Команда Sandia Labs развивала сцинтиллятор, сделанный из органического стакана, что есть более действенным, чем самый узнаваемый ядерный материал обнаружения угрозы будучи намного легче и более недорогим, дабы произвести.Органическое стекло – основанный на углероде материал, что возможно расплавлен и не делается облачным либо кристаллизует по окончании охлаждения. Успешные результаты тестов проектной группы Нераспространения атомного оружия Защиты на органических стеклянных сцинтилляторах обрисованы в работе, размещённой на этой неделе в Издании американского Химического Общества.
Материаловед Sandia Labs и научный руководитель Патрик Фэн начали развивать другие классы органических сцинтилляторов в 2010. Фэн растолковал его и его команду, изложенную, дабы «усилить национальную безопасность, улучшив отношение цены для работы радиационных датчиков на переднем крае всего значительного перемещения в страну». Дабы улучшить то отношение, команда должна была устранить разрыв между лучшим, самым броским, самым чувствительным материалом сцинтиллятора и более низкими стоимостями менее чувствительных материалов.Воодушевление от светодиодов ведет к аккуратному увеличению
Команда проектировала, синтезировала и оценила новые молекулы сцинтиллятора для этого проекта с целью понимания взаимоотношений между молекулярными структурами и получающимися радиационными особенностями обнаружения. Они сделали удачи, сочтя сцинтилляторы талантливыми указать на различие между ядерными материалами, каковые могли быть потенциальными угрозами и обычными, неугрожающими источниками радиации, как применяемые для лечений либо радиации, конечно существующей в отечественной атмосфере.Команда сперва сказала о пользе применения органического стекла как материал сцинтиллятора в июне 2016.
Органический химик Джоуи Карлсон заявил, что предстоящие прорывы вправду стали вероятными, в то время, когда он осознал, что сцинтилляторы ведут себя большое количество как светодиоды.Со светодиодами, суммой электроэнергии и известным источником применен к устройству, дабы произвести желаемую сумму света.
Наоборот, сцинтилляторы создают свет в ответ на присутствие малоизвестного радиационного исходного материала. В зависимости от суммы произведенного света и скорость, с которой появляется свет, возможно выяснен источник.Не обращая внимания на эти различия в методах, которыми они трудятся, и сцинтилляторы и светодиоды применяют электричество произвести свет.
Fluorene – молекула светового излучения, применяемая в некоторых типах светодиодов. Команда отыскала, что было вероятно достигнуть самых желательных качеств – стабильности, яркости и прозрачности – включив фтор в их комплексы сцинтиллятора.Проталкивание мимо кристаллов и пластмассМатериал сцинтиллятора золотого стандарта в течение прошлых 40 лет был прозрачной формой молекулы, названной trans-stilbene, не обращая внимания на интенсивное изучение, дабы развивать замену.
Trans-stilbene весьма действенный при дифференциации между двумя типами радиации: гамма-лучи, каковые повсеместны в нейтронах и окружающей среде, каковые выделяются практически только от материалов угрозы, которыми руководят, таких как плутоний либо уран. Trans-stilbene весьма чувствителен к этим материалам, создавая броский свет в ответ на их присутствие.Но требуется большое количество энергии и пара месяцев, дабы произвести trans-stilbene кристалл лишь пара дюймов длиной.
Кристаллы поразительно дорогие, примерно 1 000$ за кубический дюйм, и они хрупки, так, они в большинстве случаев не употребляются в области.Вместо этого в большинстве случаев применяемые сцинтилляторы на портах и границах ввоза – пластмассы. Они относительно недороги на уровне меньше чем американского доллара за кубический дюйм, и они смогут формироваться в большие формы, что серьёзен для чувствительности сцинтиллятора.
Как Фэн растолковал, «Чем больше Ваш датчик, тем более чувствительный это будет, по причине того, что имеется более большой шанс, что радиация поразит его».Не обращая внимания на эти хорошие стороны, пластмассы не в состоянии действенно дифференцироваться между типами радиации – отдельная труба гелия требуется для этого. Тип гелия, применяемого в этих трубах, редок, невозобновляем и существенно додаёт к сложности и стоимости пластмассовой совокупности сцинтиллятора. И пластмассы не особенно ярки в лишь двух третях интенсивность trans-stilbene, что свидетельствует, что они не преуспевают, обнаруживая не сильный источники радиации.
По этим обстоятельствам команда Sandia Labs начала экспериментировать с органическими очками, каковые в состоянии различить между типами радиации. В действительности команда Фэна отыскала, что стеклянные сцинтилляторы превосходят кроме того trans-stilbene в радиационных тестах на обнаружение – они более ярки и лучше в различении между типами радиации.Вторая неприятность: начальный стакан приходит к соглашению, сделанные команды не были стабильны.
Если бы очки стали через чур тёплыми через чур продолжительно, они кристаллизовали бы, что затронул их работу. Команда Фэна отыскала, что облагораживающие присадки, которые содержат фтор к органическим стеклянным молекулам, сделали их неизвестно стабильными. Стабильные очки имели возможность тогда кроме этого быть расплавлены и кинуты в громадные блоки, что есть более легким и менее дорогим процессом, чем создание пластмасс либо trans-stilbene.
От лаборатории до портовРабота к настоящему времени показывает неизвестную стабильность в лаборатории, означая, что материал не ухудшается со временем. Сейчас, следующий ход к коммерциализации бросает большой прототип органический стеклянный сцинтиллятор для полевых опробований. Фэн и его команда желают продемонстрировать, что органические стеклянные сцинтилляторы смогут противостоять влажности и вторым условиям внешней среды, отысканным в портах.
Национальное управление ядерной безопасности финансировало проект в течение еще двух лет. Это дает время команды, дабы видеть, смогут ли они применять органические стеклянные сцинтилляторы, дабы удовлетворить дополнительные потребности нацбезопасности.
В будущем Фэн и его команда кроме этого собираются экспериментировать с органическим стаканом, пока это не имеет возможности различать источники гамма-лучей, каковые не угрожают и те, каковые смогут употребляться, дабы сделать нечистые бомбы.