Detector de semiconductores identifica isótopos radiactivos con alta resolución

Los funcionarios de seguridad tienen la tarea de evitar que los delincuentes introduzcan materiales peligrosos de contrabando en un país; detectar sustancias nucleares ha sido difícil y costoso. Los investigadores han desarrollado nuevos dispositivos basados ​​en un material de bajo costo para ayudar en la detección e identificación de isótopos radiactivos.

Usando bromuro de plomo y cesio en forma de cristales de perovskita, el equipo creó detectores altamente eficientes tanto en dispositivos portátiles pequeños para investigadores de campo como en detectores muy grandes.

Además de ser menos costoso que los dispositivos típicos, el nuevo método para detectar rayos gamma también es muy capaz de diferenciar entre rayos de diferentes energías. Este método permite a los usuarios identificar rayos gamma legales e ilegales. Detectores como estos son fundamentales para la seguridad nacional, donde se utilizan para detectar materiales nucleares ilegales que se contrabandean a través de las fronteras y ayudan en el análisis forense nuclear, así como en el diagnóstico médico por imágenes.

Usando el material de perovskita, el equipo logró una alta resolución en la detección de energía para rayos gamma usando un diseño de detector pixelado. En investigaciones anteriores, el equipo comparó el rendimiento del nuevo detector de bromuro de plomo y cesio con el detector convencional de telururo de zinc y cadmio (CZT) y descubrió que funcionaba también en la detección de rayos gamma. Una nueva investigación que mejoró los tamaños de los cristales y aprovechó los píxeles en lugar de los electrodos planos ha hecho avanzar la resolución espectral mucho más allá de los diseños convencionales, desde alrededor del 3,8 % al 1,4 %, detectando energía incluso de fuentes muy débiles.

Los isótopos radiactivos emiten rayos gamma que difieren ligeramente en energía, a menudo en unos pocos puntos porcentuales. Con el nuevo material, los usuarios pueden identificar mejor la fuente de los rayos gamma al identificar las diferencias hasta en unos pocos puntos porcentuales. Además, el uso de materiales incluso levemente impuros generalmente hace que los detectores sean menos eficientes o no funcionales y los productores de dispositivos deben buscar CZT ultrapuro para producir lecturas efectivas. El material de los investigadores podría tener de cinco a diez veces más impurezas que el CZT y seguir funcionando, lo que haría que su producción fuera más fácil y económica. La resolución también es fundamental para las imágenes médicas, como las exploraciones SPECT.