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Defensa de la Patria: La Tecnología Nueva de la Vigilancia de la Radiación Podía Ayudar A Frustrar Terrorismo Nuclear

Published on May 2, 2012 at 6:14 AM

Por la Voluntad Soutter

Los decorados del Terrorismo que implican los dispositivos o los materiales nucleares están entre los que causen la mayoría de la preocupación. Por esa razón, la tecnología que puede detectar efectivo los materiales radioactivos pasados de contrabando se considera vital a la fianza de los E.E.U.U.

Para utilizar las capacidades de la nuclear-vigilancia de la nación, los investigadores en el Instituto de Investigación de la Tecnología de Georgia (GTRI) están desarrollando maneras de aumentar los dispositivos de la radiación-detección usados en los accesos, pasos de frontera, aeropuertos y a otra parte. El objetivo es crear las tecnologías que aumentarán la eficacia y la confiabilidad de detectores en el campo, mientras que también reduce costo. El trabajo es copatrocinado por la Oficina Nacional de la Defensa Nuclear del Departamento de la Fianza de Patria y por el National Science Foundation.

El “personal de seguridad de los E.E.U.U. tiene que estar en protector contra dos tipos de ataque nuclear - verdad las bombas nucleares, y los dispositivos que intentan dañar gente dispersando el material radioactivo,” dijo a Bernd Kahn, investigador que es investigador principal en el proyecto. “Ambas amenazas se pueden detectar con éxito por la tecnología correcta.”

Las personas de GTRI, llevadas por el investigador co-principal Brent Wagner, están utilizando los materiales y las técnicas nuevos de la nanotecnología para producir la detección mejorada de la radiación. Los investigadores han desarrollado el Detector de Centelleo Compuesto Nano-Fotónico, un prototipo que combina los elementos de tierras extrañas y otros materiales en el nanoscale para la sensibilidad, la exactitud y la robustez mejoradas.

Los Detalles de la investigación fueron presentados el 23 de abril de 2012 en la Defensa, la Fianza, y Detectar de SPIE la Conferencia llevada a cabo en Baltimore, DOCTOR EN MEDICINA.

Los detectores de Centelleo y los detectores de estado sólido son dos tipos comunes de detectores de la radiación, Wagner explicaron. Un detector de centelleo emplea común un único cristal del yoduro de sodio o de un material similar, mientras que un detector de estado sólido se basa en los materiales semiconductores tales como germanio.

Ambas tecnologías pueden detectar los rayos gamma y las partículas subatómicas emitidos por el material nuclear. Cuando los rayos gamma o las partículas pulso un detector de centelleo, crean los destellos pálidos que se convierten a los pulsos eléctricos para ayudar a determinar la radiación a mano. En un detector de estado sólido, los rayos gamma o las partículas entrantes se registran directamente como pulsos eléctricos.

“Cada reacción a un rayo gama tarda mismo un breve periodo de tiempo - una parte un microsegundo,” Wagner dijo. “Observando el número y la intensidad de los pulsos, junto con otros factores, podemos hacer juicios informados sobre el tipo de material radioactivo que estamos tratando de.”

Pero ambas aproximaciones tienen desventajas. Un detector de centelleo requiere un cristal grande crecido del yoduro de sodio o de otros materiales. Tales cristales son típicamente frágiles, incómodos, difíciles de producir y extremadamente vulnerable a la humedad.

Los investigadores Brent Wagner y Bernd Kahn del Instituto de Investigación de la Tecnología de Georgia están utilizando los materiales y las técnicas nuevos de la nanotecnología para desarrollar la detección mejorada de la radiación. (Haber: Gary Mansa)

Un detector de estado sólido germanio-basado ofrece una mejor identificación de diversas clases de materiales nucleares. Pero el germanio monocristal de gran pureza es difícil de hacer en un de gran capacidad; el resultado es dispositivos menos-sensibles con capacidad reducida de detectar la radiación en una distancia. Por Otra Parte, el germanio se debe mantener extremadamente frío - 200 grados debajo de Celsius cero - para funcionar correctamente, que plantea los problemas para el uso en el campo.

La Ventaja de Nanoscale

Para abordar estos problemas, las personas de GTRI han estado investigando una amplia variedad de materiales y de metodologías alternativos. Después de seleccionar la aproximación del centelleo sobre de estado sólido, los investigadores desarrollaron un material compuesto - integrado por los nanoparticles de los elementos de tierras extrañas, de los haluros y de los óxidos - capaz de crear la luz.

“Un nanopowder puede ser mucho más fácil hacer, porque usted no tiene que preocuparse de producir un único cristal grande que tenga imperfecciones cero,” a Wagner dijo.

Un cristal del scintillator debe ser transparente encenderse, él explicó, una calidad que sea dominante a su capacidad de detectar la radiación. Un cristal perfecto convierte uniformemente energía entrante de rayos gamma a los destellos de la luz. Un fotomultiplicador entonces amplifica estos destellos de la luz así que pueden ser medidos exactamente para proporcionar a la información sobre radiactividad.

Sin Embargo, cuando un material transparente - tal como cristal o cristal - se esmerila en pedazos más pequeños, su diapositiva desaparece. Como consecuencia, una mezcla de partículas en un cristal transparente dispersaría la luminiscencia creada por los rayos gamma entrantes. Que la luz dispersa no puede alcanzar el fotomultiplicador de una manera uniforme, y las lecturas resultantes se sesgan malo.

Para vencer esta edición, las personas de GTRI redujeron las partículas al nanoscale. Cuando un nanopowder alcanza los tamaños de las partículas de 20 nanómetros o menos, dispersando los efectos se desvanecen porque las partículas son importante más pequeñas ahora que la longitud de onda de rayos gamma entrantes.

“Piense en ella como ola oceánica grande que viene hacia adentro,” Wagner dijo. “Esa onda obraría recíprocamente definitivamente con un barco grande, pero algo la talla de una pelota de playa no le afecta.”

Tierras Raras y Sílice

las personas trabajaron al principio en la dispersión de nanoparticles cristalinos sensibles a la radiación en una matriz plástica. Pero encontraron problemas con la distribución del nanopowder uniformemente bastante en la matriz para lograr lecturas suficientemente exactas de la radiación.

Más recientemente, los investigadores han investigado un camino paralelo usando el cristal bastante que el plástico como material de matriz, combinando gadolinio y el bromuro del cerio con el sílice y el alúmina. Kahn explicó ese gadolinio o un material similar es centelleo-tipo esencial detección de la partícula debido a su papel como amortiguador. Pero en este caso, cuando un rayo gama entrante se absorbe en gadolinio, la energía no se emite eficientemente bajo la forma de luminiscencia.

En Lugar, el papel de la emisión pálida aquí baja a un segundo componente - cerio. El gadolinio absorbe energía de un rayo gama entrante y de las transferencias que energía al átomo del cerio, que entonces actúa como emisor pálido eficiente. Los investigadores encontraron que calentando gadolinio, el cerio, el sílice y el alúmina y después el enfriamiento de ellos de una mezcla fundida a un monolito sólido, podrían distribuir con éxito el gadolinio y el cerio en cristales sílice-basados. Mientras Que el material enfría, el precipitado del gadolinio y del cerio fuera de la solución del aluminosilicate y se distribuye en el cristal de una manera uniforme. El compuesto resultante da lecturas confiables cuando está expuesto a los rayos gamma entrantes.

“Somos optimistas que hemos determinado una metodología productiva para crear un material que podría ser efectivo en el campo,” Wagner dijimos. “Estamos continuando trabajar en las ediciones que implican pureza, uniformidad y la graduación a escala, con el objetivo de producir un material que se pueda probar y desplegar con éxito.”

Fuente: Tecnología de Georgia

Last Update: 2. May 2012 07:26

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