Мировые физические новости - Создано портативное устройство, способное контролировать гамма-излучение и нейтроны в радиоактивных и ядерных процессах
2021-11-19 00:00:00
Фото
/files/alogo-physorg.png
Название
Мировые физические новости - Создано портативное устройство, способное контролировать гамма-излучение и нейтроны в радиоактивных и ядерных процессах
Группа исследователей из Института атомной физики (the Institute of Corpuscular Physics - IFIC), совместного центра Университета Валенсии и Испанского национального исследовательского совета (the Spanish National Research Council - CSIC), запатентовала компактное и портативное устройство, способное одновременно контролировать гамма-излучение и нейтроны, образующиеся в радиоактивных источниках, процессы и ядерные реакции. Этот детектор также позволяет измерять это излучение с широким диапазоном энергии и визуализировать их в пространстве, что может дать начало множеству применений: от обнаружения радиоактивных материалов в программах ядерной безопасности до смягчения побочных эффектов адронной терапии, нового способа лечения рака.
В рамках проекта воспроизводились ядерные реакции, похожие на происходящие внутри звезд, и таким образом изучались образование элементов тяжелее железа во Вселенной. В этих процессах образуются фотоны, частицы, из которых состоит свет, в форме гамма-излучения, а также нейтроны, являющиеся одним из компонентов ядра атома наряду с протонами.
Чтобы уменьшить это нейтронное излучение и лучше изучить ядерные процессы, происходящие внутри звезд, был разработан ряд передовых методов измерения и инструментов, способных минимизировать этот нейтронный фон. Ученые быстро поняли, что эти методы могут найти применение в области физической ядерной безопасности, наблюдения за портами и даже в медицинских методах лечения рака, таких как адронная терапия.
Созданное устройство состоит из специального коллиматора, обогащенного изотопом лития, который позволяет поглощать нейтроны и предотвращает фоновое излучение, создаваемое самим коллиматором. Используя этот коллиматор на переднем плане, формируется камера-обскура, которая позволяет получать изображение нейтронного излучения с большой точностью и эффективностью обнаружения, одновременно позволяя применять методы гамма-визуализации.
С другой стороны, гамма-излучение визуализируется с помощью электронной коллимации с двумя плоскостями детектирования: в первой гамма-излучение рассеивается, а во второй полностью поглощается.
Среди основных применений этого устройства - ядерная безопасность. Детектор позволяет идентифицировать источники ядерного излучения, которые могут указывать на уран или плутоний, которые испускают эти два типа излучения. Помимо одновременного обнаружения гамма- и нейтронного излучения, устройство является более компактным и легким »и отличается от других более старых, более громоздких устройств, что подразумевает большую портативность и расширяет диапазон его применения.
Исследователи называют еще одно возможное применение этого устройства в адронной терапии. Этот тип терапии использует протоны для лечения определенных типов очень локализованных опухолей. Преимущество перед традиционной лучевой терапией, в которой используются фотоны, заключается в том, что адронная терапия в основном влияет на опухоль и сводит к минимуму повреждение окружающих здоровых тканей.
На пути протонов к опухоли генерируются гамма-лучи, которые можно проанализировать с помощью этого устройства, чтобы с большой точностью узнать их траекторию и действительно ли они вкладывают большую часть своей энергии в опухоль. С другой стороны, также образуются нейтроны, которые представляют собой основной источник вторичной дозы в этом типе терапии. Следовательно, мониторинг обоих типов излучения станет значительным прорывом в этой области.
Подробности см. здесь.