Infračervený laser detekuje radioaktivní materiál na dálku lavinovým průrazem  
Jak objevit ukrytý radioaktivní materiál? Nová metoda detekce radioaktivního kontrabandu využívá jev elektronového lavinového průrazu. Ten nastává, když infračervený laser ozáří prostor se vzduchem ionizovaným radioaktivním zářením. Časem by takové detektory mohly hlídat přístavy i letiště

Mohl by některý vést radioaktivní materiál? Kredit: Photocapy / Wikimedia Commons.
Mohl by některý vézt radioaktivní materiál? Kredit: Photocapy / Wikimedia Commons.

Některé jevy stojí za zmínku už jenom proto, že mají sexy název, jak v naší mateřštině, tak i ve světovém jazyku. Přesně tohle je případ jevu lavinového průrazu, anglicky „electron avalanche breakdown“. Když o tomhle poprvé uslyšíte, tak se hlavou proženou barvité představy, plné adrenalinu a destrukce. Skutečnost je samozřejmě poněkud prozaičtější, i když stále velmi pozoruhodná. K lavinovému průrazu dochází působením elektrického pole, které vyvolá značný nárůst velikosti elektrického proudu, a to i v materiálech všech běžných skupenství, které jsou jinak polovodiče nebo izolanty.

 

Robert Schwartz. Kredit: University of Maryland.
Robert Schwartz.
Kredit: University of Maryland.

Tým fyziků americké University of Maryland nedávno předvedl, že lavinový průraz není jenom sexy pojem. Založili na něm novou metodu detekce radioaktivního materiálu na dálku. S využitím infračerveného laseru na dálku vyvolají elektronový lavinový průraz v blízkosti radioaktivního materiálu, i když je stíněný. S trochou námahy prý bude tuto technologii možné nasadit v běžném provozu. Mohla by skenovat projíždějící náklaďáky či vagony anebo lodní kontejnery připlouvající do přístavů a náklad letadel.

 

Jak upozorňuje vedoucí výzkumu Robert Schwartz, tradiční metody detekce radioaktivního materiálu spoléhají na radioaktivní rozpad atomů a přímou detekci částic, které při takovém rozpadu vznikají. Kvůli tomu pochopitelně účinnost těchto metod klesá se vzdáleností od radioaktivního materiálu. Velikou výhodou detekce s lavinovým průrazem je, že funguje na slušnou dálku. Po doladění detailů by lavinový detektor měl odhalit zabalený radioaktivní materiál ze vzdálenosti odpovídající délce fotbalového hřiště.


Obohacený uran. Kredit: US DOE.
Obohacený uran. Kredit: US DOE.

Když se radioaktivní materiál rozpadá a vyzařuje částice, tak při tom ionizuje okolní vzduch. Přitom vzniká špetka volných elektronů, které se rychle váží ke kyslíku. K tomu dochází dokonce i v okolí stíněného kontejneru s radioaktivním materiálem. Když Schwartz a spol. zacílili infračervený laser na tuto oblast, tak snadno tyto elektrony zase oddělili od kyslíku a spustili tím zmíněný lavinový průraz. A ten je relativně snadno detekovatelný. Hodně přitom záleží na infračervené vlnové délce použitého laseru. Právě takový laser snadno a specificky oddělí elektrony od iontů kyslíku.

 

Když se spustí lavinový průraz ve vzduchu kolem radioaktivního materiálu, tak dojde k ionizaci vzduchu, což následně pozná detektor sledující vlastnosti procházejícího infračerveného záření. Zařízení odhalí časový průběh lavinového průrazu, ze kterého je možné odhadnout množství přítomného radioaktivního materiálu.


Autoři nové metody si pochvalují, že je velice specifická. Bez vhodného laserového pulzu radioaktivní materiál nevytvoří lavinový průraz. A stejně tak laserový pulz sám o sobě nevytvoří lavinový průraz, protože k tomu potřebuje volné elektrony vytvořené radioaktivním materiálem.


Schwartz s kolegy teď pracují se systémem, který se vejde do laboratoře. Tak do 10 let by chtěli mít detektor, který se vejde do dodávky. Kdekoliv taková dodávka zaparkuje, tak tam bude možné detekovat radioaktivní materiál. Takový nástroj by umožnil velmi důkladně monitorovat zboží v přístavech, na letištích nebo třeba na překladištích. V dnešní době jeden nikdy neví.

Video:  This short animation illustrates a new method



 

 

 

 

 

 

 

Literatura

University of Maryland 22. 3. 2019, Science Advances 5: eaav6804.

Datum: 24.03.2019
Tisk článku

Související články:

DARPA uspořádala bojovku ve Washingtonu s detektory radiace     Autor: Stanislav Mihulka (21.11.2016)
Nová technologie detekuje extrémně malé dávky chemických bojových látek     Autor: Stanislav Mihulka (20.04.2018)
Nový detektor nervových látek si postavíte z telefonu a kostek LEGO     Autor: Stanislav Mihulka (01.07.2018)



Diskuze:

Pavol Hudák,2019-03-24 09:53:58

A to je infra laser schopny prestupit celym uzavretym kontainterom?

Odpovědět


Re:

Marek Fucila,2019-03-24 14:25:45

Keď nemôže Mohamed k hore, musí hora k Mohamedovi. Laser do kontajnera nezasvieti, ale gama žiarič z kontajnera svieti von. Ak som správne pochopil čo píšu v článku, tak ten ožiarený vzduch sa pri správnom bliknutí nechodá ako priehľadný vzduch, ale odblikne naspäť ako rádioaktívne zrkadielko. :-)

Odpovědět

:)

Alexandr Kostka,2019-03-24 09:36:08

Předpokládám, že bude dost záležet na kvalitě stínění. A když jsme u toho, co ionizovaný vzduch po bouřce? nebo ionizovaný vzduch od velkých elektromotorů? Takových, jakých je v přístavu plno.. Počin zajímavý, ale pašování to zaručeně nezarazí. Nikdy ho žádné opatření nezarazilo, maximálně omezilo.. Najde se způsob jak to obejít. Počínaje nejjednodušším, že se to naloží někde, kde detektor nebude, konče podplacením personálu, který ho vypne, nebo namíří jinam.

Odpovědět


Re: :)

Otakar Ištvánfy,2019-03-27 11:46:48

Veľké elektromotory sú prakticky výhradne s kotvou nakrátko. A tie vzduch neionizujú. To skôr malé komutátorové. Ale skutočne existuje mnoho spôsobov ako systém oklamať. Napr. postriekať zopár kontajnerov mierne rádioaktívnou alebo ľahko ionizovateľnou látkou a potom sa pozerať ako colníci kmitajú.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace