導讀
據美國物理聯合會（AIP）官網近日報道，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的物理學家展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
背景
核電站不僅能夠經受住極度惡劣的天氣，還不會排放出溫室氣體。
導讀
據美國物理聯合會（AIP）官網近日報道，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的物理學家展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
背景
核電站不僅能夠經受住極度惡劣的天氣，還不會排放出溫室氣體。
加拿大布魯斯核電站（圖片來源：維基百科）
然而，儘管安全技術在不斷進步，但是為核電站提供燃料而運輸核材料，仍然是一個需要認真對待的嚴肅問題。
創新
近日，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的兩位物理學家保羅·約翰斯（Paul Johns）與胡安·尼諾（Juan Nino）展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
導讀
據美國物理聯合會（AIP）官網近日報道，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的物理學家展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
背景
核電站不僅能夠經受住極度惡劣的天氣，還不會排放出溫室氣體。
加拿大布魯斯核電站（圖片來源：維基百科）
然而，儘管安全技術在不斷進步，但是為核電站提供燃料而運輸核材料，仍然是一個需要認真對待的嚴肅問題。
創新
近日，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的兩位物理學家保羅·約翰斯（Paul Johns）與胡安·尼諾（Juan Nino）展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
新興的半導體傳感器可改善用於檢測和識別放射性物質的設備。（圖片來源：太平洋西北國家實驗室）
他們在美國物理聯合會這周出版的《應用物理期刊（Journal of Applied Physics）》上討論了他們的工作。
技術
約翰斯表示：“輻射探測器的最終用戶不需要物理學背景來基於輸入信號作出判斷。用於能量穩定以及通過伽馬射線譜識別放射性同位素的算法，是製造可靠實用的探測器的關鍵。傳感器可以提供更好的信號分辨率，而算法可以更精準地通知用戶他們周圍環境中的輻射源。”
目前，單個輻射探測器無法完美地適用於每一個應用場景。尺寸、信號分辨率、重量以及成本都是影響因素，所以設計一個理想的探測器已經被證明是一個重大挑戰。
約翰斯與尼諾測試了可用於室溫半導體探測器的一系列化合物，並找到了幾個主要候選對象。這種室溫半導體探測器不需要將傳感器冷卻至低溫來正常運作。在這些化合物中挑選時，論文作者們考慮了它們每一個的成本、實用性和效率。
在評估了超過60個半導體化合物候選對象之後，論文作者們得出結論：有機-無機雜化鈣鈦礦（一種主要由鈦酸鈣組成的礦物），在這些化合物中最有潛力。
導讀
據美國物理聯合會（AIP）官網近日報道，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的物理學家展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
背景
核電站不僅能夠經受住極度惡劣的天氣，還不會排放出溫室氣體。
加拿大布魯斯核電站（圖片來源：維基百科）
然而，儘管安全技術在不斷進步，但是為核電站提供燃料而運輸核材料，仍然是一個需要認真對待的嚴肅問題。
創新
近日，美國佛羅里達大學與太平洋西北國家實驗室的兩位物理學家保羅·約翰斯（Paul Johns）與胡安·尼諾（Juan Nino）展開研究，通過改善輻射探測器來加強全球核安全。據他們稱，改善輻射探測器需要找到更好的傳感器材料，並開發更智能的算法來處理信號。
新興的半導體傳感器可改善用於檢測和識別放射性物質的設備。（圖片來源：太平洋西北國家實驗室）
他們在美國物理聯合會這周出版的《應用物理期刊（Journal of Applied Physics）》上討論了他們的工作。
技術
約翰斯表示：“輻射探測器的最終用戶不需要物理學背景來基於輸入信號作出判斷。用於能量穩定以及通過伽馬射線譜識別放射性同位素的算法，是製造可靠實用的探測器的關鍵。傳感器可以提供更好的信號分辨率，而算法可以更精準地通知用戶他們周圍環境中的輻射源。”
目前，單個輻射探測器無法完美地適用於每一個應用場景。尺寸、信號分辨率、重量以及成本都是影響因素，所以設計一個理想的探測器已經被證明是一個重大挑戰。
約翰斯與尼諾測試了可用於室溫半導體探測器的一系列化合物，並找到了幾個主要候選對象。這種室溫半導體探測器不需要將傳感器冷卻至低溫來正常運作。在這些化合物中挑選時，論文作者們考慮了它們每一個的成本、實用性和效率。
在評估了超過60個半導體化合物候選對象之後，論文作者們得出結論：有機-無機雜化鈣鈦礦（一種主要由鈦酸鈣組成的礦物），在這些化合物中最有潛力。
鈣鈦礦晶體結構示意圖（圖片來源：維基百科）
雜化鈣鈦礦在僅僅幾個小時到幾天之內就可以通過溶液輕鬆地合成和生長出來，而製造傳統傳感器需要幾周或者幾個月。它們的成本效率、產量和生產率使論文作者們相信，如果穩定性能夠得到改善，這些化合物將處於室溫半導體探測器研究的最前沿。
價值
約翰斯表示：“防止放射性物質的有害用途，是全球核安全的一項重要挑戰。為執法人員和急救人員裝備最佳的輻射探測器，是檢測、識別並最終阻止放射性威脅的關鍵。”
為了防止核恐怖主義以及大規模殺傷性武器的獲取和使用，輻射傳感器必須持續更新。約翰斯與尼諾希望通過改善室溫半導體化合物來加強全球安全。
關鍵字
鈣鈦礦、半導體、傳感器
參考資料
【1】Paul Johns and Juan Nino. Room temperature semiconductor detectors for nuclear security. Journal of Applied Physics, 2019 DOI: 10.1063/1.5091805
【2】https://publishing.aip.org/publications/latest-content/technological-developments-in-radiation-detectors-enhance-global-nuclear-security/