Un nuovo tipo di rilevatore portatile per tutti i tipi di radiazioni ionizzanti migliora la sicurezza delle radiazioni
L'Università di Jyväskylä (Finlandia), in collaborazione con l'Autorità finlandese per la sicurezza nucleare e le radiazioni (STUK), ha sviluppato un nuovo tipo di rilevatore di radiazioni portatile multifunzione in grado di rilevare in modo completo tutti i tipi di radiazioni ionizzanti. Il dispositivo può essere utilizzato da operatori del settore industriale e medico, autorità di regolamentazione, dall'industria nucleare, dai soccorritori e da personale militare. La tecnologia è stata brevettata ed è attualmente in fase di valutazione per la commercializzazione.
Il rivelatore di radiazioni multiuso sviluppato può essere paragonato al coltellino svizzero, che racchiude un'ampia gamma di strumenti per molteplici usi in un piccolo contenitore. L'articolo è pubblicato sulla rivista Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Sezione A: Acceleratori, Spettrometri, Rivelatori e Apparecchiature Associate .
"Il rilevatore ha capacità di misurazione versatili", afferma il consulente principale Kari Peräjärvi dell'Autorità finlandese per la sicurezza nucleare e le radiazioni (STUK), che è anche professore di pratica nel campo della ricerca sulla sicurezza delle radiazioni presso l'Università di Jyväskylä.
"Consente di generare una consapevolezza situazionale completa in una situazione sconosciuta in tempi rapidissimi, migliorando la sicurezza. Le dimensioni ridotte e la possibilità di effettuare diverse misurazioni delle radiazioni semplificano il lavoro sul campo, soprattutto quando non è necessario trasportare diversi rilevatori."
Il rilevatore misura tutti i tipi di radiazioni ionizzanti
Le radiazioni ionizzanti sono radiazioni ad alta energia, sufficienti a separare direttamente o indirettamente un elettrone da un atomo. Esistono quattro tipi di radiazioni ionizzanti: le radiazioni alfa, costituite da nuclei di elio, le radiazioni beta, composte da elettroni o positroni, i raggi X e i raggi gamma elettromagnetici e le radiazioni neutroniche. Il nuovo rivelatore rileva tutti questi tipi di radiazioni.
"La capacità di determinare le radiazioni alfa e beta consente di misurare la contaminazione radioattiva su una varietà di superfici", spiega il ricercatore di dottorato Ville Bogdanoff dell'Università di Jyväskylä. "Può essere utilizzata per rilevare perdite di sorgenti di radiazioni o schizzi di sostanze radioattive liquide sulle superfici. Ad esempio, è possibile analizzare campioni di pulizia in condizioni di campo."
Nel caso di raggi gamma altamente penetranti, il dispositivo è in grado di rilevare e direzionare il materiale che emette raggi gamma. La capacità di rilevamento direzionale è una caratteristica completamente nuova per rivelatori di queste dimensioni. La sensibilità direzionale è particolarmente utile in situazioni sconosciute, durante ispezioni da parte delle autorità o per rilevare tentativi di contrabbando di sorgenti radioattive. Inoltre, il rivelatore può rilevare la presenza di neutroni neutri direttamente e indirettamente.
"La possibilità di misurare la radiazione neutronica è necessaria per rilevare materiale nucleare contenente plutonio", afferma Bogdanoff. "Consentirà anche una caratterizzazione più precisa delle sorgenti di neutroni."
Cinque rilevatori in un unico piccolo e leggero pacchetto
Il rivelatore multiuso utilizza la tecnologia Phoswich multistrato e l'elettronica digitale integrata. La tecnologia Phoswich combina otticamente diversi tipi di materiali di scintillazione. Ogni strato di scintillazione funge da rivelatore di radiazioni indipendente.
"Il rivelatore è costituito da cinque diversi tipi e spessori di strati di scintillazione, disposti in un ordine definito con precisione", afferma Bogdanoff. "Ciò significa che il rivelatore multiuso integra cinque rivelatori di radiazioni in un unico dispositivo."
La tecnologia Phoswich consente inoltre l'utilizzo di componenti elettronici più semplici, rendendo il rivelatore estremamente compatto.
"Il prototipo del rivelatore pesa meno di due chilogrammi", afferma Peräjärvi. "Potrebbe essere ulteriormente alleggerito e ridotto nelle dimensioni, ad esempio, sostituendolo con un fotomoltiplicatore al silicio."
Nuova tecnologia da brevettare e commercializzare
La tecnologia Phoswich consente inoltre un'ampia gamma di soluzioni scalabili e modulari per diverse applicazioni. In futuro, la tecnologia Phoswich verrà utilizzata per altri tipi di rilevatori di radiazioni, come i sistemi di monitoraggio delle radiazioni a portale multiuso, fissi o rimovibili, di tipo zaino, e i veicoli aerei o terrestri con o senza pilota.
"L'Università di Jyväskylä e l'Autorità finlandese per la sicurezza nucleare e le radiazioni hanno già presentato domanda di brevetto per questa tecnologia", afferma Peräjärvi. "Il prossimo passo è trovare partner commerciali per commercializzarla . Il nostro obiettivo più ampio è sviluppare una famiglia di strumenti di rilevamento delle radiazioni più versatile. La ricerca e lo sviluppo continueranno."
Ulteriori informazioni: Ville P. Bogdanoff et al, Dispositivo portatile multiuso per l'identificazione di radionuclidi che impiega la tecnologia phoswich multistrato, Strumenti e metodi nucleari nella ricerca in fisica, Sezione A: Acceleratori, spettrometri, rilevatori e apparecchiature associate (2025). DOI: 10.1016/j.nima.2025.170437
Fornito dall'Università di Jyväskylä
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