Ученые Актюбинского регионального университета имени К. Жубанова разработали мобильный спектральный комплекс весом 3 килограмма. Он позволяет регистрировать один спектр примерно за минуту, тогда как на прежнем оборудовании такая работа занимала 20-30 минут, пишет Digital Business.
Мобильный анализатор из Актобе
Проект реализовали в научном центре «Радиационная физика материалов» Актюбинского регионального университета под руководством доктора физико-математических наук Куанышбека Шункеева. Исследования в области ядерной физики ученый ведет с 1980-х годов.
Комплекс предназначен для регистрации слабых световых сигналов, которые возникают в специальных кристаллах под воздействием излучения. Эти кристаллы называются сцинтилляторами: они преобразуют энергию гамма- и рентгеновского излучения, а также ионизирующих частиц в короткие световые вспышки. Анализ таких сигналов помогает исследовать характеристики излучения и изменения физических свойств материалов после облучения.
«Ранее в исследованиях использовалось громоздкое оборудование, рассчитанное на стационарную работу. Новое устройство весит всего три килограмма. Оно измеряет один спектр примерно за минуту, тогда как прежнему аппарату на эту работу требовалось 20-30 минут. Это особенно важно при регистрации слабых сигналов, которые могут исчезать за короткое время», - отметил Шункев.
При создании комплекса основные компоненты старого оборудования адаптировали к современной измерительной системе. Некоторые необходимые детали поставили из Беларуси и Японии.
Устройство испытали на ускорителе ДЦ-60 Института ядерной физики в Астане. Кроме того, ученые проводили исследования в лаборатории в немецком Гамбурге.
В чем преимущество нашей разработки
Главное заявленное преимущество - скорость регистрации сигнала. Если прежней установке требовалось 20-30 минут, новый комплекс справляется примерно за одну минуту. Это может быть важно при исследовании слабых и быстро исчезающих сигналов, а мобильность позволяет использовать оборудование не только в стационарной лаборатории.
Такие приборы уже существуют за рубежом
Компактные спектрометры для работы с радиацией давно разрабатывают и выпускают за пределами Казахстана. Но они предназначены для разных задач, поэтому сравнивать устройства только по весу или скорости измерений некорректно.
Например, в 2016 году исследователи из южнокорейского университета Менчжи опубликовали работу «Development and Performance Characteristics of Personal Gamma Spectrometer for Radiation Monitoring Applications». В ней описан прототип персонального гамма-спектрометра массой 340 граммов, который можно подключать к мобильному устройству. Он предназначен для радиационного мониторинга окружающей среды и задач безопасности. Это лишь пример компактного спектрометра, существовавшего задолго до нынешней разработки из Актобе, но его задачи не совпадают полностью с задачами нового комплекса.
Другой пример - Thermo Scientific RIIDEye X/M, портативный прибор для обнаружения и идентификации радиоактивных изотопов. По данным поставщика, он весит около одного килограмма, способен анализировать гамма-излучение и распознавать более 100 изотопов. При сильных источниках идентификация занимает менее пяти секунд. Прибор ориентирован прежде всего на радиационную безопасность и обнаружение радиоактивных материалов.
Ни Personal-Spect, ни RIIDEye X/M нельзя считать прямыми аналогами актюбинской установки. Первый разработан для персонального радиационного мониторинга, второй - для поиска и идентификации радиоактивных источников. Актюбинский комплекс, согласно описанию разработчиков, регистрирует слабые световые сигналы и используется для исследования воздействия радиации на материалы.
Как разработку могут использовать в атомной отрасли
Сейчас ученые проводят эксперименты с рентгеновским аппаратом, производимым в Актобе, и изучают дальнейшие варианты применения комплекса. Среди перспективных направлений - исследование свойств материалов под воздействием излучения, совершенствование радиационных датчиков и разработка специальных радиационно-стойких материалов.
По мнению исследователей, разработка может найти применение при совершенствовании радиационных датчиков, приборов контроля уровня излучения и специальных радиационно-стойких материалов. Это особенно актуально для стран, строящих атомные электростанции. Также рассматривается возможность использования комплекса в международных научных проектах и его представления зарубежным исследовательским организациям.