Un détecteur de semi-conducteur identifie les isotopes radioactifs avec une haute résolution

Les responsables de la sécurité sont chargés d'empêcher les criminels d'introduire clandestinement des matières dangereuses dans un pays; la détection de substances nucléaires a été difficile et coûteuse. Les chercheurs ont développé de nouveaux dispositifs basés sur un matériau peu coûteux pour aider à la détection et à l'identification des isotopes radioactifs.

En utilisant du bromure de plomb au césium sous forme de cristaux de pérovskite, l'équipe a créé des détecteurs très efficaces dans de petits appareils portables pour les chercheurs sur le terrain et de très grands détecteurs.

En plus d'être moins coûteuse que les appareils typiques, la nouvelle méthode de détection des rayons gamma est également très capable de différencier les rayons d'énergies différentes. Cette méthode permet aux utilisateurs d'identifier les rayons gamma légaux et illégaux. Des détecteurs comme ceux-ci sont essentiels pour la sécurité nationale, où ils sont utilisés pour détecter les matières nucléaires illégales passées en contrebande à travers les frontières et pour aider à la criminalistique nucléaire ainsi qu'à l'imagerie de diagnostic médical.

En utilisant le matériau pérovskite, l'équipe a obtenu une haute résolution dans la détection d'énergie pour les rayons gamma en utilisant une conception de détecteur pixélisé. Dans des recherches antérieures, l'équipe a comparé les performances du nouveau détecteur au bromure de plomb au césium à celles du détecteur conventionnel au tellurure de cadmium-zinc (CZT) et a constaté qu'il fonctionnait également bien dans la détection des rayons gamma. De nouvelles recherches qui ont amélioré la taille des cristaux et exploité les pixels plutôt que les électrodes planes ont fait progresser la résolution spectrale bien au-delà de celle des conceptions conventionnelles, d'environ 3,8 % à 1,4 %, détectant l'énergie même à partir de sources très faibles.

Les isotopes radioactifs émettent des rayons gamma dont l'énergie diffère légèrement, souvent de quelques points de pourcentage seulement. En utilisant le nouveau matériel, les utilisateurs peuvent mieux identifier la source des rayons gamma en identifiant les différences jusqu'à quelques points de pourcentage. De plus, l'utilisation de matériaux même légèrement impurs rend généralement les détecteurs moins efficaces ou non fonctionnels et les producteurs d'appareils doivent rechercher des CZT ultrapurs pour produire des lectures efficaces. Le matériau des chercheurs pourrait contenir cinq à dix fois plus d'impuretés que le CZT et rester performant, ce qui le rendrait plus facile et moins cher à produire. La résolution est également essentielle pour l'imagerie médicale comme les scans SPECT.