セシウム鉛臭化物検出器、放射性同位体を精密識別

治安当局は、犯罪者が危険物を国内に密輸するのを防止する任務を負っていますが、核物質の検出は困難で高コストでした。研究者たちが、低コスト材料ベースの新デバイスを開発し、放射性同位体の検出と識別を支援しています。

ペロブスカイト結晶の形をしたセシウム鉛臭化物を使用して、フィールド研究者向けの小型携帯デバイスと大型検出器の両方で、高効率な検出器を作製しました。

従来のデバイスより低コストであることに加え、ガンマ線検出の新手法は、異なるエネルギーのガンマ線を区別する能力も非常に高いです。この手法により、合法と違法のガンマ線を識別できます。このような検出器は国家安全保障にとって極めて重要で、国境を越えて密輸される違法核物質の検出、核鑑識、医療診断イメージングに使用されます。

ペロブスカイト材料を用いて、ピクセル化検出器設計でガンマ線の高分解能エネルギー検出を達成しました。過去の研究では、チームは新しいセシウム鉛臭化物検出器の性能を従来のカドミウム亜鉛テルル化物（CZT）検出器と比較し、ガンマ線検出では同等の性能であることを確認しました。結晶サイズの改良と、平面電極ではなくピクセルの活用により、スペクトル分解能が従来設計の約3.8%から1.4%へと大幅に向上し、非常に弱いソースからのエネルギー検出も可能になりました。

放射性同位体は、エネルギーがわずかに異なるガンマ線を放出し、しばしばわずか数パーセントポイントしか差がありません。新材料を使用すれば、ガンマ線のソースを、数パーセントポイントの違いまで特定してより正確に識別できます。また、わずかに不純な材料を使用すると通常、検出器の効率が低下するか機能しなくなりますが、デバイス製造者は効果的な読み取りのために超高純度CZTを求めなければなりません。研究者たちの材料は、CZTの5〜10倍の不純物を含んでも性能を発揮し、製造がより容易かつ安価になります。分解能はSPECTスキャンなどの医療イメージングでも極めて重要です。

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