新型中子半导体探测器可以装进口袋

2020-01-17 09:46 来源:和讯科技

华盛顿科学日报1月15日电(记者刘海英)美国研究人员15日在《自然》杂志上报道说,他们已经利用一种富含锂的新型半导体材料开发了一种袖珍中子半导体探测器。该探测器高效稳定。可作为便携式现场检测设备和超大型检测设备。它有望成为新一代中子探测器。

高效中子探测器在国家安全、医学、天文学等许多领域都至关重要。目前广泛使用的中子探测器有两种:——气体探测器和闪烁体探测器。与这两种探测器相比,中子半导体探测器体积更小,在某些方面具有优势,因此成为一些科学家研究的焦点。然而,可用于中子探测器的半导体材料并不容易找到。锂因其优异的中子吸收能力被认为是理想的候选材料。然而,锂遇水会分解。为了成功地用于中子探测器,有必要解决如何将锂集成到半导体中并使其稳定的问题。

这次,西北大学和氩国家实验室的研究人员发现了一种新的半导体材料LiInP2Se6——,这是一种由锂、铟、磷和硒组成的化合物。该化合物具有良好的热中子俘获截面、合适的带隙和有效电荷转移的能带结构,可以直接探测热中子。它的晶体结构非常特殊。锂位于金属层内部,水无法触及。因此,可以制造稳定的锂工作装置。

研究人员用LiInP2Se6制作的中子探测器灵敏度高,可以快速探测来自非常弱的放射源的热中子。它可以区分中子信号和其他类型的核信号,如伽马射线,也有助于防止误报。此外,因为它富含锂,所以只需要少量的LiInP2Se6就能吸收大量中子,所以用它制成的探测设备可以足够小。研究小组制作的设备原型非常小,可以很容易地放进口袋。

研究人员指出,小型中子探测器在各个领域都有很大的应用空间。他们的研究结果将激发科学家对中子半导体探测器的兴趣,从而使半导体探测器取代3He正比计数器成为可能。