Detetor de semicondutores identifica isótopos radioativos com alta resolução

As autoridades de segurança têm a tarefa de impedir que criminosos contrabandeem materiais perigosos para um país; detectar substâncias nucleares tem sido difícil e caro. Pesquisadores desenvolveram novos dispositivos baseados em um material de baixo custo para auxiliar na detecção e identificação de isótopos radioativos.

Usando brometo de chumbo de césio na forma de cristais de perovskita, a equipe criou detectores altamente eficientes em dispositivos pequenos e portáteis para pesquisadores de campo e detectores muito grandes.

Além de ser menos dispendioso que os dispositivos típicos, o novo método de detecção de raios gama também é altamente capaz de diferenciar raios de diferentes energias. Este método permite que os usuários identifiquem raios gama legais versus ilegais. Detectores como esses são críticos para a segurança nacional, onde são usados ​​para detectar materiais nucleares ilegais contrabandeados através das fronteiras e auxiliam na perícia nuclear, bem como em diagnósticos médicos por imagem.

Usando o material perovskita, a equipe alcançou alta resolução na detecção de energia para raios gama usando um design de detector pixelizado. Em pesquisas anteriores, a equipe comparou o desempenho do novo detector de brometo de chumbo de césio com o detector convencional de telureto de cádmio e zinco (CZT) e descobriu que ele funcionava bem na detecção de raios gama. Novas pesquisas que melhoraram os tamanhos dos cristais e alavancaram os pixels em vez dos eletrodos planares avançaram a resolução espectral muito além dos designs convencionais, de cerca de 3,8% para 1,4%, detectando energia mesmo de fontes muito fracas.

Os isótopos radioativos emitem raios gama que diferem ligeiramente em energia, muitas vezes diferindo apenas por alguns pontos percentuais. Usando o novo material, os usuários podem identificar melhor a fonte de raios gama, identificando diferenças até alguns pontos percentuais. Além disso, o uso de materiais levemente impuros normalmente torna os detectores menos eficientes ou não funcionais e os produtores de dispositivos devem buscar CZT ultrapuro para produzir leituras eficazes. O material dos pesquisadores pode ter de cinco a dez vezes mais impurezas do que o CZT e ainda funcionar, tornando-o mais fácil e barato de produzir. A resolução também é fundamental para imagens médicas, como varreduras SPECT.