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亞克力材料變身傳感器 塑料膜也能檢測核輻射
2020年09月22日 09:10:59
來源：儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4804
目前常用的γ射線檢測方式是基于γ射線的電離輻射效應(yīng)，利用發(fā)生電離的氣體或固體、光電倍增管和電子儀器組成的設(shè)備進(jìn)行檢測。中國科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種亞克力樹脂在γ射線的輻射下可以定量釋放酸性物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種利用這種亞克力樹脂制作的薄膜傳感器用于檢測γ射線。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】在商店櫥窗、廣告牌、家具用品等常見的物品中我們經(jīng)常可以看到一種代替玻璃的透明有機(jī)合成材料——亞克力材料。作為一種具有良好的透光性、耐久性、耐沖擊性、耐候性以及價(jià)格便宜的塑料，亞克力材料擁有比普通塑料和玻璃更強(qiáng)大的性能，已經(jīng)在現(xiàn)代人的日常生活中獲得了廣泛的應(yīng)用。而中國科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)又為這種被譽(yù)為“塑料皇后”的材料添加了一種新的用途——檢測γ射線。
γ射線是原子核能級躍遷蛻變時(shí)釋放出的射線，也是核輻射產(chǎn)生的四種主要射線種類之一。γ射線波長短于0.2埃的電磁波，攜帶著極大的能量，而且穿透力很強(qiáng)。就單個(gè)伽馬射線光子而言，它比一百萬個(gè)普通可見光子加起來的能量還要大，足以改變?nèi)祟惖腄NA，會(huì)對人類造成致命的傷害。因此γ射線檢測是核輻射防護(hù)的重要措施。
目前常用的γ射線檢測方式是基于γ射線的電離輻射效應(yīng)，利用發(fā)生電離的氣體或固體、光電倍增管和電子儀器組成的設(shè)備進(jìn)行檢測。中國科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種亞克力樹脂在γ射線的輻射下可以定量釋放酸性物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種利用這種亞克力樹脂制作的薄膜傳感器用于檢測γ射線。
研究人員將一種對酸堿性敏感、但是輻照條件下穩(wěn)定的喹啉類藍(lán)色熒光分子包埋到亞克力樹脂薄膜中。當(dāng)亞克力樹脂薄膜受到γ射線輻照，釋放出酸性物質(zhì)，該藍(lán)色熒光分子就會(huì)發(fā)出紅光。并且隨著γ射線輻射劑量增加，紅光逐漸加強(qiáng)，而藍(lán)光逐漸減弱。通過收據(jù)數(shù)據(jù)并計(jì)算，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)兩處熒光強(qiáng)度的比值在較大的γ射線輻射劑量范圍內(nèi)符合線型關(guān)系，因此可以通過薄膜熒光顏色變化直接判斷輻射劑量的大小。
這種檢測方法直接利用亞克力樹脂材料，不需要其他輔助的電子元器件，不僅價(jià)格便宜、使用方便，還不用擔(dān)心傳感器會(huì)被高劑量的輻射損壞。能夠以噸為單位量產(chǎn)意味著這種材一次性可以大規(guī)模應(yīng)用。而且γ射線的輻射劑量通過顏色顯示，可以利用光譜等遠(yuǎn)程方式進(jìn)行讀取，特別適用于重大核泄漏事件。不需要人工進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行檢測，只需要通過無人機(jī)空投并機(jī)載激光進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測就可以獲取輻射源附近的核輻射分布信息，不會(huì)造成檢測人員的傷亡。
亞克力樹脂薄膜檢測法具有極大的應(yīng)用前景，一旦投入實(shí)用，在大大降低γ射線檢測成本的同時(shí)，也將給輻射檢測行業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響。
資料來源：科學(xué)網(wǎng)
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