Кристаллы перовскита превратили в эффективные датчики радиации - «Технологии»

Перовскиты – это семейство минералов с чувствительной к фотонам кристаллической решеткой. Самая известная сфера их применения – фотоэлектрические панели из перовскита, имеющие КПД около 25 % в чистом минерале и 29 % в соединении с кремнием.

Благодаря способности конвертировать поток фотонов в электрический ток, перовскиты завоевали популярность в технологиях солнечных батареях. А теперь на их основе создан эффективный детектор для улавливания нейтронов при утечках радиоактивных веществ.

Этот же принцип можно использовать для датчика освещенности – прибор выдает электрический сигнал при улавливании света. Но ученые пошли дальше и усовершенствовали процесс, чтобы отслеживать поток нейтронов, высвобождающихся в процессе реакций ядерного деления. На основе перовскита изготовили опытную модель для отслеживания утечек радиоактивных соединений при их неправильной транспортировке и хранении.

Для эксперимента взяли разновидность перовскита – трибромид свинец метиламмоний. На образец направили нейтронный пучок, что вызвало микроразряды тока. Принцип действия полученной системы прост: нейтроны, проникая в ядра атомов, переводят их на следующий энергетический уровень. Происходит быстрая реакция распада с испусканием потока гамма-частиц, которые воздействуя на перовскит, создают небольшой, но измеримый ток.

Для усиления тока кристалл покрыли тонким слоем гадолиния, имеющего больший энергетический потенциал, чем чистый перовскит. Эта комбинация материалов усилила эффект и выдала больший ток, передаваемый в измерительный прибор.

Для дальнейшего улучшения датчика ученые синтезировали кристалл перовскита вокруг тонкой пленки гадолиния, что дало дополнительное усиление сигнала и даже возможность определить направленность и плотность нейтронного потока. Теперь, на основе рабочей модели, не составит труда построить надежный датчик утечки нейтронов.