Наночастицы выступают как недорогие, долговечные и эффективные сцинтилляторы

Группа промышленных и университетских исследователей доказала, что наночастицы размером меньше 10 нанометров, что примерно равно ширине клеточной мембраны, могут успешно встраиваться в сцинтилляторные устройства.

Такие устройства способны выявлять и измерять широкий энергетический диапазон рентгеновских и гамма-лучей, излучаемых ядерными материалами. Концептуальное исследование, описанное в издании Journal of Applied Physics, предположило, что нанокристаллы — наночастицы, сгруппированные вместе для подражания плотным кристаллам, обычно используемым в сцинтилляторных устройствах — однажды приведут к созданию датчиков излучения, которые будут недороги и просты в производстве, которые можно будет быстро выпускать в больших количествах, а еще менее хрупкие и улавливающие большую часть энергий рентгеновских и гамма-лучей, необходимых для идентификации радиоактивных изотопов.

Прежние исследования показали, что когда рентгеновские или гамма-лучи ударяются в миниатюрные, некристаллические сцинтилляторы, некоторые атомы в них повышают свой энергетический уровень. Эти атомы успокаивают и испускают энергию в виде оптических фотонов в видимой и невидимой областях электромагнитного спектра. Фотоны могут быть преобразованы в электрические импульсы, которые, в свою очередь, могут быть измерены для определения количества рентгенного и гамма-излучения и способны помочь выявить их источник.

В последнем эксперименте исследователи суспендировали наночастицы галлида лантана и трибромида церия (введенных в 5%-ной и 25%-ой концентрации соответственно) в олеиновой кислоте, чтобы создать нанокомпозитные сцинтилляторы с размерами от 2 до 5 нанометров. По сравнению с компьютерными моделями и данными прежних исследований, нанокомпозитные датчики проявили отличную способность различать рентгеновские и гамма-лучи. Если сравнивать с существующими системами определения излучения, того же размера, которые используют пластик, 25%-ный нанокомпозит работает лучше 5%-ного, но все еще лишь наполовину эффективно. Именно потому исследователи заключили, что необходимо провести больше исследований для усовершенствования нанокристаллической системы.

26.03.2013