaten moeten ultrazuivere CZT zoeken om effectieve metingen te produceren. Het materiaal van de onderzoekers zou vijf tot tien keer meer onzuiverheden kunnen bevatten dan CZT en toch presteren, waardoor het gemakkelijker en goedkoper te produceren is. Resolutie is ook van cruciaal belang voor medische beeldvorming zoals SPECT-scans.