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家园辩护: 新颖的辐射监视技术能帮助反对核恐怖主义

Published on May 2, 2012 at 6:14 AM

由意志 Soutter

介入核设备或材料的恐怖主义方案是在导致多数关心的那些中。 因此,可能有效检测走私放射性材料的技术被认为重要对美国证券。

在乔治亚技术研究所要支持国家的核监视功能,研究员 (GTRI)开发方式提高辐射检测设备使用在端口,过境,机场和在别处。 这个目标将创建将增加探测器效果和可靠性在这个域的,虽然同样减少费用的技术。 这个工作共同赞助由国土安全部国内核防御办公室和由国家科学基金会。

“美国安全人员必须是在卫兵核攻击的二种类型 - 请配齐核弹,并且寻求通过分散放射性材料危害人的设备”的研究员说贝恩德 Kahn,是这个项目的主要调查人。 “这两个威胁可以由正确的技术顺利地检测”。

GTRI 小组,导致由共同首席调查员黑雁 Wagner,使用新颖的材料和纳米技术技术引起被改进的辐射检测。 研究员开发了纳诺光子的综合闪烁探测器,结合稀土元素和其他材料在被改进的区分、准确性和强壮的 nanoscale 的还原。

存在了这个研究的详细资料 2012年 4月 23日在 SPIE 辩护,证券和感觉在巴尔的摩举行的会议, MD。

闪烁探测器和固态检波器是辐射探测器, Wagner 的二种公用类型解释了。 而一台固态检波器在半导体的材料基础上例如锗,闪烁探测器通常使用碘化钠或相似的材料单晶。

两技术能检测核材料和亚原子粒子散发的伽马射线。 当伽马射线或微粒碰撞闪烁探测器时,他们创建被转换成电子脉冲帮助识别手头的辐射的轻的闪光。 在一台固态检波器,接踵而来的伽马射线或微粒登记直接地作为电子脉冲。

“每反应对伽马射线需要非常短定期一小部分一微秒”, Wagner 说。 “通过查看数量和脉冲的强度,以及其他系数,我们可以做关于我们处理放射性材料的种类的消息灵通的判断”。

但是两个途径有缺点。 闪烁探测器要求从碘化钠或其他材料增长的大水晶。 这样水晶是典型地脆弱,笨重,难生产和非常易损坏对湿气。

乔治亚技术研究所研究员黑雁 Wagner 和贝恩德 Kahn 使用新颖的材料和纳米技术技术开发被改进的辐射检测。 (赊帐: 温顺的加利)

一台基于锗的固态检波器提供不同的种类的更好的确定核材料。 但是高纯度单一水晶锗是难做在大容量; 这个结果是少敏感的设备以减少的能力在远处检测辐射。 而且,必须保持锗非常冷 - 在零的摄氏下的 200 度 - 适当地发挥作用,提出问题用于这个域。

Nanoscale 好处

要论及这些问题, GTRI 小组调查各种各样的替代材料和方法。 在选择在固体的发出火花途径以后,研究员开发了一种合成材料 - 组成由稀土元素、卤化物和氧化物 nanoparticles - 能够创建光。

“Nanopowder 可以是更加容易做,因为您不必须担心生产有零的缺点的唯一大水晶”, Wagner 说。

scintillator 水晶一定是透明点燃,他解释了,是关键的对其能力检测辐射的质量。 理想的水晶统一转换接踵而来的能源从伽马射线到光闪光。 多极光电管然后放大光这些闪光,因此他们可以准确地被评定关于放射线的情报。

然而,当透明材料 - 例如水晶或玻璃 - 时被研到更小的部分,其透明度消失。 结果,微粒混合物在一块透明玻璃的将分散接踵而来的伽马射线创建的发光学。 分散的光不可能到达多极光电管以一个统一方式和发生的读数非常偏移。

要解决此问题, GTRI 小组使微粒降低到 nanoscale。 当 nanopowder 到达 20 毫微米或较少的微粒大小时,分散作用退色,因为微粒小于接踵而来的伽马射线波长现在显着。

“请认为它作为进来大的海浪”, Wagner 说。 “该通知与一条大小船明确地将配合,但是某事海滩球的范围不影响它”。

稀土和硅土

这个小组在塑料矩阵的分散的辐射敏感的水晶 nanoparticles 起初从事了。 但是他们在这个矩阵遇到分配 nanopowder 的问题足够统一达到充分地准确辐射读数。

最近,研究员调查一个并行路径使用玻璃而不是塑料作为基体材料,结合钆和铈溴化物与硅土和氧化铝。 Kahn 解释了该钆或相似的材料对发出火花型的微粒检测是重要的由于其角色作为吸收体。 但是在这种情况下,当接踵而来的伽马射线在钆时被吸收,以发光学的形式,这个能源没有高效地散发。

反而,这里光发射角色下跌对第二个要素 - 铈。 这个钆吸收从接踵而来的对铈原子的能源,然后作为一台高效的轻的放射器的伽马射线和调用的能源。 研究员发现通过加热钆、铈、硅土和氧化铝然后冷却他们从溶解的混合到固定的巨型独石,他们可能顺利地分配钆和铈在基于硅土的玻璃。 当材料冷却,在 aluminosilicate 解决方法外面的钆和铈沉淀物和被分配在玻璃中以一个统一方式。 发生的综合产生可靠的读数,当显示在接踵而来的伽马射线。

“我们是乐观的我们识别创建可能是有效的在这个域的材料的一个有生产力的方法”, Wagner 说。 “我们继续从事关于介入纯度、均一和比例缩放的问题,打算导致可以顺利地被测试和部署的材料”。

来源: 乔治亚技术

Last Update: 2. May 2012 06:44

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