Cesium Lead Bromide Detectors bieden precieze radioactieve isotopenidentificatie

Beveiligingsfunctionarissen zijn belast met het voorkomen dat criminelen gevaarlijke materialen in een land smokkelen; het detecteren van nucleaire stoffen is moeilijk en duur geweest. Onderzoekers hebben nieuwe apparaten ontwikkeld gebaseerd op een laagkostmateriaal om te helpen bij de detectie en identificatie van radioactieve isotopen.

Met behulp van cesium lead bromide in de vorm van perovskietkristallen, creëerde het team hoog-efficiënte detectors in zowel kleine, draagbare apparaten voor veldonderzoekers als zeer grote detectors.

Naast goedkoper dan typische apparaten, is de nieuwe methode voor het detecteren van gammastraling ook hoogst capabel in het differentiëren tussen straling van verschillende energien. Deze methode stelt gebruikers in staat om legale versus illegale gammastraling te identificeren. Detectors als deze zijn kritiek voor nationale veiligheid, waar ze gebruikt worden om illegale nucleaire materialen die over grenzen gesmokkeld worden te detecteren en bij te dragen aan nucleaire forensica alsook in medische diagnostische imaging.

Met behulp van het perovskietmateriaal, bereikte het team hoge resolutie in energiedetectie voor gammastraling met behulp van een gepixelde detectordesign. In eerdere onderzoeken vergelijkte het team de prestaties van de nieuwe cesium lead bromide detector met de conventionele cadmium zinc telluride (CZT) detector en vond dat het even goed presteerde in het detecteren van gammastraling. Nieuw onderzoek dat kristalgroottes verbeterde en pixels benutte in plaats van plane elektrodes heeft de spectrale resolutie ver ver vooruitgebracht boven conventionele ontwerpen, van ongeveer 3,8% tot 1,4%, zelfs energie detecterend van zeer zwakke bronnen.

Radioactieve isotopen emitteren gammastraling die licht verschillen in energie, vaak verschillend met slechts een paar procentpunten. Met het nieuwe materiaal kunnen gebruikers de bron van gammastraling beter identificeren door verschillen tot op een paar procentpunten te pinpointen. Daarnaast maakt het gebruik van zelfs licht onzuivere materialen detectors typisch minder efficiënt of niet-functioneel en moeten producenten van apparaten ultrazuiver CZT zoeken om effectieve metingen te produceren. Het materiaal van de onderzoekers kan vijf tot tien keer meer onzuiverheden hebben dan CZT en nog steeds presteren, wat het makkelijker en goedkoper maakt om te produceren. Resolutie is ook kritiek voor medische imaging zoals SPECT-scans.