228Ra掺杂CeBr3闪烁晶体测量新型228Ac异构体的核结构与衰变特性研究

针对228Ac异构体核结构认知不足的问题，研究人员创新性地采用228Ra掺杂CeBr3闪烁晶体，通过延迟符合测量技术精确测定其β/γ能量及衰变时间。该研究首次实现低Q值(45.8 keV)衰变的高灵敏度探测，为核物理研究和暗物质探测背景分析提供关键数据。

　　

在核物理研究领域，228Ac的异构体犹如一组神秘的密码，其复杂的能级结构和瞬态衰变特性长期困扰着科学家。尽管前人通过NaI:Tl晶体进行了探索，但受限于250 ns的慢衰减时间和低统计量，短寿命异构体仍如同"幽灵"般难以捕捉。更棘手的是，这些核素作为232Th的衰变产物，还会干扰暗物质探测和双β衰变实验——就像在精密实验中混入了不请自来的"噪音"。

韩国基础科学研究所(IBS)的研究团队独辟蹊径，将放射性源228Ra"封印"在CeBr₃晶体内部。这种创新设计就像把显微镜的镜头换成了高速摄像机：CeBr₃不仅具有20 ns的超快衰减时间，其高光输出和优异能量分辨率更能捕捉到45.8 keV的微弱信号。研究人员采用Bridgman法生长晶体，在氩气手套箱(<1%湿度)中完成228Ra掺杂，通过R11265U-300型光电倍增管和4μs时间窗的延迟符合测量系统，首次实现了对多脉冲事件的精确解析。

晶体生长
团队使用纯度99.99%的CeBr₃粉末，在石英安瓿中完成228Ra掺杂。XRD测试证实晶体保持立方相结构，衰减时间测试显示17.6±0.3 ns的快速响应特性，为短寿命异构体测量奠定基础。

数据获取与分析
通过两脉冲、三脉冲事件分类，研究人员成功区分出不同异构体。能量谱分析揭示出89.8 keV和129.1 keV的特征γ峰，时间谱则捕捉到26.7 ns的短寿命成分，这些数据较前人研究精度提升一个数量级。

结论
该研究不仅验证了CeBr₃:228Ra晶体在核物理测量的优势，更发现三个新的228Ac异构体能级。H.J. Kim团队指出，这种"将放射源植入探测器"的设计理念，为未来稀有衰变研究提供了新范式。论文发表于《Radiation Physics and Chemistry》，其方法论对中微子实验本底分析和核医学成像技术均有重要启示。