PFI-TT: Scalable solid state neutron and gamma detectors for diverse industrial applications

PFI-TT:适用于多种工业应用的可扩展固态中子和伽马探测器

基本信息

  • 批准号:
    2044675
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-15 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to develop low cost, high performance, portable radiation detectors that have applications ranging from homeland security to medical treatment. With this technology, it may be possible for police officers, fire firefighters and first responders to monitor for the presence of Medical staff could monitor the production of neutrons and γ-rays during heavy ion cancer treatments to collect data on the long-term impact of secondary radiation. Just as important as the technology development is the talent development that will take place during this project. This project will support one graduate student and one postdoctoral researcher that will be trained in the area of radiation detectors, nuclear electronics, and prototype development and entrepreneurship. The design and use of radiation detectors and their associated electronics are quickly becoming lost skill sets, so this PFI project also addresses workforce development in needed areas. The proposed project seeks to demonstrate low cost, high count rate, γ-ray detectors based on halide inorganic perovskites. These devices will be integrated with neutron detection / amplification schemes to enable simultaneous neutron and γ-ray detectors. A traditional γ-ray spectroscopic system consists of a detector, either a scintillator and a photomultiplier tube or a high purity Ge solid state semiconductor detector, a pre-amplifier, an amplifier, an analog-to-digital converter and a multichannel analyzer. Although effective, these systems are expensive, lack ruggedness and portability, and are not easily scaled. The main goal of this PFI-TT project is to demonstrate and integrate CsPbX3 (X=Cl, Br, I or any combination) semiconductor single crystals as the material of choice for γ-ray sensing and combine neutron and gamma-ray detection in a prototype using the same charge amplification scheme, which reduces the overall cost of the system while enabling rugged and scalable radiation sensing. The gamma-ray detection approach moves away from the traditional use of perovskite as scintillators, but instead uses the materials as the active sensing element in solid-state charge and neutral particle detection. Composition, electrical properties, and device engineering are some of the unknowns to be elucidated during the program.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该创新合作伙伴关系 - 技术转化 (PFI-TT) 项目的更广泛影响/商业潜力是开发低成本、高性能、便携式辐射探测器,其应用范围从国土安全到医疗。警察、消防队员和急救人员可以监测重离子癌症治疗期间中子和γ射线的产生,以收集有关二次辐射长期影响的数据,这与医务人员可以监测中子和γ射线的存在一样重要。技术发展该项目将支持一名研究生和一名博士后研究员,他们将在辐射探测器、核电子学以及原型开发和创业设计和使用方面接受培训。辐射探测器及其相关电子设备正在迅速丧失技能,因此该 PFI 项目还解决了所需领域的劳动力发展问题,旨在展示基于卤化物无机钙钛矿的低成本、高计数率 γ 射线探测器。将与中子检测/放大方案可同时实现中子和 γ 射线探测器 传统的 γ 射线光谱系统由探测器(闪烁体和光电倍增管或高纯度 Ge 固态半导体探测器)、前置放大器、放大器组成。放大器、模数转换器和多通道分析仪虽然有效,但价格昂贵,缺乏耐用性和便携性,并且不易扩展。这是 PFI-TT 的主要目标。项目旨在演示和集成 CsPbX3(X=Cl、Br、I 或任何组合)半导体单晶作为 γ 射线传感的首选材料,并使用相同的电荷放大方案将中子和伽马射线检测结合在原型中,这降低了系统的总体成本,同时实现了坚固且可扩展的辐射传感。伽马射线检测方法不再使用钙钛矿作为闪烁体,而是使用这些材料作为主动传感元件。固态电荷和中性粒子检测是该计划期间需要阐明的一些未知因素。该奖项是 NSF 的法定使命,通过使用基金会的智力优势和更广泛的评估,被认为值得支持。影响审查标准。

项目成果

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    $ 24.94万
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