Atomkameraet designet til at opdage skjulte strålingskilder

Det er ikke svært at opdage nuklear stråling. En Geiger Muller tæller vil normalt gøre tricket.

Disse består af et lille kammer fyldt med gas. Når en partikel med høj nok energi kommer ind i kammeret, ioniserer den gassen og skaber et regnbyge af elektroner. Et par ledende plader kan nemt samle denne bruser op og generere et af de klik, som disse detektorer er berømte for.

Det, der dog er svært, er at finde ud af, hvilken slags partikel der udløste bruseren, og hvor den kom fra. Der er forskellige måder at gøre dette på, men detektorerne har en tendens til at være enorme; tænk CERN-størrelse. Det, der er brug for, er en nøjagtig maskine, der også er bærbar.

Deltag i COCAE, et europæisk projekt til udvikling af et kamera, der er i stand til at afbilde kilder til nuklear stråling. I dag beskriver Kostas Karafasoulis ved den græske atomenergikommission i Athen og venner, hvordan deres enhed vil fungere.

Den grundlæggende idé er at rekonstruere banen for hver partikel, der rammer detektoren. Til det formål består enheden af ​​en stak af ti pixelerede cadmiumtelluridkrystaller. Hver krystal er 4x4 cm stor og placeret 10 cm fra hinanden. Så i teorien vil enhver partikel, der passerer gennem enheden, ramme flere pixels i forskellige dele af detektoren. Det er så ligetil at se, hvor det kom fra.

Bortset fra en effekt kaldet Compton scattering. Dette sker, når en røntgen- eller gammastråle rammer en elektron og sender begge karrierer i forskellige retninger, som snookerbolde. En gammastråle kan rikochettere flere gange sådan, før den endelig afgiver sin energi til et materiale.

Tricket, som COCAE håber at opnå, er at bruge matrix af cadmiumtelluridkrystaller til at måle positionen og energien af ​​den frigjorte elektron (som fortæller dig energien af ​​gammastråler), samtidig med at man holder styr på den rikochetterende gammastråle.

Selv da er det ikke muligt at sige præcis, hvor gammastrålen kom fra. Alt du kan gøre er at begrænse dens oprindelse til en kegle med en bestemt vinkel.

Der er dog en måde at gøre det bedre på: ved at genskabe banerne for flere forskellige partikler fra samme oprindelse og se, hvordan deres kegler overlapper hinanden. Regionen fortæller meget mere præcist, hvor de alle kom fra, inden for 10 grader eller deromkring, siger Karafasoulis og co.

Deres papir i dag beskriver den simulerede ydeevne af enheden, hvor de beregner dens energi og vinkelopløsning samt dets detektionseffektivitet.

Denne form for enhed har indlysende anvendelse i sikkerhedsverdenen. Evnen til nøjagtigt at identificere og lokalisere positionen af ​​radioaktive materialer kan være yderst nyttig i terrorbekæmpelsesoperationer og for toldembedsmænd.

Det ville også være nyttigt til at spore nukleare materialer, der er gået tabt og måske blandet med metalskrot.

Og selvfølgelig under atomulykker. For eksempel var et af de store problemer efter Tjernobyl at finde ud af præcis, hvad der var sket med kernen, og hvor det nukleare materiale var endt.

Så det ser ud til, at Karafasoulis og co har en brugbar idé på hånden. Det eneste, de skal gøre nu, er at bygge en.

Ref: arxiv.org/abs/1101.3881 : Simuleret ydeevne af et positionsfølsomt strålingsdetektionssystem (COCAE)

skjule