세슘 납 브로마이드 검출기, 방사성 동위원소 정밀 식별 제공

보안 당국은 범죄자들이 위험 물질을 국가로 밀반입하는 것을 막는 임무를 맡고 있습니다. 핵물질 탐지는 어렵고 비용이 많이 들었습니다. 연구자들은 저비용 물질을 기반으로 방사성 동위원소의 탐지와 식별을 돕는 새로운 장치를 개발했습니다.

페로브스카이트 결정 형태의 세슘 납 브로마이드를 사용하여, 팀은 현장 연구원용 소형 휴대용 장치와 대형 검출기 모두에서 고효율 검출기를 만들었습니다.

일반적인 장치보다 저렴할 뿐만 아니라, 감마선 탐지의 새로운 방법은 서로 다른 에너지의 광선을 구별하는 데에도 매우 뛰어납니다. 이 방법은 사용자가 합법적 감마선과 불법 감마선을 식별할 수 있게 합니다. 이러한 검출기는 국가 안보에 필수적이며, 국경을 넘어 밀수되는 불법 핵물질 탐지와 핵법의학, 의료 진단 영상에도 사용됩니다.

페로브스카이트 물질을 사용하여 팀은 픽셀화된 검출기 설계로 감마선에 대한 높은 에너지 분해능을 달성했습니다. 과거 연구에서 팀은 새로운 세슘 납 브로마이드 검출기를 기존 카드뮴 아연 텔루라이드(CZT) 검출기와 비교하여 감마선 탐지에서 동등한 성능을 보임을 발견했습니다. 결정 크기를 개선하고 평면 전극 대신 픽셀을 활용한 새로운 연구는 스펙트럴 분해능을 기존 설계의 약 3.8%에서 1.4%로 훨씬 넘어섰으며, 매우 약한 소스에서도 에너지를 감지합니다.

방사성 동위원소는 에너지가 약간 다른 감마선을 방출하며, 종종 단 몇 퍼센트 포인트 차이만 납니다. 새로운 물질을 사용하면 사용자는 몇 퍼센트 포인트 차이까지 정확히 찾아내 감마선 소스를 더 잘 식별할 수 있습니다. 또한 약간의 불순물만 있어도 일반적으로 검출기 효율을 떨어뜨리거나 비기능적으로 만들며, 장치 제조업체는 효과적인 판독을 위해 초고순도 CZT를 찾아야 합니다. 연구자들의 물질은 CZT보다 5~10배 더 많은 불순물을 포함해도 여전히 작동하므로 생산이 더 쉽고 저렴합니다. 분해능은 SPECT 스캔 같은 의료 영상에도 중요합니다.