перевод текста N RAYS SHOW WHAT X RAYS CANT. Решение используйте nлучи (тепловые или низкоэнергетические нейтроны) вместо рентгеновских лучей
 Скачать 32.5 Kb.
|
|
«N – лучи показывают то, чего рентгеновские лучи не могут» Проблема: вы тестируете взрывной болт для космического корабля «Аполлон». Если он не будет должным образом заполнен взрывчатым веществом, он не сделает свою работу по отсоединению ракетных ступеней в космосе. К сожалению, болт со свинцовой рубашкой не пропускает рентгеновские лучи. Как вы узнаете, будет ли он работать без фактического взрыва? Решение: используйте N–лучи (тепловые или низкоэнергетические нейтроны) вместо рентгеновских лучей. Рентгеновские лучи имеют ограничения. Они поглощаются такими тяжелыми элементами, как свинец, железо и уран, так что сквозь них невозможно увидеть эти материалы. С другой стороны, тепловые нейтроны ведут себя совершенно противоположным образом. Они гораздо в большем объеме поглощаются материалами с небольшим удельным весом, содержащими, например, водород, литий и бор, чем тяжелыми. Таким образом, эти два метода прекрасно дополняют друг друга. Сейчас на помощь приходит нейтронная радиография в таких разных областях, как аэрокосмические и биологические исследования. Почему разница в поведении? Рентгеновское излучение - это электромагнитное излучение, которое ослабляется взаимодействием с внешними облаками нейтронов, вращающимися вокруг атомного ядра. Чем тяжелее элемент (т.е чем выше атомный номер), тем плотнее атомное облако, поэтому рентгеновским лучам проникнуть внутрь труднее. Однако нейтроны являются незаряженными, довольно тяжелыми частицами. Тепловые нейтроны могут проходит сквозь электронные облака относительно не затронутыми. Кроме того, они поглощаются взаимодействиями внутри ядра, которые зависят от точного строения каждого отдельного ядра, а не напрямую от атомного номера. Это свойство переменного поглощения также делает N–лучи ценными для элементов между крайними значениями высокого и низкого атомного номера. Например, кадмий имеет очень высокое затухание нейтронов; нейтроны могли бы быть полезным методом проверки кадмирования на однородность. Рентгенографически провести различие между соседними веществами, такими как железо и кобальт, элементы № 26 и № 27, было бы трудно с помощью рентгеновских лучей. Тем не менее, эти элементы и даже их различные изотопы можно отличить друг от друга, поскольку они поглощают N- лучи очень по-разному. Это самое важное в ядерной промышленности, например, где вам нужно отличить обычный Уран (Уран - 238) от обогащенного топливного материала, используемого в современных реакторах Уран - 235. Еще одним привлекательным преимуществом нейтронной радиографии в ядерной промышленности является то, что высокорадиоактивный материал может быть с легкостью рентгенографирован нейтронами. Причем без проблемного запотевания пленки, характерного для рентгенологического исследования. Это может быть сделано потому, что существуют методы обнаружения нейтронов, которые по существу нечувствительны к гамма-излучению, испускаемому радиоактивным объектом. Например, таким как источник кобальта - 60, используемый для рентгенографии или медицинской терапии, или топливный элемент реактора, который был облучен в течение некоторого времени в реакторе. Обнаружение такого нейтронного изображения обычно делается с помощью металлической фольги. Выбирают именно металл, потому что он имеет высокую склонность к тому, чтобы становиться радиоактивным при попадании тепловых нейтронов. Рентгеновские лучи или гамма-лучи, которые поражают такую фольгу, не делают ее радиоактивной, таким образом, эти излучения не будут нарушать изображение активности на фольге. Нейтральное изображение получается потому, что радиоактивность в любой точке пропорциональна количеству нейтронов, которые ее поражают. Следовательно, мы рассматриваем то место, когда объект имел высокое поглощение нейтронов. Например, как в толстой грануле радиоактивного кобальта на фотографии, очень маленькое количество нейтронов попадает на фольгу и их активность низкая. Как только активность оказывается на фольге, мы можем сделать ее видимой, поместив фольгу на фотопленку или рентгеновскую пленку, позволяя ей распадаться. В другом распространенном методе обнаружения нейтронных изображений используется обычная рентгеновская пленка, подвергнутая воздействию нейтронного пучка, с экраном преобразования в контакте с ним. Здесь мы используем нейтронные взаимодействия с такими материалами, как гадолиний, бор или литий, чтобы получить излучение, которое оказывает значительное влияние на пленку. Более быстрые результаты получаются, если порошок люминофора, такой как сульфид цинка (ZnS), смешать с соединением бора или лития. Альфа-частица заставляет люминофор излучать свет, который, в свою очередь, обнажает пленку. Этот метод сцинтилляции является самым быстрым в использовании методом обнаружения. Этот тип детектора может также использоваться для получения весьма информативных кинематографических последовательностей нейтронных изображений с тем же усилением (обычно с помощью электронной трубки – усилителя изображения) и телевизионными методами, используемыми в рентгенографии. Основное преимущество заключается в том, что движение может наблюдаться, например, во время прохождения жидкости через компонент или во время процесса литья металла в форму. Ядерные реакторы являются наиболее распространенными источниками нейтронов для нейтронной радиографии в промышленной индустрии. Также можно использовать радиоактивные материалы или ускорители в качестве источников, но количество нейтронов, доступных из них, обычно меньше. Как насчет потенциала N-лучей в медицинской и биологической области? Нейтроны, очень чувствительны к водороду, они дают возможность радиографического обнаружения богатых водородом опухолей. Нейтронные рентгенограммы способны показать точные детали органов мягких тканей, даже тех, которые находятся за костью. N - лучи являются всего лишь одним из необычных видов излучения, используемого для рентгенографии. Альфа-частицы и электроны были использованы для относительно тонких материалов. Недавняя работа с протонами показывает, что они обладают высоким контрастным преимуществом, которое может сделать их особенно полезными для некоторых специальных применений. Это расширяет арсенал излучений, используемых в рентгенографии, и обещает удивительные результаты. |