西北大學和阿貢國家實驗室的研究團隊已開發(fā)出一種用于核輻射探測的卓越下一代材料，可為目前商業(yè)用途的探測器提供明顯更便宜的替代品。

具體而言，高性能材料用于可以檢測伽馬射線的裝置，核材料發(fā)出的微弱信號，并且可以容易地識別各個放射性同位素。自從開發(fā)出具有這種性能的材料已經(jīng)超過30年，新材料具有廉價生產(chǎn)的優(yōu)點。

新設備的潛在用途包括用于核武器和材料的更廣泛的探測器 - 包括手持式 - 以及生物醫(yī)學成像，天文學和光譜學中的應用。

“世界各國政府希望以快速，低成本的方式檢測伽馬射線和核輻射，以打擊恐怖主義活動，如走私和骯臟的炸彈，以及核材料的擴散，”西北大學的Mercouri G. Kanatzidis說，相應的作者這篇論文。“對于科學家來說，這是一個非常難以解決的問題。現(xiàn)在我們有了一種令人興奮的新型半導體器件，制造成本低，在室溫下工作良好。”

Kanatzidis是溫伯格藝術與科學學院的Charles E.和Emma H. Morrison化學教授。他與阿貢共同任命。

這項研究發(fā)表在本周的“ 自然通訊 ”雜志上。

2013年，Argonne發(fā)表了一項科學研究，指出了鈣鈦礦晶體形式的溴化銫用于高能輻射檢測的前景。從那時起，由Kanatzidis，Argonne的Duck Young Chung和西北大學的Constantinos Stoumpos領導的研究人員致力于凈化和改進材料。

當Kanatzidis集團的博士后研究員和論文的第一作者Yihui He采用改進材料并重新配置半導體器件時，取得了突破。他沒有在晶體的兩側(cè)使用相同的電極，而是使用了兩個不同的電極。采用這種不對稱設計，該裝置僅在存在伽馬射線時才導電。

研究人員比較了新型銫溴化鉛探測器與傳統(tǒng)碲化鎘鋅(CZT)探測器的性能，發(fā)現(xiàn)它在檢測鈷-57高分辨率的伽馬射線時表現(xiàn)同樣出色。

“我們在兩年的研究和開發(fā)中取得了與20年來其他人使用目前使用的昂貴材料鎘鋅碲化物相同的性能，”Kanatzidis說。

Kanatzidis強調(diào)，重要的是要知道伽馬射線發(fā)射材料是什么，因為有些材料是合法的，有些是非法的。每種放射性同位素都擁有自己的“指紋”：不同的衰變行為和獨特的伽瑪射線發(fā)射光譜。新的銫溴化鉛探測器可以檢測到這些指紋。