Forskere identificerer primære sammensatte kandidater til nye rumtemperatur halvlederstrålingsdetektorer

Atomkraftværker kan modstå det mest dårlige vejr og udsender ikke skadelige drivhusgasser. Imidlertid, handel med nukleare materialer for at forsyne dem med brændstof er stadig et alvorligt problem, da sikkerhedsteknologi fortsat udvikles.

To fysikere arbejder fra University of Florida og Pacific Northwest National Laboratory, Paul Johns og Juan Nino, udført forskning for at forbedre global nuklear sikkerhed ved at forbedre strålingsdetektorer. Ifølge dem, forbedring af strålingsdetektorer kræver identifikation af bedre sensormaterialer og udvikling af smartere algoritmer til behandling af detektorsignaler. De diskuterer deres arbejde i denne uges Journal of Applied Physics .

"Slutbrugerne af strålingsdetektorer har ikke nødvendigvis en baggrund i fysik, der giver dem mulighed for at træffe beslutninger baseret på de signaler, der kommer ind, "Johns sagde." Algoritmerne, der bruges til energistabilisering og identifikation af radioaktive isotoper fra et gammastrålespektrum, er derfor nøglen til at gøre detektorer nyttige og pålidelige. Når sensorer kan levere bedre signalopløsning, algoritmer er i stand til mere præcist at informere brugerne om strålingskilderne i deres miljø. "

I øjeblikket, ingen enkelt strålingsdetektor er perfekt til enhver anvendelse. Med størrelse, signalopløsning, vægt, og koster alt sammen faktorer at designe den ideelle detektor har vist sig at være en stor udfordring.

Johns og Nino undersøgte en liste over potentielle forbindelser til halvlederdetektorer ved stuetemperatur, som ikke behøver at afkøle en sensor til kryogene temperaturer for at de fungerer korrekt, og identificerede flere hovedkandidater. Når du vælger mellem forbindelser, forfatterne overvejede omkostningerne, praktisk og effektivitet for hver.

Efter at have vurderet en mangfoldig liste med mere end 60 kandidater til alternative halvlederforbindelser, forfatterne konkluderede, at hybrid organisk-uorganisk perovskit-et mineral, der hovedsageligt består af calciumtitanat-har det stærkeste potentiale blandt nye forbindelser. Hybridperovskitter kan let syntetiseres og dyrkes via løsning i løbet af kun flere timer til et par dage i modsætning til de uger eller måneder, det tager at producere konventionelle sensorer. Deres omkostningseffektivitet, udbytte og outputrate får forfatterne til at tro, at hvis deres stabilitet kan forbedres, disse forbindelser vil være i spidsen for forskning i halvlederdetektorer ved stuetemperatur.

"At forhindre radioaktive materialer i at blive brugt til skadelige formål er en global udfordring for nuklear sikkerhed. At udstyre retshåndhævende myndigheder og de første respondenter med de bedst mulige strålingsdetektorer er nøglen til at opdage, identificere og, ultimativt, forbyder radioaktive trusler, "sagde Johns.

For at forhindre atomterrorisme og erhvervelse og brug af masseødelæggelsesvåben, strålingssensorer skal fortsat opdateres. Johns og Nino ser frem til at øge den globale sikkerhed gennem forbedringer af halvlederforbindelser ved stuetemperatur.