RILEVATORI DI RADIAZIONI GAMMA AD ALTA EFFICIENZA STAMPATI IN 3D

RICERCATORI COREANI STAMPANO IN 3D RILEVATORI DI RADIAZIONI GAMMA AD ALTA EFFICIENZA

Un team di ricercatori dell’Università di Hanyang , Seoul, ha scintillatori plastici stampati in 3D in grado di rilevare le radiazioni gamma in modo altamente efficiente. Le parti stampate DLP sono state testate contro uno scintillatore disponibile in commercio, BC408, e il team ha scoperto che la loro creazione ha mostrato un tempo di decadimento simile ed efficienza di rilevazione intrinseca. I ricercatori vorrebbero ora sviluppare ulteriormente la ricerca e formulare una nuova ricetta per la resina, che crei parti ad alta densità e un’efficienza di rilevazione ancora maggiore in presenza di radiazioni gamma.


Scintillatori di plastica

Uno scintillatore è semplicemente uno strumento per rilevare e misurare le radiazioni ionizzanti. Si basa sull’effetto di eccitazione della radiazione incidente su un materiale scintillante, per cui il materiale emette luce visibile in presenza di raggi ionizzanti. Gli impulsi di luce risultanti possono essere misurati con precisione per dare un’indicazione della quantità di radiazione nelle vicinanze.

Quando si lavora con materiali che hanno un’efficienza di rilevamento inferiore, la soluzione ideale è quella di utilizzare solo una superficie più ampia in quanto ciò può compensare la perdita di luminescenza. Dopo un certo punto, questo diventa ingombrante e poco pratico, quindi si tratta di trovare una via di mezzo.

I ricercatori in passato hanno effettivamente utilizzato la stampa 3D durante la produzione di scintillatori di plastica per scopi di rilevamento delle radiazioni. Sfortunatamente, questi scintillatori raramente corrispondono alle prestazioni di quelli disponibili in commercio, con efficienze nella regione di circa il 70% se confrontate fianco a fianco. Nonostante ciò, la libertà di progettazione, le capacità multi-materiale, i risparmi di tempo e i bassi costi continuano a rendere AM degno di ricerca.


DLP per il rilevamento delle radiazioni

Il team ha iniziato formulando la ricetta speciale per la resina fotopolimerica scintillante. Hanno basato il materiale su un monomero acrilico con naftalene come solvente. Gli stessi scintillatori sono stati stampati su una stampante 3D DLP 3D ASIGA PICO2 . Una volta preparati, i campioni dovevano essere testati per il loro tempo di decadimento ed efficienza e confrontati con uno scintillatore disponibile in commercio – BC408.

Entrambi gli scintillatori sono stati esposti a una sorgente di cesio 137 per un periodo di tempo controllato, causando un raggio gamma incidente di 662keV. Le parti stampate in 3D hanno mostrato un tempo di decadimento medio di 15,6 nanosecondi, che è il tempo tra l’eccitazione iniziale e l’emissione di fotoni. Avevano anche un’efficienza di rilevazione intrinseca del 6,81%, che è la probabilità che un dato raggio gamma reagisca con il materiale e venga rilevato.

Sebbene i valori misurati possano sembrare bassi, entrambi erano strettamente allineati con lo scintillatore BC408 standard del settore. I risultati hanno portato i ricercatori a concludere che i loro parametri di resina e stampa formulati potrebbero essere utilizzati in modo affidabile per scopi di rilevamento di tempi rapidi e in ambienti con alti tassi di conteggio, il tutto racchiuso in un pacchetto economico e personalizzabile.


Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Prestazioni degli scintillatori di plastica stampati in 3D per il rilevamento dei raggi gamma “. È co-autore di Dong-geon Kim, Sangmin Lee, Junesic Park, Jaebum Son, Tae Hoon Kim, Yong Hyun Kim, Kihong Pak e Yong Kyun Kim.

La produzione additiva di sensori e rivelatori ha davvero iniziato a guadagnare terreno nella comunità accademica. Di recente, un team di ricercatori dell’Università di Washington e Sandia National Laboratories ha stampato in 3D un rilevatore di monossido di carbonio funzionante . Gli scienziati hanno decorato un mezzo sensore di ossido di grafene ridotto (rGO) con un catalizzatore semiconduttore stampato di biossido di stagno (SnO2), producendo un rivelatore che funzionava a temperatura ambiente con un tempo di risposta rapido.

Altrove, in Cina, i ricercatori hanno stampato in 3D un sensore di movimento flessibile utilizzando la tecnologia DLP di livello consumer. Il sensore indossabile era basato su un idrogel polimerico resistente e conduttivo con un insieme impressionante di proprietà meccaniche ed elettro-conduttive.

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