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    检测放射性物质发出的中子的新材料

    2016/8/11 10:37:59

      我们常知,放射性物质会发射出X射线,但我们却很少关注,放射性物质也能发出中子。因此通过检测中子也能检测出放射性物质。约翰•霍普金斯大学的研究人员最近就开发出一种可用于探测放射性物质发出的中子的材料——涂有硼的玻璃碳泡沫材料。

      约翰•霍普金斯大学应用物理实验室的科学家Christopher Lavelle与马里兰大学和国家标准与技术研究所的研究人员成功证明:涂有硼的玻璃碳泡沫材料可用于探测放射性物质发出的中子——而这对于国土安全非常重要。Lavelle是今天发表在《应用物理快报》上的论文"Demonstration of Neutron Detection Utilizing Open Cell Foam and Noble Gas Scintillation"的第一作者。

      探测中子对反恐工作来讲很重要,如筛选货物集装箱,以及其他工作场所安全的核功率测量的重要应用。在过去的十年中,对探测器的需求大幅上升,同时通常的检测材料氦- 3,变得更难获得。而本文中概述的方法的一个优点就是,硼是丰富的,成本相对氦- 3较低。尤其是使用涂覆技术,使硼均匀分散到整个探测器,以通过填充空间增加效率。

      Lavelle和他的同事们的工作是建立在一系列实验的基础上的,通过与NIST和马里兰大学的科学家们的合作,他们已经证明,这一被称为惰性气体闪烁的过程可以精确地控制和检测出探测到放射性物质发出的中子。闪烁是指一个高能粒子通过某些特定材料产生闪光的过程时,在这里特定材料特指氙气。敏感的光探测器通过这些闪光来测量中子在这个环境中的存在率和强度。

      在后续的实验中,研究小组获得“碳泡沫”与碳化硼涂层的样品,将其放在氙气中。涂料中的同位素硼-10的容易吸收中子。随着中子的吸收,高能粒子被释放到气体中并产生闪光。在这个实验中,研究人员确定,涂层泡沫深处被捕获中子产生足够大的足以被光探测器探测的闪光。以前,有一些疑问说是否光闪光会从泡沫中发射出去,或者泡沫会完全遮挡住它们使得光探测器无法探测到。

      这一系列的实验的下一步包括调查其他独特的探测器的几何图形,如多层硼涂层薄膜,光学透明的中子吸收剂的使用,并最终确定为潜在的原型设计探测器。

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