Forskere udvikler mindre, lettere strålingsafskærmning

Forskere ved North Carolina State University har udviklet en ny teknik til afskærmning af elektronik i militær- og rumforskningsteknologi mod ioniserende stråling. Den nye tilgang er mere omkostningseffektiv end eksisterende teknikker, og den hemmelige ingrediens er ... rust.

"Vores tilgang kan bruges til at opretholde det samme niveau af strålingsafskærmning og reducere vægten med 30% eller mere, eller du kunne opretholde den samme vægt og forbedre afskærmningen med 30% eller mere - sammenlignet med de mest anvendte afskærmningsteknikker, "siger Rob Hayes, medforfatter af et papir om arbejdet og en lektor i atomteknik ved NC State. "På den ene eller anden måde, vores tilgang reducerer mængden af ​​plads, der optages ved afskærmning. "

Ioniserende stråling kan forårsage betydelige problemer for elektroniske enheder. For at beskytte mod dette, enheder, der kan blive udsat for stråling - f.eks. enheder, der bruges i rumfartøjer - har strålebeskyttelse.

Vægt er en væsentlig faktor ved design af luftfartsteknologier, og den afskærmning, der oftest findes i luftfartsindretninger, består i at sætte en aluminiumskasse omkring følsomme teknologier. Dette er blevet betragtet som den bedste afvejning mellem et skjolds vægt og den beskyttelse, det giver.

Den nye teknik bygger på at blande oxideret metalpulver — rust — til en polymer, og derefter inkorporere det i en fælles konform belægning på den relevante elektronik.

"Metaloxidpulver giver mindre afskærmning end metalpulver ville, men oxider er mindre giftige og udgør ikke elektromagnetiske udfordringer, der kan forstyrre en enheds funktion, "Siger Hayes.

"Beregninger af strålingstransport viser, at inklusion af metaloxidpulveret giver afskærmning, der kan sammenlignes med et konventionelt skjold, "siger Mike DeVanzo, en tidligere kandidatstuderende ved NC State og første forfatter på værket. "Ved lave energier, metaloxidpulveret reducerer både gammastråling til elektronikken med en faktor 300 og neutronstrålingsskaden med 225%. "

"På samme tid, belægningen er mindre omfangsrig end en afskærmningskasse, "Siger Hayes." Og i beregningssimuleringer, oxidbelægningens dårligste ydelse absorberede stadig 30% mere stråling end et konventionelt skjold af samme vægt.

"Oven i købet, oxidpartiklerne er meget billigere end den samme mængde af det rene metal, "Siger Hayes.

"Dette kan potentielt reducere behovet for konventionelle afskærmningsmaterialer på rumbaseret elektronik, "tilføjer DeVanzo, der arbejder på Lockheed Martin Space.

Forskerne fortsætter med at teste og finjustere deres afskærmningsteknik til brug i forskellige applikationer.

"Vi leder nu efter branchepartnere til at hjælpe os med at udvikle teknologien til kommerciel brug, "Siger Hayes.

Papiret, "Ioniserende strålingsafskærmende egenskaber ved metaloxidimprægnerede konforme belægninger, "er offentliggjort i tidsskriftet Strålefysik og kemi .