In this study, cadmium telluride (CdTe) quantum dots were synthesized by using ultrasonic irradiation method. Optical properties and structural characteristics of the CdTe quantum dots were analyzed by two main variables; the ratio of the precursor and the synthesis time. As the synthesis time increased, the band gap reduction was observed with the growth of CdTe quantum dots. As for the luminescence properties, the red shift appeared at 510~610 nm wavelength range. Also, it was confirmed that the red shift occurs rapidly as the ratio of Te increases. According to PL peak intensity, the highest intensity was shown at 180 to 240 min. Structural characteristics of CdTe quantum dots were investigated through XRD and TEM, and the cubic zinc blend structure was observed. The size of quantum dots was about 2.5 nm and uniformly dispersed when the synthesis time took 210 min. In addition, the apparent crystallinity was discovered in FFT image.
Younghak Kim ;Kichang Shin ;Aleksey Bolotnikov;Wonho Lee
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.5
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pp.1718-1733
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2023
The virtual Frisch-grid method for room-temperature radiation detectors has been widely used because of its simplicity and high performance. Recently, side electrodes were separately attached to each surface of the detectors instead of covering the entire detector surface with a single electrode. The side-electrode structure enables the measurement of the three-dimensional (3D) gamma-ray interaction in the detector. The positional information of the interaction can then be utilized to precisely calibrate the response of the detector for gamma-ray spectroscopy and imaging. In this study, we developed a 3D position-sensitive 5 × 5 × 12 mm3 cadmium-zinc-telluride (CZT) detector and applied a flattening method to correct detector responses. Collimated gamma-rays incident on the surface of the detector were scanned to evaluate the positional accuracy of the detection system. Positional distributions of the radiation interactions with the detector were imaged for quantitative and qualitative evaluation. The energy spectra of various radioisotopes were measured and improved by the detector response calibration according to the calculated positional information. The energy spectra ranged from 59.5 keV (emitted by 241Am) to 1332 keV (emitted by 60Co). The best energy resolution was 1.06% at 662 keV when the CZT detector was voxelized to 20 × 20 × 10.
Among the detector materials available at room temperature, thallium bromide (TlBr), which has a relatively high atomic number and density, is widely used for gamma camera imaging. This study aimed to verify the usefulness of TlBr through quantitative evaluation by modeling detectors of various compound types using Monte Carlo simulations. The Geant4 application for tomographic emission was used for simulation, and detectors based on cadmium zinc telluride and cadmium telluride materials were selected as a comparison group. A pixel-matched parallel-hole collimator with proven excellent performance was modeled, and phantoms used for quality control in nuclear medicine were used. The signal-to-noise ratio (SNR), contrast to noise ratio (CNR), sensitivity, and full width at half maximum (FWHM) were used for quantitative analysis to evaluate the image quality. The SNR, CNR, sensitivity, and FWHM for the TlBr detector material were approximately 1.05, 1.04, 1.41, and 1.02 times, respectively, higher than those of the other detector materials. The SNR, CNR and sensitivity increased with increasing detector thickness, but the spatial resolution in terms of FWHM decreased. Thus, we demonstrated the feasibility and possibility of using the TlBr detector material in comparison with commercial detector materials.
Several cadmium zinc telluride (CZT) crystals were fabricated into radiation detectors using methods that included slicing, dicing, lapping, polishing, and chemical etching. A wet passivation with sodium hypochlorite (NaOCl) was then carried out on the Br-etched detectors. The Te-rich layer on the CZT surface was successfully compensated to the Te oxide layer, which was analyzed with X-ray photoelectron spectroscopy data of both a Br-etched crystal and a passivated CZT crystals. We confirmed that passivation with NaOCl improved the transport property by analyzing the mobility-lifetime product and surface recombination velocity. The electrical and spectroscopic properties of large volume detectors were compared before and after passivation, and then the detectors were observed for a month. Both bar and quasi-hemispherical detectors show an enhancement in performance after passivation. Thus, we could identify the effect of NaOCl passivation on large volume CZT detectors.
Hey Min Park;Tae Young Kim;Yang Soo Song;Un Jang Lee;Cheol Min Ham
Journal of Radiation Industry
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v.17
no.1
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pp.119-125
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2023
Burnup of spent nuclear fuel should be determined accurately for the safety storage of spent nuclear fuel. In this study, a gamma detection system was developed as a part of basic research to measure the burnup of spent nuclear fuel, and its performance was evaluated using a calibration source. The prototype of the gamma detection system was based on a semiconductor sensor using a CZT (Cadmium Zinc Telluride). For quantitative evaluation, tests were conducted using 137Cs, 134Cs and 252Cf calibration source. In the performance evaluation, Its field applicability was verified by assessing the energy resolution, the detection linearity and the shielding attenuation according to the nuclide.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.22
no.2
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pp.129-137
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2024
To non-destructively determine the burnup of a spent nuclear fuel assembly, it is essential to analyze the nuclear isotopes present in the assembly and detect the neutrons and gamma rays emitted from these isotopes. Specifically, gamma-ray measurement methods can utilize a single radiation measurement value of 137Cs or measure based on the energy peak ratio of Cs isotopes such as 134Cs/137Cs and 154Eu/137Cs. In this study, we validated the extent to which the results of gamma-ray measurements using cadmium zinc telluride (CZT) sensors based on 137Cs could be accurately simulated by implementing identical conditions on MCNP. To simulate measurement scenarios using a lead collimator, we propose equations that represent radiation behavior that reaches the detector by assuming "Direct hit" and "Penetration with attenuation" situations. The results obtained from MCNP confirmed an increase in measurement efficiency by 0.47 times when using the CZT detector, demonstrating the efficacy of the measurement system.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.6
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pp.1349-1354
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2011
In this work, we fabricated the CdZnS/CdTe heterojunction and investigated the C-V characteristics to determine the depletion width and the charge density distribution. A parallel experiment on CdS/CdTe heterojunction was also carried out for comparison. The depletion region width, for CdZnS/CdTe heterojunction, was nearly constant, regardless of bias voltage. However, the depletion region was wider than that of CdS/CdTe heterojunction due to high resistivity of CdZnS film. The interface charge density of CdZnS/CdTe heterojunction was increased linearly with the bias voltage and showed lower values than those for CdS/CdTe junction. The open circuit voltage of CdZnS/CdTe heterojunction solar cells increased with zinc mole ratio due to reducing of the electron affinity difference between CdZnS and CdTe films. However, the increase of series resistance due to the high resistivity of Cd1-xZnxS films results in reducing conversion efficiency.
Bahn, Young Kag;Hwang, Dong Hoon;Kim, Jung Yul;Kang, Chun Koo;Kim, Jae Sam
The Korean Journal of Nuclear Medicine Technology
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v.20
no.2
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pp.49-53
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2016
Purpose Recently, Cadmium-zinc-telluride (CZT) semiconductor myocardial SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) has been used myocardial scintigraphy. In this study, the performance of Semiconductor SPECT and conventional SPECT systems was compared by a comprehensive analysis of phantom SPECT images. Materials and Methods Methods: We evaluated the DSPECT CZT SEPCT (Spectrum-dynamic) and INFINA conventional (GE). Physical performance was compared on reconstructed SPECT images from a phantom. Results For count sensitivity on cardiac phantom images ($counts{\cdot}sec^{-1}{\cdot}MBq^{-1}$), DSPECT had a sensitivity of conventional SPECT. This classification was similar to that of myocardial counts normalized to injected activities from phantom images (respective mean values, $counts{\cdot}sec^{-1}{\cdot}MBq^{-1}$: 195.83 and 52.83). For central spatial resolution: DSPECT, 9.47mm; conventional SPECT, 16.90mm. For contrast-to-noise ratio on the phantom: DSPECT, 4.2; conventional SPECT, 3.6. Conclusion The performance of CZT cameras is dramatically higher than that of conventional SPECT. However, CZT cameras differ in that spatial resolution and contrast-to-noise ratio are better with conventional SPECT, whereas count sensitivity is markedly higher with the DSPECT.
The detector performance is important role in acquiring the gamma rays from patients. Among parameters of detector performances, there is density, which relates to respond to gamma rays. Therefore, we confirm the detection efficiency according to various detector materials based on the density parameter using GATE (geant4 application for emission tomography) simulation tool. The NaI (density: 3.67 g/cm3), CZT (Cadimium Zinc Telluride) (density: 5.80 g/cm3), CdTe (Cadmium Telluride) (5.85 g/cm3), and GAGG (Gadoinium Aluminum Gallium Garnet) (density g/cm3) were used as detector materials. In addition, the point source and quadrant bar phantom, which is modeled for 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 mm thicknesses, were modeled to confirm the quatitative analysis using sensitivity (cps/MBq) and the full width at half maximum (FWHM, mm) at the 2.0 mm bar thickness containing visual evaluation. Based on the results, the sensitivity for NaI, CZT, CdTe, and GAGG detector materials were 0.12, 0.15, 0.16, and 0.18 cps/MBq. In addition, the FWHM for quadrant bar phantom in the 2.0 mm bar thickness is 3.72, 3.69, 3.70, and 3.73 mm for NaI, CZT, CdTe, and GAGG materials, respectively. Compared with performance of detector materials according to density, the high density can improve detection efficiency in terms of sensitivity and mean count. Among these detector materials, the GAGG material is efficient for detection of gamma rays.
Background: Cadmium zinc telluride (CZT) is a promising material because of a high detection efficiency, good energy resolution, and operability at room temperature. However, the cost of CZT dramatically increases as its size increases. In this study, to achieve a large effective volume with relatively low cost, an array structure comprised of individual virtual Frisch-grid CZT detectors was proposed. Materials and Methods: The prototype consisted of 2 × 2 CZTs, a holder, anode and cathode printed circuit boards (PCBs), and an application-specific integrated circuit (ASIC). CZTs were used and the non-contacting shielding electrode method was applied for virtual Frisch-grid effect. An ASIC was used, and the holder and the PCBs were fabricated. In the current system, because the CZTs formed a common cathode, a total of 5 channels were assigned for data processing. Results and Discussion: An experiment using 137Cs at room temperature was conducted for 10 minutes. Energy and timing information was acquired and the depth of interaction was calculated by the timing difference between the signals of both electrodes. Based on obtained three-dimensional position information, the energy correction was carried out, and as a result the energy spectra showed the improvements. In addition, a Compton image was reconstructed using the iterative method. Conclusion: The virtual Frisch-grid CZT detector based on the array structure was developed and the energy spectra and the Compton image were successfully acquired.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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