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可监测放射性和核过程中伽马辐射和中子的便携式设备获得专利

2021-11-16 16:23          伽马辐射 伽马射线

图片来源:RUVID 协会

来自瓦伦西亚大学和西班牙国家研究委员会 (CSIC) 的联合中心粒子物理研究所 (IFIC) 的一组研究人员获得了一种紧凑型便携式设备的专利,该设备能够同时监测放射性过程和核反应中产生的伽马辐射和中子。该探测器还可以测量这些具有广泛能量范围的辐射,并在空间上将其可视化,这可以产生多种应用:从检测核安全计划中的放射性物质到减轻强子治疗的副作用。

该探测器的开发源于欧洲研究委员会 (ERC) 通过巩固者资助计划为IFIC研究员César Domingo Pardo资助的一项个基础研究项目。HYMNS 项目试图在实验室中重现恒星内部发生的核反应,从而研究宇宙中比铁重的元素的形成。在这些过程中,会产生光子,即构成光的粒子,以伽马辐射的形式出现,也会产生中子,即与质子一起构成原子核的成分之一。

“为了减少这种中子辐射并更好地研究恒星内部发生的核过程,我们开发了一系列先进的测量技术和仪器,能够最大限度地减少这种中子背景,”领导该实验的 César Domingo 解释说,“我们很快意识到,这些技术可以应用于核安全、港口监控领域,甚至可以应用于强子疗法等医学癌症疗法。”

该装置由一个富含锂同位素的特殊准直器组成,可以吸收中子并防止准直器本身产生的背景辐射。“通过在前景中使用这种准直器,形成了一个针孔相机,可以以极高的精度和检测效率制作中子辐射图像,同时允许应用伽马成像技术,”César Domingo 说。

另一方面,伽马辐射是利用电子准直技术进行可视化的,有两个检测平面:在第一个平面,伽马射线被散射,而在第二个平面,它被完全吸收"参与该项目的中船重工研究员Jorge Lerendegui说:"通过联合两个平面的能量和空间信息,我们能够重建这种伽马辐射的空间来源。

应用

该设备的主要应用之一是核安全Lerendegui说:"该探测器将使我们有可能识别可能指向铀或钚的核辐射源,因为它们会发出这两种类型的辐射。”César Domingo说:"除了同时探测伽马和中子辐射之外,在IFIC开发的设备更加紧凑和轻巧,"与其他更老、更笨重的设备有所区别,这意味着更大的便携性,增加了这个新系统的应用范围。

研究人员将该设备的另一个可能应用放在强子治疗中。这种类型的治疗使用质子来治疗某些类型的非常局部化的肿瘤。与使用光子的传统放射疗法相比,强子疗法的优势在于,强子疗法主要影响肿瘤并将对周围健康组织的损害降至最低。

Jorge Lerendegui 说:“在质子通往肿瘤的路径中,会产生伽马射线,可以用这个设备对其进行分析,以非常精确地了解它们的轨迹,以及它们是否真的将大部分能量沉积在肿瘤中。另一方面,也会产生中子,这代表了此类治疗中二次剂量的主要来源。因此,监测两种类型的辐射将代表该领域的重大突破。”

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