來自瓦倫西亞大學(xué)和西班牙國家研究委員會 (CSIC) 的聯(lián)合中心粒子物理研究所 (IFIC) 的一組研究人員獲得了一種緊湊型便攜式設(shè)備的專利，該設(shè)備能夠同時監(jiān)測放射性過程和核反應(yīng)中產(chǎn)生的伽馬輻射和中子。該探測器還可以測量這些具有廣泛能量范圍的輻射，并在空間上將其可視化，這可以產(chǎn)生多種應(yīng)用：從檢測核安全計劃中的放射性物質(zhì)到減輕強子治療的副作用。
該探測器的開發(fā)源于歐洲研究委員會 (ERC) 通過鞏固者資助計劃為IFIC研究員César Domingo Pardo資助的一項個基礎(chǔ)研究項目。HYMNS 項目試圖在實驗室中重現(xiàn)恒星內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)，從而研究宇宙中比鐵重的元素的形成。在這些過程中，會產(chǎn)生光子，即構(gòu)成光的粒子，以伽馬輻射的形式出現(xiàn)，也會產(chǎn)生中子，即與質(zhì)子一起構(gòu)成原子核的成分之一。
“為了減少這種中子輻射并更好地研究恒星內(nèi)部發(fā)生的核過程，我們開發(fā)了一系列先進的測量技術(shù)和儀器，能夠最大限度地減少這種中子背景，”領(lǐng)導(dǎo)該實驗的 César Domingo 解釋說，“我們很快意識到，這些技術(shù)可以應(yīng)用于核安全、港口監(jiān)控領(lǐng)域，甚至可以應(yīng)用于強子療法等醫(yī)學(xué)癌癥療法。”
該裝置由一個富含鋰同位素的特殊準(zhǔn)直器組成，可以吸收中子并防止準(zhǔn)直器本身產(chǎn)生的背景輻射。“通過在前景中使用這種準(zhǔn)直器，形成了一個針孔相機，可以以極高的精度和檢測效率制作中子輻射圖像，同時允許應(yīng)用伽馬成像技術(shù)，”César Domingo 說。
另一方面，伽馬輻射是利用電子準(zhǔn)直技術(shù)進行可視化的，有兩個檢測平面：在第一個平面，伽馬射線被散射，而在第二個平面，它被完全吸收"參與該項目的中船重工研究員Jorge Lerendegui說："通過聯(lián)合兩個平面的能量和空間信息，我們能夠重建這種伽馬輻射的空間來源。
應(yīng)用
該設(shè)備的主要應(yīng)用之一是核安全Lerendegui說："該探測器將使我們有可能識別可能指向鈾或钚的核輻射源，因為它們會發(fā)出這兩種類型的輻射。”César Domingo說："除了同時探測伽馬和中子輻射之外，在IFIC開發(fā)的設(shè)備更加緊湊和輕巧，"與其他更老、更笨重的設(shè)備有所區(qū)別，這意味著更大的便攜性，增加了這個新系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
研究人員將該設(shè)備的另一個可能應(yīng)用放在強子治療中。這種類型的治療使用質(zhì)子來治療某些類型的非常局部化的腫瘤。與使用光子的傳統(tǒng)放射療法相比，強子療法的優(yōu)勢在于，強子療法主要影響腫瘤并將對周圍健康組織的損害降至最低。
Jorge Lerendegui 說：“在質(zhì)子通往腫瘤的路徑中，會產(chǎn)生伽馬射線，可以用這個設(shè)備對其進行分析，以非常精確地了解它們的軌跡，以及它們是否真的將大部分能量沉積在腫瘤中。另一方面，也會產(chǎn)生中子，這代表了此類治療中二次劑量的主要來源。因此，監(jiān)測兩種類型的輻射將代表該領(lǐng)域的重大突破。”
