Ученые Дальневосточного федерального университета при поддержке Российского научного фонда разработают керамические материалы для сверхбыстрой регистрации ионизирующего излучения. Разработка может применяться в медицинской диагностике, при досмотре багажа и грузов, радиационном контроле, а также в научном оборудовании, где требуется быстро и точно обнаруживать излучение.
Проект «Сверхбыстрые керамические сцинтилляторы для регистрации ионизирующего излучения» возглавляет научный сотрудник Научно-образовательного центра «Передовые керамические материалы» Департамента промышленной безопасности Политехнического института ДВФУ Анастасия Ворновских.
Сцинтилляторы – это материалы, которые при воздействии ионизирующего излучения начинают светиться. Детектор фиксирует возникающий свет и по полученным данным определяет параметры интенсивность и энергию радиации.
Сегодня в таких устройствах часто используют сцинтилляторы в форме монокристаллов, однако их производство требует значительных затрат энергии и ресурсов. Ученые ДВФУ предлагают альтернативу – сцинтилляторы на основе специальной керамики, которую планируется сделать более быстродействующей и эффективной при регистрации небольших доз.
«Мы хотим получить материал, который будет быстро реагировать на воздействие. Для этого добавляем в его состав ионы магния – это должно сократить время свечения и уменьшить нежелательное послесвечение. В результате разработка сможет эффективнее фиксировать небольшие дозы и быстрее передавать данные», – рассказала научный сотрудник НОЦ «Передовые керамические материалы» ДВФУ Анастасия Ворновских.
Ученые ДВФУ хотят получить материал, который быстро реагирует на излучение и так же быстро прекращает светиться после его воздействия. Это важно для систем, которым необходимо быстро обрабатывать большое количество данных. Например, быстродействующие детекторы могут использоваться в системах безопасности и контроля, чтобы увеличить скорость проверки багажа и грузов на наличие ионизирующего излучения. Еще одна перспективная область – медицинская диагностика, где важно точно регистрировать небольшие дозы излучения. Разработка также может найти применение в научном оборудовании, например в электронных микроскопах и установках, где используются ускоренные частицы.
В рамках проекта исследователи изучат, как состав и внутренняя структура керамики влияют на ее способность регистрировать излучение. Полученные результаты позволят определить, как управлять свойствами материала и какие технологии лучше всего подходят для его производства. В дальнейшем это может стать основой для развития отечественных технологий создания сверхбыстрых сцинтилляторов и высокоточных детекторов ионизирующего излучения.
Новый проект продолжает исследования ДВФУ в области сцинтилляционных керамик. Ранее Анастасия Ворновских руководила проектом РНФ «Сцинтилляционные керамики на основе гадолиний-алюминий-галлиевого граната Ce для детектирования гамма-излучения», который реализовывался в 2024-2026 годах.
В работе над проектом также участвует аспирантка четвертого года обучения ДВФУ Злата Приймак. Полученные результаты войдут в ее кандидатскую диссертацию. Исследования проводятся на базе НОЦ «Передовые керамические материалы» Департамента промышленной безопасности Политехнического института ДВФУ.