研究團(tuán)隊(duì)使用鈣鈦礦晶體形式的溴化銫銫，發(fā)現(xiàn)他們能夠在小型便攜式設(shè)備中為現(xiàn)場研究人員和超大型探測器創(chuàng)建高效探測器。結(jié)果是十多年來的事。

領(lǐng)導(dǎo)該研究的西北教授Mercouri Kanatzidis說，除了比典型的設(shè)備便宜外，這種檢測伽馬射線的新方法還能夠區(qū)分不同能量的射線。這種方法允許用戶識(shí)別合法伽瑪射線與非法伽瑪射線。這類檢測器對(duì)于國家安全至關(guān)重要，在這種檢測器中，它們被用來檢測跨境走私的非法核材料，并協(xié)助進(jìn)行核法證以及醫(yī)學(xué)診斷成像。

卡納齊迪斯說：“使用鈣鈦礦材料，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使用像素化探測器設(shè)計(jì)的伽馬射線能量探測的高分辨率。”“這使我們朝著創(chuàng)建用于醫(yī)療診斷和成像，機(jī)場安全等的電子系統(tǒng)邁出了一步。”

這項(xiàng)研究將于12月7日發(fā)表在《自然光子學(xué)》雜志上。

卡納齊迪斯(Kanatzidis)是溫伯格文理學(xué)院的Charles E.和Emma H. Morrison化學(xué)教授。他與Argonne國家實(shí)驗(yàn)室有共同任命。

在過去的研究中，研究小組將這種新型溴化銫鉛探測器的性能與傳統(tǒng)的碲化鎘鋅(CZT)探測器進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)它在探測伽瑪射線方面也表現(xiàn)出色。

但是，新的研究改善了晶體尺寸并利用像素而不是平面電極，從而將光譜分辨率從3.8%提高到了1.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，甚至可以檢測非常弱的能量。

放射性同位素發(fā)射的伽馬射線能量略有不同，通常僅相差幾個(gè)百分點(diǎn)。使用新材料，用戶可以通過將差異精確到幾個(gè)百分點(diǎn)來更好地識(shí)別伽瑪射線的來源。

此外，即使使用稍微不純的材料通常也會(huì)使檢測器的效率降低或無法正常工作，并且設(shè)備的生產(chǎn)商必須尋求超純CZT才能產(chǎn)生有效的讀數(shù)。令研究人員驚訝的是，他們自己的材料所含雜質(zhì)可能比CZT多5至10倍，并且仍能發(fā)揮作用，從而使其生產(chǎn)起來更容易且更便宜。分辨率對(duì)于像SPECT掃描這樣的醫(yī)學(xué)成像也至關(guān)重要。

Kanatzidis說，在這個(gè)領(lǐng)域有很多興趣，特別是考慮到設(shè)備故障的成本和安全隱患。他說，但是這個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展緩慢，主要是因?yàn)檠芯啃〗M要么專注于材料合成，要么專注于X射線和伽馬射線探測器。Kanatzidis的實(shí)驗(yàn)室在著陸溴化銫前研究了60多種有前途的化合物。

盡管有了新材料的推動(dòng)，卡納茲迪斯說他與西北和阿貢的合作者的工作并沒有結(jié)束。