Už žirnį mažesnis VU fizikų jutiklis gali tiksliai aptikti radiaciją ir nustatyti jos šaltinio vietą

Vilniaus universiteto fizikai sukūrė radiaciją tiksliai aptinkantį jutiklį

Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto mokslininkai sukūrė jutiklį, kuris geba tiksliai aptikti radiaciją, jos šaltinius, nustatyti jų intensyvumą ir vietą. Prietaisą sukūrė Fotonikos ir nanotechnologijų instituto Fotoelektrinių reiškinių tyrimų grupės fizikai.

Šis jutiklis skirtas radiacijos dozėms matuoti. Jis gali registruoti tiek labai mažas, tiek milžiniškas radiacijos dozes, aptinkamas pramonėje ar branduolinių avarijų metu.

Mokslininkų teigimu, prietaisas veikia labai plačiame intervale – nuo kelių grėjų iki megagrėjų. Tai reiškia, kad jis gali būti naudingas skirtingose situacijose: nuo laboratorinių tyrimų iki ekstremalių radiacinės saugos scenarijų.

Už žirnį mažesnis jutiklis sudarytas iš trijų sluoksnių

VU profesorius Tomas Čeponis paaiškina, kad jutiklis yra mažesnis už žirnį. Nepaisant mažo dydžio, jo struktūra yra sudėtinga ir leidžia gauti skirtingą informaciją apie radiacijos poveikį.

„Už žirnį mažesnis jutiklis yra sudarytas iš trijų sluoksnių. Kiekvienas sluoksnis teikia skirtingą informaciją ir vienas kitą papildo. Skirtinga spinduliuotė šiuos tris jutiklio sluoksnius paveikia skirtingai“, – sako T. Čeponis.

Būtent ši triguba struktūra leidžia ne tik fiksuoti radiacijos buvimą, bet ir geriau suprasti jos pobūdį. Skirtingi sluoksniai reaguoja nevienodai, todėl jų signalų visuma suteikia išsamesnį vaizdą apie apšvitą.

Trigubos struktūros jutiklis matuoja radiaciją pagal medžiagose vykstančius pokyčius

Trigubos struktūros dozimetrijos jutiklis ir jo nuskaitymo įrenginys matuoja radiaciją pagal specifinius pokyčius jutiklio medžiagose. Tokius radiacijos sukeltus pokyčius VU mokslininkai tiria jau ilgą laiką.

„Siekiame paaiškinti fizikinius reiškinius, radiacijos poveikį ir sukeltus defektus puslaidininkiuose. Sukaupę žinių pastebime, ką galime praktiškai pritaikyti, toliau atliekame mokslinius tyrimus, patys kuriame prietaisų prototipus“, – pasakoja T. Čeponis.

Šis darbas rodo, kaip fundamentiniai fizikos tyrimai gali virsti praktiniu prietaisu. Mokslininkai pirmiausia analizuoja radiacijos poveikį medžiagoms, o vėliau tas žinias pritaiko kuriant realiai naudojamus jutiklius.

Įrenginys gali būti naudojamas laboratorijose, branduolinėse elektrinėse ir civilinėje saugoje

Pasak VU fizikų, sukurtą įrenginį galima naudoti mokslinėse laboratorijose, kur vykdomi aukštų energijų eksperimentai. Tokiose aplinkose tikslus radiacijos dozės matavimas yra būtinas tiek tyrimų kokybei, tiek saugumui.

Jutiklis taip pat gali būti taikomas radioaktyvumo kontrolei branduolinėse elektrinėse. Tokiose vietose svarbu ne tik aptikti radiaciją, bet ir suprasti jos intensyvumą bei galimą šaltinio vietą.

Prietaisas gali būti naudingas ir branduolinių avarijų vietose, pramonėje ar civilinės saugos reikmėms. Jo gebėjimas veikti plačiame dozių intervale leidžia jį pritaikyti labai skirtingoms užduotims.

Radiaciją būtų galima tirti nuotoliniu būdu naudojant dronus

VU mokslininkai nurodo, kad jutiklis gali veikti ir nuotoliniu būdu. Tai atveria galimybę jį naudoti kartu su dronais, kai reikia ištirti pavojingą teritoriją nerizikuojant žmonių sveikata.

Tokiu atveju dronas galėtų nugabenti jutiklį į radiacijos paveiktą zoną. Prietaisas leistų saugiai ir operatyviai įvertinti aplinką, nustatyti radiacijos kryptį, šaltinio intensyvumą ir atstumą iki jo.

„Galima nustatyti, kokio tipo spinduliuotė vyrauja aplinkoje, kaip jutiklis buvo apšvitintas. Jis gali fiksuoti labai platų radiacijos dozių ir intensyvumų intervalą, realiuoju laiku tiksliai nustatyti, iš kurios krypties sklinda spinduliuotė, ir apskaičiuoti atstumą iki radiacijos šaltinio“, – sako T. Čeponis.

VU mokslininkų ankstesnis prietaisas jau naudojamas CERN

Šio prietaiso pirmtakas taip pat buvo sukurtas Vilniaus universiteto mokslininkų. Jo paskirtis – jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio medžiagai įvertinimas ir dozimetrija.

Ankstesniam prietaisui vadovavo profesorius Eugenijus Gaubas. Šis įrenginys yra įdiegtas ir naudojamas Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijoje CERN.

Tai svarbus VU fizikų kompetencijos įvertinimas tarptautinėje mokslo aplinkoje. CERN naudojama technologija rodo, kad universitete kuriami sprendimai gali būti reikalingi aukščiausio lygio moksliniuose tyrimuose.

Naujas jutiklis patentuotas 2025 metais

Trigubos struktūros dozimetrijos jutiklis ir jo nuskaitymo įrenginys buvo patentuoti 2025 metais. Oficialus išradimo pavadinimas anglų kalba – „Oriented triplex sensor and method of identification of the radiation source location and its dosimeter“.

Jutiklis sudarytas iš scintiliatoriaus, organinio EPR, arba elektronų sukinių rezonanso, jutiklio ir puslaidininkinio fotosensoriaus sluoksnių. Kiekvieno sluoksnio signalus paeiliui nuskaito specialiai tam sukurtas įrenginys.

Tokia struktūra leidžia sujungti skirtingus matavimo principus. Kombinuota signalų analizė padeda įvertinti apšvitos dozę ir spinduliuotės spektrą.

Signalai nuskaitomi lazeriais, šviesolaidžiu, spektrofotometru ir EPR spektrometru

T. Čeponis paaiškina, kad lazerinė spinduliuotė apšviečia scintiliatorių – medžiagą, kuri pradeda šviesti veikiama jonizuojančiosios spinduliuotės. Gautas signalas surenkamas šviesolaidžiu ir užregistruojamas spektrofotometru.

Puslaidininkinis fotosensorius žadinamas kitos lazerinės spinduliuotės. Tuomet išmatuojamas jo mikrobangų atsakas.

Organinio jutiklio signalas nuskaitomas EPR spektrometru. Būtent šių skirtingų signalų analizė leidžia nustatyti radiacijos dozę ir spinduliuotės spektrą.

Už išradimą VU mokslininkams skirtas rektoriaus apdovanojimas

Už šį išradimą profesoriui E. Gaubui, profesoriui T. Čeponiui, mokslo darbuotojui dr. Laimonui Deveikiui, mokslo darbuotojui dr. Jevgenijui Pavlovui ir vyresniajam mokslo darbuotojui docentui Vytautui Rumbauskui skirtas VU rektoriaus apdovanojimas.

Mokslininkai įvertinti už reikšmingus mokslo pasiekimus geriausio taikomojo darbo kategorijoje. Šis apdovanojimas pabrėžia, kad išradimas turi ne tik akademinę, bet ir praktinę vertę.

Radiacijos aptikimo technologijos gali būti svarbios mokslui, energetikai, pramonei ir civilinei saugai. VU fizikų sukurtas jutiklis rodo, kad Lietuvoje kuriami sprendimai gali būti pritaikomi ten, kur reikia tikslumo, patikimumo ir saugaus veikimo pavojingomis sąlygomis.

Daugiau informacijos

Liudmila Januškevičienė
Viešosios komunikacijos projektų vadovė
Vilniaus universitetas
Komunikacijos ir rinkodaros skyrius
Tel. +370 601 17080
El. p. liudmila.januskeviciene@cr.vu.lt