亚克力材料变身传感器 塑料膜也能检测核辐射
2020-09-21 15:18:37 科学网

  在商店橱窗、广告牌、家具用品等常见的物品中我们经常可以看到一种代替玻璃的透明有机合成材料——亚克力材料。作为一种具有良好的透光性、耐久性、耐冲击性、耐候性以及价格便宜的塑料,亚克力材料拥有比普通塑料和玻璃更强大的性能,已经在现代人的日常生活中获得了广泛的应用。而中国科技大学的研究团队又为这种被誉为“塑料皇后”的材料添加了一种新的用途——检测γ射线。

  γ射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,也是核辐射产生的四种主要射线种类之一。γ射线波长短于0.2埃的电磁波,携带着极大的能量,而且穿透力很强。就单个伽马射线光子而言,它比一百万个普通可见光子加起来的能量还要大,足以改变人类的DNA,会对人类造成致命的伤害。因此γ射线检测是核辐射防护的重要措施。

  目前常用的γ射线检测方式是基于γ射线的电离辐射效应,利用发生电离的气体或固体、光电倍增管和电子第一福利官方导航组成的设备进行检测。中国科技大学的研究团队发现一种亚克力树脂在γ射线的辐射下可以定量释放酸性物质。在此基础上,团队研发了一种利用这种亚克力树脂制作的薄膜传感器用于检测γ射线。

  研究人员将一种对酸碱性敏感、但是辐照条件下稳定的喹啉类蓝色荧光分子包埋到亚克力树脂薄膜中。当亚克力树脂薄膜受到γ射线辐照,释放出酸性物质,该蓝色荧光分子就会发出红光。并且随着γ射线辐射剂量增加,红光逐渐加强,而蓝光逐渐减弱。通过收据数据并计算,研究团队发现两处荧光强度的比值在较大的γ射线辐射剂量范围内符合线型关系,因此可以通过薄膜荧光颜色变化直接判断辐射剂量的大小。

  这种检测方法直接利用亚克力树脂材料,不需要其他辅助的电子元器件,不仅价格便宜、使用方便,还不用担心传感器会被高剂量的辐射损坏。能够以吨为单位量产意味着这种材一次性可以大规模应用。而且γ射线的辐射剂量通过颜色显示,可以利用光谱等远程方式进行读取,特别适用于重大核泄漏事件。不需要人工进入危险区域进行检测,只需要通过无人机空投并机载激光进行远程检测就可以获取辐射源附近的核辐射分布信息,不会造成检测人员的伤亡。

  亚克力树脂薄膜检测法具有极大的应用前景,一旦投入实用,在大大降低γ射线检测成本的同时,也将给辐射检测第一福利社区带来深远的影响。

  资料来源:科学网

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