Detectores de bromuro de plomo-cesio ofrecen identificación precisa de isótopos radiactivos

Funcionarios de seguridad tienen la tarea de impedir que criminales contrabandeen materiales peligrosos a un país; detectar sustancias nucleares ha sido difícil y costoso. 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-cesio en forma de cristales perovskita, el equipo creó detectores altamente eficientes tanto en dispositivos pequeños y portátiles para investigadores de campo como en detectores muy grandes.

Además de ser menos costosos que dispositivos típicos, el nuevo método para detectar rayos gamma también es altamente capaz de diferenciar entre rayos de diferentes energías. Este método permite a usuarios identificar rayos gamma legales versus ilegales. Detectores como estos son críticos para seguridad nacional, donde se usan para detectar materiales nucleares ilegales contrabandeados a través de fronteras y ayudar en forense nuclear así como en imágenes médicas de diagnóstico.

Usando el material perovskita, el equipo logró alta resolución en detección de energía para rayos gamma usando un diseño de detector pixelado. En investigación pasada, el equipo comparó el rendimiento del nuevo detector de bromuro de plomo-cesio con el detector convencional de telururo de cadmio-zinc (CZT) y encontró que funcionaba igual de bien en detectar rayos gamma. Nueva investigación que mejoró tamaños de cristales y aprovechó píxeles en lugar de electrodos planares ha avanzado la resolución espectral bien más allá de diseños convencionales, de alrededor de 3.8% a 1.4%, detectando energía incluso de fuentes muy débiles.

Los isótopos radiactivos emiten rayos gamma que difieren ligeramente en energía, a menudo diferiendo solo por unos pocos puntos porcentuales. Usando el nuevo material, los usuarios pueden identificar mejor la fuente de rayos gamma al precisar diferencias hasta unos pocos puntos porcentuales. Además, usar materiales incluso ligeramente impuros típicamente hace detectores 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 cinco a diez veces más impurezas que CZT y aún funcionar, haciéndolo más fácil y barato de producir. La resolución también es crítica para imágenes médicas como escaneos SPECT.