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    檢測放射性物質(zhì)發(fā)出的中子的新材料

    2016/8/11 10:37:59

      我們常知,放射性物質(zhì)會發(fā)射出X射線,但我們卻很少關(guān)注,放射性物質(zhì)也能發(fā)出中子。因此通過檢測中子也能檢測出放射性物質(zhì)。約翰•霍普金斯大學(xué)的研究人員最近就開發(fā)出一種可用于探測放射性物質(zhì)發(fā)出的中子的材料——涂有硼的玻璃碳泡沫材料。

      約翰•霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Christopher Lavelle與馬里蘭大學(xué)和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的研究人員成功證明:涂有硼的玻璃碳泡沫材料可用于探測放射性物質(zhì)發(fā)出的中子——而這對于國土安全非常重要。Lavelle是今天發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上的論文"Demonstration of Neutron Detection Utilizing Open Cell Foam and Noble Gas Scintillation"的第一作者。

      探測中子對反恐工作來講很重要,如篩選貨物集裝箱,以及其他工作場所安全的核功率測量的重要應(yīng)用。在過去的十年中,對探測器的需求大幅上升,同時通常的檢測材料氦- 3,變得更難獲得。而本文中概述的方法的一個優(yōu)點(diǎn)就是,硼是豐富的,成本相對氦- 3較低。尤其是使用涂覆技術(shù),使硼均勻分散到整個探測器,以通過填充空間增加效率。

      Lavelle和他的同事們的工作是建立在一系列實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的,通過與NIST和馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家們的合作,他們已經(jīng)證明,這一被稱為惰性氣體閃爍的過程可以精確地控制和檢測出探測到放射性物質(zhì)發(fā)出的中子。閃爍是指一個高能粒子通過某些特定材料產(chǎn)生閃光的過程時,在這里特定材料特指氙氣。敏感的光探測器通過這些閃光來測量中子在這個環(huán)境中的存在率和強(qiáng)度。

      在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中,研究小組獲得“碳泡沫”與碳化硼涂層的樣品,將其放在氙氣中。涂料中的同位素硼-10的容易吸收中子。隨著中子的吸收,高能粒子被釋放到氣體中并產(chǎn)生閃光。在這個實(shí)驗(yàn)中,研究人員確定,涂層泡沫深處被捕獲中子產(chǎn)生足夠大的足以被光探測器探測的閃光。以前,有一些疑問說是否光閃光會從泡沫中發(fā)射出去,或者泡沫會完全遮擋住它們使得光探測器無法探測到。

      這一系列的實(shí)驗(yàn)的下一步包括調(diào)查其他獨(dú)特的探測器的幾何圖形,如多層硼涂層薄膜,光學(xué)透明的中子吸收劑的使用,并最終確定為潛在的原型設(shè)計(jì)探測器。

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