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    檢測(cè)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(huì)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(cè)中子也能檢測(cè)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(cè)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(guó)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(cè)放射性物質(zhì)發(fā)出的中子——而這對(duì)于國(guó)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(cè)中子對(duì)反恐工作來(lái)講很重要,如篩選貨物集裝箱,以及其他工作場(chǎng)所安全的核功率測(cè)量的重要應(yīng)用。在過去的十年中,對(duì)探測(cè)器的需求大幅上升,同時(shí)通常的檢測(cè)材料氦- 3,變得更難獲得。而本文中概述的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是,硼是豐富的,成本相對(duì)氦- 3較低。尤其是使用涂覆技術(shù),使硼均勻分散到整個(gè)探測(cè)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(cè)出探測(cè)到放射性物質(zhì)發(fā)出的中子。閃爍是指一個(gè)高能粒子通過某些特定材料產(chǎn)生閃光的過程時(shí),在這里特定材料特指氙氣。敏感的光探測(cè)器通過這些閃光來(lái)測(cè)量中子在這個(gè)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(gè)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(cè)器探測(cè)的閃光。以前,有一些疑問說是否光閃光會(huì)從泡沫中發(fā)射出去,或者泡沫會(huì)完全遮擋住它們使得光探測(cè)器無(wú)法探測(cè)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(cè)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(cè)器。

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