Discovery สามารถช่วยในการตรวจจับภัยคุกคามนิวเคลียร์

Mind-Boggling Discovery Under Giza Plateau, This Completely Defies Belief! (มิถุนายน 2019).

Anonim

ความมั่นคงแห่งชาติ: วลีดังก้องเหมือนเสียงกลองในปัจจุบัน

ตัวอย่างเช่นในช่วงปี พ.ศ. 2560 กระทรวงความมั่นคงแห่งมาตุภูมิได้ระบุลำดับความสำคัญไว้ที่ 103.9 ล้านดอลลาร์สำหรับอุปกรณ์ตรวจจับรังสีและนิวเคลียร์เพื่อให้พอร์ตการเดินเรือของสหรัฐฯมีความปลอดภัยและการตรวจจับและกามสารกัมมันตภาพรังสีหรือนิวเคลียร์ วัสดุ."

ทีมที่นำโดย Swastik Kar และ Yung Joon Jung ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าวได้ Kar, Phógiáosưในภาควิชาฟิสิกส์กล่าวว่า "เครื่องตรวจจับของเราสามารถเปลี่ยนลักษณะและความถูกต้องของการตรวจจับภัยคุกคามนิวเคลียร์ภายในประเทศหรือต่างประเทศได้อย่างมาก"

นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความคล่องตัวในการใช้วิทยุทางการแพทย์รวมทั้งการรักษาด้วยรังสีและการวินิจฉัยการสแกนเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจติดตามยานพาหนะที่ไม่มีกำลังใจในการทำแผนที่และการตรวจสอบพื้นที่ที่ปนเปื้อนเมื่อเกิดภัยพิบัติและปฏิวัติการถ่ายภาพรังสีในการสำรวจอวกาศ

ทำจากคาร์บอนนาโนคาร์บอนและ graphene เครื่องตรวจจับของนักวิจัยจะมีขนาดใหญ่เกินกว่าที่มีอยู่ในความไวต่อการสัมผัสกับอนุภาคประจุขนาดเล็ก ๆ ความต้องการพลังงานต่ำและต้นทุนต่ำ

ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความปลอดภัย

การแผ่รังสีทั้งหมดไม่เป็นอันตรายและแม้กระทั่งประเภทที่อาจขึ้นอยู่กับปริมาณและระยะเวลาที่สัมผัส คำว่า "รังสี" หมายถึงการปล่อยและการแพร่กระจายของพลังงานในรูปแบบของคลื่นหรืออนุภาค มีหลายแหล่งรวมทั้งดวงอาทิตย์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นไมโครเวฟและโทรศัพท์มือถือแสงที่มองเห็นรังสีเอกซ์คลื่นแกมมาคลื่นจักรวาลและการแยกตัวของนิวเคลียร์ซึ่งเป็นสิ่งที่ผลิตพลังงานในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

รังสีที่เป็นอันตรายส่วนใหญ่เป็น "รังสีไอออไนซ์" ซึ่งมีพลังงานเพียงพอในการขจัดอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรรอบ ๆ อะตอมทำให้พวกมันกลายเป็นไอออน

เป็นอนุภาคที่มีประจุหรือไอออนที่เครื่องตรวจจับจะรับและวัดปริมาณซึ่งจะเผยให้เห็นความเข้มของรังสี เครื่องตรวจจับส่วนใหญ่ในปัจจุบันไม่เพียง แต่มีขนาดใหญ่พลังหิวและราคาแพงเท่านั้นพวกเขายังไม่สามารถรับไอออนของไอออนได้ต่ำมาก เครื่องตรวจจับของ Kar และ Yung Joon ตรงกันข้ามมีความรู้สึกไวมากจึงสามารถรับอนุภาคที่มีประจุเพียงตัวเดียวได้

Yung Joon, รองศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและอุตสาหการกล่าวว่า "เครื่องตรวจจับของเรามีขนาดเล็กมากและมีความสำคัญมากขึ้นในแง่ของขนาดของสัญญาณที่พวกเขาสามารถตรวจจับได้" "เราสามารถตรวจจับไอออนได้หนึ่งขีดขีด จำกัด ขั้นพื้นฐานถ้าคุณสามารถตรวจจับไอออนได้จากนั้นคุณจะสามารถตรวจจับทุกสิ่งที่ใหญ่กว่าได้"

พิจารณาผู้คุ้มกันชายแดนแห่งศุลกากรสหรัฐฯ Kar กล่าว เขากำลังใช้เคาน์เตอร์ Geiger เพื่อสแกนหาวัสดุนิวเคลียร์ในเรือบรรทุกสินค้า วัสดุดังกล่าวอาจถูกซ่อนอยู่ภายในภาชนะนำทำให้ระดับรังสีรั่วออกมาต่ำเกินไปสำหรับตัวนับของ Geiger เพื่อตรวจจับหรือยามอาจห่างจากแหล่งกำเนิด 100 เมตรทำให้ความเข้มของรังสีลดลงก่อนที่จะมาถึงเครื่องตรวจจับ. "นั่นหมายความว่ายามไม่เพียง แต่ไม่สามารถตรวจจับการรั่วไหลได้ แต่ยังมีการสัมผัสกับรังสีในระดับที่ไม่รู้จัก" Kar กล่าว "การใช้เทคโนโลยีของเรายามรักษาความปลอดภัยสามารถตรวจจับแหล่งที่ซ่อนอยู่จากระยะไกลที่ปลอดภัยหรือแม้แต่กับเสียงพึมพำ"

การพัฒนาสหวิทยาการ

เครื่องตรวจจับอัลตราซาวด์ได้รับการพัฒนาขึ้นจากการเป็นสหวิทยาการที่ไม่ซ้ำกันระหว่าง Kar และ Yung Joon ผู้ซึ่งทำงานร่วมกันมานานกว่า 10 ปี "เราจะไม่ได้ทำการค้นพบครั้งนี้โดยปราศจากการมีส่วนร่วมของเราทุกคน" นายยูงจุนกล่าว

ความเชี่ยวชาญของยูงจุนคือการผลิตคาร์บอนนาโน เขาทำงานร่วมกับกราไฟท์ซึ่งเป็นแหนบคาร์บอนที่อัดแน่นแน่นหนามากกว่าเหล็กและคาร์บอนนาโนทิวส์แผ่น graphene หลอมลงในหลอดกลวงที่มีผนังหนาเพียงอะตอม 1 อะตอม

Kar เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์พื้นฐานของท่อนาโนคาร์บอนและวัสดุอื่น ๆ รวมถึงสมบัติเชิงกลควอนตัมที่อธิบายถึงความเป็นตัวนำไฟฟ้าของพวกเขา

"เมื่ออนุภาคที่มีประจุอยู่บนพื้นผิวของวัสดุวัสดุจะได้รับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมัน" คาร์กล่าว อนุภาคมีผลต่อพื้นผิว แต่ส่วนที่เหลือของวัสดุยังคงเดิม เกี่ยวกับท่อนาโนคาร์บอนซึ่งเป็นวัสดุพื้นผิวเพียงอย่างเดียวเนื่องจากผนังบาง ๆ ของพวกเขามีความบางมากทำให้อนุภาคมีการเปลี่ยนแปลงความเป็นตัวนำไฟฟ้าทั้งหมดของวัสดุ "ดังนั้นผลกระทบของอนุภาคจึงกลายเป็นสิ่งที่สามารถวัดได้มากขึ้น" Kar กล่าว

Ji Hao, PhD'17 นักศึกษาวิศวกรรมเครื่องกลในห้องปฏิบัติการของ Yung Joon ได้ค้นพบความไวของสารคาร์บอนนาโนคาร์บอนต่ออนุภาคประจุไฟฟ้าโดยบังเอิญขณะทดสอบ nanotubes ภายในเครื่องวัดสูญญากาศ เขารู้สึกทึ่งกับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าของนาโนบัดเมื่อเขาเปิดและปิดเครื่องวัด "เขาคิดว่าเขามีวงจรผิดปกติที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลง" Kar กล่าว "เขาไม่รู้ว่าช่วงเวลาที่ปล่อยไอออนออกมาจากเครื่องวัดอาจส่งผลต่อสมบัติทางไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอนเชื่อหรือไม่ว่าตอนแรกเขาพยายามอย่างหนักเพื่อกำจัดการเปลี่ยนแปลง"

ทั้งสองคนกำลังพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องตรวจจับคู่นี้เน้นการสร้างเครื่องตรวจจับต้นแบบสำหรับรังสีประเภทต่างๆที่เกี่ยวข้องกับสาขาวิชาเฉพาะอย่างเช่นรังสีเอกซ์และอนุภาคเบต้า ในกระบวนการนี้พวกเขากำลังสำรวจการประดิษฐ์ของพวกเขาด้วยการได้รับรางวัลจาก National Science Foundation "นี่จะช่วยให้เราสามารถระบุลูกค้าที่มีศักยภาพสำหรับผลิตภัณฑ์ใด ๆ ที่เราอาจสร้างได้" Kar กล่าว

เพิ่ม Yung Joon: "เป้าหมายของเราคือการเรียนรู้ประเภทของการวัดแต่ละเวทีที่เฉพาะเจาะจงต้องการ"

menu
menu