روند نوظهور در دستگاه های سنجشی قابل حمل Neutron

Key Trends Shaping Portable Devices

مینیاتورسازی و تکنولوژی های قابل تحمل

مینیاتوراسیون قابل مشاهده ترین روند است. مهندسین طیف سنج را به اندازه یک گوشی هوشمند یا حتی یک نشان شوک مچ پا کاهش می دهند. [] طیف سنج های نوترونی قابل تحمل اجازه می دهند که تقارن شخصی مداوم در نیروگاه های هسته ای، کاهش طیف وسیعی از سایت ها و آزمایشگاه های رادیوگرافیک (FLT:0: Multi-Sensor Personal Neutro [x1] باید یک دستگاه کوچک (F2) را با استفاده از طریق یک دستگاه های کوچک (FLTI) تولید کنند.

پردازش داده های پیشرفته و Wireless Connectivity

طیف سنج های نوترونی قابل حمل در حال حاضر شامل میکروکنترلرهای قدرتمند و پردازنده های سیگنال دیجیتال است. [] الگوریتم های On-board تبعیض پالس، کالیبراسیون انرژی، و انحراف طیفی را از آشکارسازهای متعدد می توانند داده ها را از طریق Wi-Fi، سلول و یا شبکه های طیف گسترده ای از LoLT به سرورهای ابر انتقال دهند.این اتصال نظارت از راه دور، هشدار های خودکار و ترکیب داده ها را از چندین آشکارسازها فعال می کند.

ادغام با هوش مصنوعی

دستگاه های طیف سنج مدرن شروع به استفاده از یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل خودکار می کنند.[۵] شبکه های عصبی می توانند منابع نوترونی را شناسایی کنند (به عنوان مثال، Am-Be، PuBe یا Cf-۲۵۲) از داده های پالس خام با دقت بالا، آنها همچنین می توانند طیف نوترونی گاما را بهبود بخشند و نیاز به تفسیر انسان را کاهش دهند.

Multi-Functionality: ترکیب Neutron و Gamma detection

بسیاری از ابزارهای قابل حمل در حال حاضر هر دو اشعه نوترونی و گاما را به طور همزمان اندازه گیری می کنند. آشکارسازهای دوگانه مانند CLYC اسکلاتورها به طور ذاتی بین دو ذره تبعیض قائل هستند، که طیف میدان مخلوط کامل در یک دستگاه را فراهم می کند، این قابلیت تعداد ابزارهای مورد نیاز در این زمینه را کاهش می دهد و جمع آوری داده های ترکیبی به ویژه برای امنیت هسته ای ارزشمند است، که در آن هر دو امضا و گاما ممکن است مواد هسته ای خاصی را نشان دهند.

برنامه های کاربردی در سراسر بخش

قدرت هسته ای و حذف

طیف سنج های نوترونی قابل حمل در سایت های راکتور برای نظارت بر منطقه روزمره، عملیات سوخت دهی مجدد و مشخصات زباله استفاده می شود.آنها کمک می کنند تا تأیید کنند که سطوح شار نوترون در محدوده امن قرار دارند و منابع غیر منتظره را شناسایی می کنند.در طول حذف، دستگاه های دستی اجازه می دهند تا کارگران آلودگی را در مخازن، لوله ها و بتن نقشه برداری کنند.

فیزیک پزشکی و رادیوتراپی

در پرتوولوژی، شتاب دهنده های خطی با انرژی بالا، نوروترون های فوتون را تولید می کنند که می توانند دوز ناخواسته را به بیماران و کارکنان ارائه دهند. طیف سنج های قابل حمل طیف نوترونی را در داخل کابینت های درمان اندازه گیری می کنند تا در هنگام درمان محافظت و نظارت بر قرار گرفتن در معرض ثانویه، آنها همچنین برای اطمینان کیفیت از امکانات جذب نوترونی بوون (BNCT) استفاده می شوند.

امنیت داخلی و کنترل مرزی

طیف سنج های نوترونی قابل حمل برای شناسایی مواد هسته ای غیرقانونی ضروری هستند.واحد های دستی توسط افسران گمرک برای بازرسی ظروف محموله، وسایل نقلیه و عابران پیاده استفاده می شود.توانایی اندازه گیری طیف انرژی کمک می کند تا منابع بی ضرر نوترونی را تشخیص دهد (به عنوان مثال،californium-۲۵۲ مورد استفاده در روغن) از ابزارهای پیشرفته با ابزارهای GPS و داده های مسدود شده در تشخیص و بازرسی.

تحقیق و آموزش

محققان از طیف سنج های قابل حمل برای نظارت بر نوترون زیست محیطی ( پرتوهای کیهانی، پس زمینه)، علوم فضایی (محوزه آلبدو نوترونی)، و آزمایش های فیزیک هسته ای استفاده می کنند.هزینه پایین و سهولت استفاده آنها برای آزمایشگاه های دانشگاهی که اصول تشخیص اشعه را تدریس می کنند، ارزشمند است.

چالش ها و محدودیت های فعلی

علی رغم پیشرفت، طیف سنج نوترون قابل حمل با موانع مواجه می شود. دستیابی به وضوح انرژی بالا [۵] در یک دستگاه کوچک همچنان دشوار است - اکثر طیف سنج های قابل حمل دارای وضوح قابل مقایسه با ۱۰-۲۰٪ در 2.5 MeV هستند، در حالی که ابزار آزمایشگاهی می تواند از طریق استفاده از ۲-۳-۲.۳-۲.۳-۲٪ از قابلیت های پیشرفته ی بازیافت، همچنین با اندازه کاهش یابد.

آینده چشم انداز آینده

نسل بعدی طیف سنج های نوترونی قابل حمل احتمالا با اینترنت اشیا (IoT) ادغام می شوند، ایجاد شبکه های سنسور های هوشمند که می توانند داده ها و پاسخ های هماهنگ را به اشتراک بگذارند، علم مواد حتی شتاب دهنده های کارآمد تر را نیز شامل می شود، مانند نانوگرافیک های تک و چارچوب های استاندارد سازی (MOFs) ممکن است طرح های چند لایه ای را برای جذب اطلاعات انرژی از طریق تکنیک های تولید سریع افزایش دهند، روند مشاهده و تجزیه و تحلیل های ساده و تحلیل های نمونه گیری دقیق را کاهش دهند.

توسعه های کلیدی برای Watch

• مواد شناسایی کننده: Perovskite مقیاس پذیران، آشکارسازهای الماس، و فیلم های نیتید بوررون غنی.
• پردازش مستقیم: آرایه های قابل برنامه ریزی درب (FPGAs) برای تجزیه و تحلیل شکل پالس در زمان واقعی.
• شبکه های کم عمق (LPWAN) برای انتقال داده های طولانی مدت و مناسب باتری.
• استاندارد سازی: اتخاذ فرمت های داده باز و پروتکل های همکاری (به عنوان مثال ANSI N42.42).
• پشتیبانی از شتاب: به روز رسانی راهنمایی از آژانس هایی مانند آژانس بین المللی انرژی اتمی در طیف قابل حمل برای امنیت هسته ای.

نتیجه گیری

طیف قابل حمل نوترونی از کنجکاوی آزمایشگاهی به یک ابزار عملی برای ایمنی، امنیت و علم حرکت کرده است. رانده شده توسط نوآوری در مواد، مینیاتوراسیون و پردازش داده ها، این دستگاه ها کوچکتر، باهوش تر و توانمندتر می شوند در حالی که چالش ها باقی می مانند، روند شرح داده شده در اینجا به آینده که طیف سنج های نوترونی به عنوان ضدگر معمولی هستند، ارائه اطلاعات ضروری در این تکنولوژی پایان، و استفاده از مهندسان.