Forskare sätter en ny standard för att upptäcka extremt svaga spår av strålning

Halvledarindustrin spenderar miljarder dollar årligen för att skaffa och rena material

med ultralåga nivåer av strålning från mikrochips,transistorer och känsliga sensorer. Att hitta material med mycket låga nivåer av naturlig strålning är nödvändigt för vissa typer av känsliga instrument och detektorer, till exempel de som används för att söka efter ännu oupptäckta partiklar.

Radioaktiva ämnen, uran- och toriumatomer, är ofta dolda bland ädla metaller som guld och koppar. Men det är extremt svårt och opraktiskt att studera alla malmprover som bryts runt om i världen.

– Det är särskilt svårt att mäta låga nivåertorium och uran i guld, som hamnar i detektorernas elektriska komponenter. Med ny teknik kan vi övervinna detta problem och uppnå detektionsgränser på upp till 10-12."

Khaduja Haruaka, kemist vid det amerikanska energidepartementets Pacific Northwest National Laboratory

I sin kärna säger forskare att detta är som att försöka hitta en fyrklöver på ett område på cirka 40 tusen hektar.

Forskare hittar sällsynta atomer med "fyrbladiga"klöver "från ett enormt fält av vanliga atomer, som skickar prover genom en serie isoleringskammare. Dessa kamrar filtrerar först och kolliderar sedan sällsynta atomer med enkelt syre, vilket skapar en "märkt" molekyl med en unik molekylvikt, som sedan kan separeras genom storlek och laddning.

Kemister beskriver sin metod med hjälp avursprunglig metafor: om du binder en heliumballong till varje målatom av torium eller uran så att den flyter över ett hav av guldprov, kan atomerna lätt räknas. Räknaren i detta fall kommer att vara en masspektrometer.

Den centrala innovationen är kamerankollisionscell, där laddade atomer av torium och uran reagerar med syre, ökar molekylvikten och separeras från andra överlappande signaler som kan dölja deras närvaro.

Den nya tekniken hjälper kemister att få ut det mestavärldens renaste koppar, som är en nyckelkomponent i känsliga fysiska detektorer, inklusive de som används för att verifiera överensstämmelse med internationella kärnkraftsfördrag.

Se även:

Forskare har utvecklat en ersättning för relativitetsteorin. Vad är kärnan i "alltingsteorin"?

Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda

Ett nytt koncept med en raketmotor med solfack har skapats