211service.com
Kärnkraftskameran designad för att upptäcka dolda strålningskällor
Det är inte svårt att upptäcka nukleär strålning. En Geiger Muller-räknare kommer vanligtvis att göra susen.
Dessa består av en liten kammare fylld med gas. När en partikel med tillräckligt hög energi kommer in i kammaren, joniserar den gasen och skapar en skur av elektroner. Ett par ledande plattor kan enkelt plocka upp den här duschen och generera ett av de klick som dessa detektorer är kända för.
Det som är svårt är dock att ta reda på vilken typ av partikel som utlöste duschen och var den kom ifrån. Det finns olika sätt att göra detta på men detektorerna tenderar att vara enorma; tänk CERN-storlek. Vad som behövs är en exakt maskin som också är portabel.
Gå in i COCAE, ett europeiskt projekt för att utveckla en kamera som kan avbilda källor till nukleär strålning. Idag beskriver Kostas Karafasoulis vid Greek Atomic Energy Commission i Aten och kompisar hur deras enhet kommer att fungera.
Grundidén är att rekonstruera banan för varje partikel som träffar detektorn. För detta ändamål består enheten av en stack med tio pixlade kadmiumtelluridkristaller. Varje kristall är 4x4 cm stor och placerad 10 cm från varandra. Så i teorin kommer alla partiklar som passerar genom enheten att träffa flera pixlar i olika delar av detektorn. Då är det enkelt att se var det kom ifrån.
Förutom en effekt som kallas Compton-spridning. Detta händer när en röntgen- eller gammastråle träffar en elektron och skickar båda karriärerna i olika riktningar, som snookerbollar. En gammastråle kan rikoschettera flera gånger så här innan den slutligen ger upp sin energi till ett material.
Knepet som COCAE hoppas uppnå är att använda en matris av kadmiumtelluridkristaller för att mäta positionen och energin för den frigjorda elektronen (som berättar energin för gammastrålning), samtidigt som man håller reda på den rikoschetterande gammastrålningen.
Även då är det inte möjligt att säga exakt var gammastrålningen kom ifrån. Allt du kan göra är att begränsa dess ursprung till en kon med en viss vinkel.
Det finns dock ett sätt att göra det bättre: genom att återskapa banorna för flera olika partiklar från samma ursprung och se hur deras koner överlappar varandra. Regionen berättar mycket mer exakt var de alla kom ifrån, till inom 10 grader eller så, säger Karafasoulis och co.
Deras uppsats beskriver idag den simulerade prestandan hos enheten där de räknar ut dess energi och vinkelupplösning samt dess detektionseffektivitet.
Denna typ av enhet har uppenbar tillämpning i säkerhetsvärlden. Möjligheten att noggrant identifiera och lokalisera positionen för radioaktivt material kan vara oerhört användbar i kampen mot terrorism och för tulltjänstemän.
Det skulle också vara användbart för att spåra kärnmaterial som har gått förlorat och kanske blandats med metallskrot.
Och naturligtvis under kärnkraftsolyckor. Till exempel var ett av de stora problemen efter Tjernobyl att räkna ut exakt vad som hade hänt med kärnan och var kärnmaterialet hade hamnat.
Så det ser ut som om Karafasoulis och co har en användbar idé på handen. Allt de behöver göra nu är att bygga en.
Ref: arxiv.org/abs/1101.3881 : Simulerad prestanda för ett positionskänsligt strålningsdetekteringssystem (COCAE)