西北大学 制备溴化铯铅彼得罗夫斯基晶体器件
学分:卡纳齐迪斯实验室 安全官员的任务是防止犯罪分子向一个国家走私危险材料，而检测核物质既困难又昂贵
现在，西北大学的研究人员开发了基于低成本材料的新设备，以帮助检测和识别放射性同位素
研究小组使用钙钛矿晶体形式的溴化铯铅，发现他们能够在小型便携式现场研究设备和超大型探测器中制造高效探测器
这个结果已经酝酿了十多年
领导这项研究的西北大学教授马库里·卡那兹迪斯说，这种探测伽马射线的新方法除了比普通设备便宜之外，还能很好地区分不同能量的射线
这种方法允许用户识别合法和非法伽马射线
像这样的探测器对国家安全至关重要，它们被用来探测跨境走私的非法核材料，有助于核取证以及医疗诊断成像
“使用钙钛矿材料，我们使用像素化检测器设计实现了伽马射线能量检测的高分辨率，”Kanatzidis说
“这使我们离创建医疗诊断和成像、机场安全等电子系统又近了一步
" 这项研究将于12月发表
7发表在自然光子学杂志上
卡纳齐迪斯是查尔斯·E
艾玛·赫
温伯格文理学院莫里森化学教授
他和阿尔贡国家实验室有一个共同的约会
在过去的研究中，该团队将新型溴化铯铅探测器的性能与传统的碲化镉锌(CZT)探测器进行了比较，发现它在探测伽马射线方面表现良好
但是新的研究表明，改进的晶体尺寸和杠杆像素而不是平面电极已经将光谱分辨率从大约3
8%比1
4%，即使来自非常弱的源也能探测到能量
放射性同位素发出的伽马射线能量略有不同，通常相差仅几个百分点
使用这种新材料，用户可以通过精确定位几个百分点的差异来更好地识别伽马射线的来源
此外，使用稍微不纯的材料通常会降低检测器的效率或不起作用，设备制造商必须寻求超纯CZT才能产生有效的读数
令研究人员惊讶的是，他们自己的材料中的杂质可能比CZT的多5到10倍，而且性能仍然很好，使得生产更加容易和便宜
分辨率对于像断层扫描这样的医学成像也至关重要
Kanatzidis说，人们对这个领域很感兴趣，尤其是考虑到故障设备的成本和安全影响
但他说，这一领域的进展缓慢，主要是因为研究小组要么专注于材料合成，要么专注于x光和伽马射线探测器——他的小组两者都有
Kanatzidis的实验室在研究溴化铯铅之前，研究了60多种有希望的化合物
即使有了新材料带来的进步，卡那兹迪斯说，他与西北大学和阿尔贡大学的合作者的工作并没有结束
“我们的书架上摆满了新的可能性，我们还需要更深入地研究，”卡那齐迪斯说
“我的研究小组是工程和晶体生长两方面的罕见结合
" 易慧·何是卡那兹迪斯实验室的研究助理教授，也是这篇论文的第一作者
他说:“我们与密歇根大学的合作者报告的新设备制造协议可能会在不久的将来导致溴化铯铅探测器的大规模生产。”
密歇根大学的钟和教授的团队参与了探测器的表征和分析
阿尔贡科学家达克·扬·钟是这项工作的主要合作者
Kanatzidis和他的同事成立了一家新公司，Actinia，将溴化铯铅探测器商业化，用于伽马射线和x光探测和识别
这些新的探测器将在医疗诊断、国土安全和核安全方面产生广泛的影响
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