Радиация: регистрируем быстро, точно и надежно
Принципиально новый сцинтиллятор на основе микромонокристаллов фиксирует ионизирующее излучение избирательно.
Развитие ядерных технологий побуждает ученых всего мира уделять все большее внимание радиоэкологическому мониторингу окружающей среды. Свой вклад в эту сферу внесли и молодые харьковские ученые из научно-технологического концерна «Институт монокристаллов» НАН Украины.
Под словом «радиация» обычно подразумевают различные виды ионизирующих излучений, в том числе альфа-, бета-, гамма-, протонное и нейтронное. Однако степень их влияния на организм человека не одинакова. Наибольшую опасность представляют быстрые нейтроны и альфа-частицы. Ионизирующая способность этих излучений настолько велика, что они могут разрушить биологические молекулы в живых организмах и привести к развитию различных патологических процессов и заболеваний. Поэтому в случаях, когда присутствуют различные виды излучений, нужны детекторы, дающие возможность избирательно регистрировать наиболее опасные из них.
Традиционно для регистрации ионизирующего излучения используют органические сцинтилляторы разного типа: монокристаллические, пластмассовые и жидкие. Напомним, что так называются материалы, в которых под действием радиации возникают световые вспышки – сцинтилляции. Однако все они имеют как преимущества, так и недостатки. Одни сцинтилляторы практичны в реальных полевых условиях, но не обладают нужной избирательностью. Другие надежно разделяют сигналы от различных видов излучения, однако не всегда удобны для проведения измерений в реальных условиях или же небезопасны из-за высокой токсичности и легкой воспламеняемости. Третьи накладывают нежелательные ограничения на размер и форму детектора.
«Новые органические структурированные материалы для регистрации наиболее опасных для человека излучений» — так называется цикл работ, выполненных молодыми учеными Института сцинтилляционных материалов НТК «Институт монокристаллов» НАН Украины Натальей Касян, Евгенией Мартыненко, Сергеем Миненко и Натальей Караваевой, получившими Премию Верховной Рады Украины за 2010 год. Они приняли самое непосредственное участие в разработке нового класса композиционных органических сцинтилляторов, в которых объединили преимущества различных детекторов – монокристаллических, пластмассовых и жидких.
Активным началом новых сцинтилляторов служат светящиеся при воздействии радиации микромонокристаллики размером около одного миллиметра. Получить их не так-то просто: сначала из сырья в ростовой камере нужно вырастить органические монокристаллы, потом механически измельчить их при помощи жидкого азота. Полученный зернистый порошок надо просеять через калибровочные сита для разделения по размеру и отобрать микромонокристаллики нужного размера. И только потом разместить их в контейнере с аморфной кремнийорганической матрицей, представляющей собой прозрачный гель. Детектор-гибрид готов.
Остроумное технологическое решение позволило обеспечить нужную избирательность регистрации излучений без ограничений по размеру. Немаловажно, что таким образом значительно уменьшится себестоимость сцинтилляторов по сравнению с традиционными. Новшество может найти применение в решении широкого круга задач современной радиационной медицины, радиобиологии и радиоэкологии, утверждают ученые.
— Наталья, считается, что наука сейчас не самая удачная сфера приложения молодых сил и интеллекта. Почему вы выбрали эту дорогу и пришли работать в Институт сцинтилляционных материалов?
— В этот институт мы попали главным образом по воле случая, — признается Наталья Касян. — А сейчас считаем, что нам повезло с местом работы: НТК «Институт монокристаллов» сделал себе имя и в Украине, и за ее пределами. Кроме того, здесь политика руководства действительно направлена на привлечение и поддержку молодых ученых. Большое внимание уделяли нам наши руководители – профессора Николай Захарович Галунов и Лонгин Николаевич Лисецкий. Здесь есть все условия для роста и реализации научного потенциала. Достаточно сказать, что начиная с 2001 года молодые ученые института ежегодно получают премии Президента Украины или Верховной Рады. Так, недавно наград были удостоены работы, посвященные имплантатам из сапфира, исследованиям в области молекулярной биологии и нанотехнологии.
— Наукой о кристаллах занимаются сейчас ученые разных специальностей. Кто по образованию вы?
— Среди нас есть и химики — Сергей Миненко и Наталья Караваева, и физик — Евгения Мартыненко, а я окончила радиофизический факультет Харьковского национального университета им. В. Каразина.
— Какая из научных тем в области кристаллов представляется вам наиболее интересной?
— Сейчас самой перспективной считается нанотематика. Основой нашего сцинтиллятора служат микрокристаллы, представляющие собой промежуточное звено между макро- и наноматериалами. В то же время большой интерес для нас представляют свойства и получение аналогичного материала с размерами частиц в миллион раз меньшими, то есть порядка нескольких нанометров.
