半导体探测器以高分辨率识别放射性同位素
安全官员的任务是防止犯罪分子将危险材料走私到一个国家;检测核物质既困难又昂贵。研究人员开发了基于低成本材料的新设备,以帮助检测和识别放射性同位素。
该团队使用钙钛矿晶体形式的溴化铅铯,为野外研究人员和超大型探测器制造了小型便携式设备中的高效探测器。
除了比典型设备成本更低之外,检测伽马射线的新方法还能够很好地区分不同能量的射线。此方法允许用户识别合法与非法的伽马射线。此类探测器对国家安全至关重要,用于探测跨境走私的非法核材料,并有助于核取证和医学诊断成像。
使用钙钛矿材料,该团队使用像素化探测器设计实现了伽马射线能量探测的高分辨率。在过去的研究中,该团队将新型铯铅溴化物探测器的性能与传统的碲化镉锌 (CZT) 探测器的性能进行了比较,发现它在探测伽马射线方面的性能也很好。改进晶体尺寸和利用像素而不是平面电极的新研究已将光谱分辨率提高到远远超过传统设计的水平,从大约 3.8% 提高到 1.4%,甚至可以检测来自非常微弱的来源的能量。
放射性同位素发射的伽马射线能量略有不同,通常相差几个百分点。使用这种新材料,用户可以通过精确定位到几个百分点的差异来更好地识别伽马射线的来源。此外,即使使用稍微不纯的材料通常也会使检测器效率降低或不起作用,设备生产商必须寻求超纯 CZT 才能产生有效读数。研究人员的材料可能含有比 CZT 多 5 到 10 倍的杂质,并且仍然具有性能,使其生产更容易、更便宜。分辨率对于 SPECT 扫描等医学成像也很重要。
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