从“俄罗斯方块”中汲取灵感,研究人员开发了更好的辐射检测器

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研究人员在麻省理工学院和劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)开发了一种更好的辐射探测器,受到了2011年日本福岛第一核电站的放射性同位素扩散以及乌克兰战区扎波罗热核电站可能释放辐射的持续威胁的启发。此外,核反应堆的日常运行、铀采矿加工成燃料棒以及废旧核燃料的处理也需要对放射性同位素的释放进行监测。

研究团队提出了一种基于计算的方法,设计了非常简化的传感器配置,可以准确定位分布式辐射源的方向,并通过移动传感器获取多个读数来确定源的物理位置。他们的灵感来自于广受欢迎的电脑游戏“俄罗斯方块”。

辐射通常是使用半导体材料(例如镉锌镓碲)来检测的,这些材料在受到高能辐射(如γ射线)时会产生电响应。然而,由于辐射很容易穿透物质,很难确定信号来自何方。为了解决这个问题,研究人员使用了一个被称为“遮罩”的网格,该网格在阵列上留下不同的图案,取决于辐射源的方向。同时,算法解释了每个单独探测器或像素接收到的信号的不同时间和强度,从而实现了定向信息。他们还发现,使用“俄罗斯方块”游戏中的形状组合作为探测器的形状,可以接近甚至超越大型昂贵系统的准确度。

研究人员表示,这种小型探测器在工程成本方面具有优势,并且可以有效地处理来自单个局部源或在空间中分布的多个辐射源。在伯克利实验室进行的单盲场地测试中,研究人员成功找到了放射源的方向和距离,证明了该方法的高准确性。

研究团队相信,他们开发的计算工具不仅限于特定波长的辐射,还可以用于中子或其他形式的光,如紫外线,这意味着这一方法具有更广泛的应用前景。整个研究得到了美国能源部的支持。

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