美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員最近發表了一種新方法，能夠快速檢測和測量微小樣本中的放射性。
這項技術名為低溫衰變能譜學（cryogenic decay energy spectrometry，簡稱 DES），使科學家能夠比以往更快、更準確地識別和量化放射性物質。
這一發展有望加速癌症治療、核廢料清理和反應堆燃料開發等領域的進展。
研究表明，DES 能夠在幾天內從微小樣本中提供完整的放射性資料，顯著縮短了以往需要數月的過程。
技術核心
該技術的核心是一種名為過渡邊緣傳感器（transition-edge sensor，簡稱 TES）的設備。這種先進的輻射檢測器在接近絕對零度的溫度下運行，能夠捕捉單個放射性衰變的能量特徵。
NIST 物理學家 Ryan Fitzgerald 表示：「TES 比常見的蓋革計數器或其他當前使用的檢測器更為先進。它不僅僅是點擊以指示輻射，或提供模糊的衰變能量指示，而是給我們提供了詳細的指紋。」
當放射性原子衰變時，會釋放能量。TES 吸收這些能量並發生微小的電阻變化。通過分析這些變化，研究人員可以準確識別出存在的放射性核素及其釋放的放射性量。
與傳統方法不同，DES 可以使用單一設備同時識別放射性同位素和測量其強度，顯著減少了對複雜化學處理、示蹤劑和校準材料的需求。
微小樣本的精確測量
為了進行測量，研究團隊使用了一種定制的噴墨設備，能夠噴出小於一百萬分之一克的液滴。這些液滴落在帶有納米孔的薄金箔上，吸收液體樣本。
研究人員首先使用噴墨系統測量放射性液滴的質量，然後將其乾燥，並使用 TES 設備測量其放射性。
這使他們能夠高精度地計算「質量活度」，即每單位質量的放射性，甚至能從極小的樣本中獲得準確數據。
這種方法在高風險場景中特別有價值，例如識別放射性桶中的未知內容。Fitzgerald 表示：「我們現在可以在幾天內從微小樣本中獲得完整的放射性資料，而不必再等待數月。」
TrueBq 項目
這項發展是名為 True Becquerel（TrueBq）項目的一部分。該項目以物理學家亨利·貝克勒（Henri Becquerel）命名，旨在改變放射性測量和標準化的方式。
TrueBq 將 TES 系統與高精度質量天平結合，以提供更準確和更快速的測量工作流程。它旨在改善 NIST 的一系列服務，包括校準、參考材料和測試計劃。
最終，研究人員希望能夠開發出可攜式的 DES 系統，以便在醫院、核電廠和環境場所使用。
儘管這項工作仍處於早期階段，但已標誌著在更安全、更快速和更準確的放射性監測方面邁出了重要一步。
該研究已發表在《計量學》期刊上。
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