Synergie von organischen und anorganischen Stellen in 2D-Perowskit für schnelle Neutronen- und Röntgenbildgebung

Zusammenfassung Schnelle Neutronen- und Röntgenbildgebung werden als komplementäre zerstörungsfreie Detektionstechnologien betrachtet. Aufgrund ihrer gegensätzlichen Wirkungsquerschnitte bleibt jedoch die Entwicklung eines Scintillators, der sowohl empfindlich auf schnelle Neutronen als auch auf Röntgenstrahlen in einem einzigen Materialrahmen ist, eine Herausforderung. Hier wird ein organisch-anorganischer Hybrid-Perowskit (C 4 H 9 NH 3 ) 2 PbBr 4 (BPB) als Scintillator demonstriert, der die Anforderungen an die Detektion von schnellen Neutronen und Röntgenstrahlen vollständig erfüllt. Der wasserstoffreiche organische Bestandteil wirkt als Konverter für schnelle Neutronen und produziert nachweisbare Rückstoß-Protonen. Der schweratomreiche anorganische Anteil lagert die Energie geladener Rückstoß-Protonen effizient ab und bietet direkt einen großen Wirkungsquerschnitt für Röntgenstrahlen. Durch die Synergie dieser organischen und anorganischen Komponenten zeigt der BPB-Scintillator hohe Lichtausbeuten (86 % der Helligkeit eines kommerziellen ZnS (Ag)/ 6 LiF-Scintillators für schnelle Neutronen; 22 000 Photonen pro MeV für Röntgenstrahlen) und schnelle Reaktionszeiten (τ decay = 10,3 ns). Noch wichtiger ist, dass auch energie-selective schnelle Neutronen- und Röntgenbildgebung mit hohen Auflösungen von ≈1 lp mm −1 für schnelle Neutronen und 17,3 lp mm −1 für Röntgenstrahlen demonstriert wird; dies zählt zu den höchsten Auflösungsgraden bei 2D-Perowskit-Scintillatoren. Diese Studie hebt das Potenzial von 2D-Perowskit-Materialien für den Einsatz in kombinierten Anwendungen der schnellen Neutronen- und Röntgenbildgebung hervor.