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激光驱动X射线源让核材料“无处遁形”

2015-12-29 15:50
默菲
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  内布拉斯加大学林肯分校Diocles极端光实验室的物理学家已经证实他们的非常规的基于激光的X射线机器可以提供一种新的防御核恐怖主义的手段。

  在原理验证实验中,UNL的科学家使用激光驱动的X射线源产生了一个隐藏在3英寸钢板之间比三个镍币叠起来还小的铀盘的影像。

  “第一次,我们用我们的新X射线源探测在屏蔽容器内的核材料,”Diocles实验室主任和这个项目的负责人Donald Umstadter说。

  美国国土安全部国内核探测办公室为该研究提供了资金支持。政府正在评估这一技术。

  检查员需要工具来帮助找到隐藏在厚厚的屏蔽后面或混在任何每年运往世界各地的1亿多货物集装箱里面的核材料。铀也许是最容易获得和隐藏的核材料,Umstadter说。

  研究人员表明,激光产生的X射线可以检测到比目前的检测标准所需的最小量(1公斤)还要少的铀,可以穿透比货物集装箱壁厚还要厚得多的钢板。

  激光X射线源提供了许多优点。可以像一个激光笔一样横穿一个大礼堂,该技术可以长距离发射一个细X射线束,使我们能够在货物到达港口之前进行检查。然而,它所发出的辐射水平比常规X射线低得多,使得它在工人和路人周围使用时更安全。

这个艺术效果图展示了内布拉斯加大学林肯分校(UNL)的物理学家开发的

一种新的X射线源可以怎样用于检测隐藏在钢铁集装箱内的核材料

  与以往类似的X射线源需要球场大小的场地不同,这个X射线源是便携式的,可以在半挂车卡车上移动,增加了其作为一个核现场检查工具使用的潜在可能。

  Umstadter和他的团队在2013年宣布他们已经开发出了激光驱动的X射线源,称为激光尾场加速器驱动的逆康普顿散射,或简称LWFA-ICS源。在当时,他们说,该新射线源不仅将增加物理研究所需要的高级X射线的可用性,而且它还可以用来检测隐藏或走私的核材料。从那以后,Umstadter和他的团队就已经开始着手证明该X射线机可以实现那些目的。

  “科学家们超越基础研究,发展新技术,这并不是什么不寻常的事,就像我们对我们的设备所做的那样,”他说:“然而,检测走私核材料的重大紧迫性和重要性,迫使我们不得不去更进一步成为第一个应用这种新技术的人。”

  UNL持有这种新检测方法的专利,Umstadter说。密歇根大学核工程与辐射科学系作为分包商对项目提供了数值模拟支持。

  对Umstadter和他的团队来说,该项目的下一步是提高X射线设备的性能和用它来识别被遮蔽的核材料的精度。

  Umstadter和UNL天文学和物理学助理教授Shouyuan Chen于12月15日在华盛顿特区乔治华盛顿大学举行的核应用激光驱动辐射源国际会议上介绍了他们的研究结果。描述他们的研究结果的一篇文章将发表在《核仪器和物理研究方法B》杂志的一月刊上。

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