Nanopartikler viser lovende som billige, holdbare og effektive scintillatorer

Et hold af industri- og universitetsforskere har vist, at nanopartikler med størrelser mindre end 10 nanometer - omtrent bredden af ​​en cellemembran - med succes kan inkorporeres i scintillationsenheder, der er i stand til at detektere og måle et bredt energiområde af udsendte røntgen- og gammastråler af nukleare materialer.

proof-of-concept undersøgelsen, beskrevet i Journal of Applied Physics , foreslår, at "nanokrystaller" - nanopartikler klynget sammen for at efterligne de tætpakkede krystaller, der traditionelt bruges i scintillationsanordninger - en dag kan give strålingsdetektorer, der er nemme og billige at fremstille, kan produceres hurtigt i store mængder, er mindre skrøbelige, og fanger de fleste røntgen- og gammastråleenergier, der er nødvendige for at identificere radioaktive isotoper. Tidligere undersøgelser har vist, at når røntgenstråler eller gammastråler rammer disse miniaturer, ikke-krystallinske scintillatorer, nogle atomer i dem hæves til et højere energiniveau. Disse atomer de-exciterer og afgiver deres energi som optiske fotoner i de synlige og nær-synlige områder af det elektromagnetiske spektrum. Fotonerne kan omdannes til elektriske impulser, hvilken, på tur, kan måles for at kvantificere den opdagede røntgen- og gammastråling og hjælpe med at lokalisere dens kilde.

I det seneste eksperiment, forskerne suspenderede nanopartikler af lanthanhalogenid og ceriumtribromid (fyldt i både 5 procent og 25 procent koncentrationer) i oliesyre for at skabe nanokompositscintillatorer med størrelser mellem 2-5 nanometer. Sammenlignet med computermodeller og data fra tidligere undersøgelser, nanokompositdetektorerne matchede godt i deres evne til at skelne røntgenstråler og gammastråling. Sammenlignet med et eksisterende strålingsdetektionssystem af lignende størrelse, der bruger plastik, den 25 procent fyldte nanokomposit klarede sig bedre end de 5 procent fyldte, men var stadig kun omkring halvt så effektiv. Derfor, forskerne konkluderer, at der er behov for mere arbejde for at forfine og optimere deres "nanokrystal"-system.