Результаты опубликованы в издании Applied Physics Letters.

Обнаружение нейтронов важно для антитеррористической деятельности, например для мониторинга грузовых контейнеров, а также для других жизненно важных применений в ядерной энергетике и безопасности.

Потребность в подобных датчиках существенно возросла за прошлые 10 лет, в то время как гелий 3, используемый для обнаружения нейтронов, получить все сложнее. Преимущество подхода, описанного в статье, в общих чертах состоит в том, что бор — доступный и относительно недорогой материал, если сравнивать с гелием 3. Использование пены с покрытием, в частности, равномерно рассеивает бор по всему датчику, повышая эффективность и заполняя пробелы.

Работа Лавея с коллегами основана на экспериментах, которые показали, что процессом под названием сцинтилляция благородных газов можно управлять и описывать достаточно точно, чтобы обнаруживать нейтроны, испускаемые радиоактивными материалами.

Сцинтилляция относится к типу процессов, при котором энергетические частицы производят вспышки света, когда проходят через определенные материалы, в данном случае газ ксенон. Чувствительные датчики света фиксируют частоту, с которой наблюдаются вспышки, чтобы измерить наличие и интенсивность нейтронов в среде.

В последующем эксперименте исследователи получили образцы углеродной пены, покрытой карбидом бора, и поместили их в ксенон. Изотоп бор-10 в покрытии поглощает нейтроны. После поглощения энергетические частицы выделяются в газ и производят вспышки света. В эксперименте исследователи выяснили, что нейтроны, заключенные глубоко в пену, производят достаточно яркие вспышки, чтобы их можно было засечь с помощью наружных датчиков света. Ранее ученые не знали точно, не скроет ли пена вспышки от датчиков света.

В дальнейшем ученые намерены исследовать другие уникальные конфигурации датчика, такие как многослойные тонкие пленки, покрытые бором, использование оптически прозрачных поглотителей нейтронов, а также заключительный проект потенциального прототипа датчика.