Onderzoekers ontwikkelen stralingsmeter die in de toekomst levens kan redden – vooral Tetris bracht hen op het idee

Door
Flo
-
0
73

Vierkante pixels als stralingsdetector? Nee, deze uitvinding kwam niet van een Fallout Tetris DLC maar van de knappe koppen van MIT

De meeste mensen zullen bekend zijn met het klassieke spel Tetris en de kenmerkende pixelstenen. Nu heeft het spel zelfs de wetenschap geïnspireerd. Met behulp van deTetrisvormenen eenKIkunnen ze nu gammastralen op kleinere schaal lokaliseren.

Daarom is het onderwerp belangrijk: Wanneer we met radioactief materiaal werken, zoals voor het bewaken van kerncentrales, hebben we meetapparatuur nodig die ons mensen beschermt. Bij ongelukken zoals in Fukushima moeten ze de gevarenbronnen snel en nauwkeurig lokaliseren. Het probleem:

    Bestaande nauwkeurige detectoren zijn erg groot (stationair) en duur.
  • Kleine detectoren zoals geigertellers zijn vaak onnauwkeurig en brengen hulpdiensten vaak te dicht bij straling

Dit is nieuw: Wetenschappers hebben eencomputationele basisgemaakt voor het ontwikkelen van zeer eenvoudige, gestroomlijnde versies van stralingssensor arrays die nauwkeurig de richting van een verspreide stralingsbron kunnen bepalen.

In detail:HetMIT(Massachusetts Institute of Technology) berichtte in een persbericht over het onderzoekvan de wetenschappers. De onderzoekers ontwikkelden een stralingsdetector die beter moet presteren dan bestaande apparaten:

in een persbericht.

    Dit zou mobieler moeten zijn zonder aan precisie in te boeten.
  • Doelstelling: Goedkoop en klein systeem voor stralingskartering
    Inspiratie: De MIT-onderzoekers noemden de bekende vierkante pixelvormen van Tetris als de bron van hun idee.

Waard om te zien:Wie Tetris niet kent, kan deze Twitter-post bekijken. In januari 2024 brak een 13-jarige het wereldrecord en het hoogste ooit bereikte niveau, 157:

Tetris als redder in nood

Waarom uitgerekend Tetris? Er is een beetje achtergrondinformatie. Om straling te detecteren, hebben detectoren altijd halfgeleidermaterialen nodig zoals cadmiumzinktelluride.

Hoe het werkt: De straling dringt door het materiaal heen en het apparaat kan het detecteren, maar de richting is nog onzeker. Om zo precies mogelijk te weten te komen waar de straling vandaan komt, heeft het apparaat een detectieraster nodig dat bestaat uit meerdere zogenaamdepixels(d.w.z. individuele detectoren):

  • Voor bestaande apparaten:100 pixels in een opstelling van 10 x 10
  • Een algoritme herkent straling die met verschillende snelheden op de verschillende pixels aankomt
  • Na berekening kan de richting worden geïnterpreteerd

Nadeel:Typische detector arrays zijn groot (10 x 10) en, volgens de MIT aankondiging, duur.

Een intrigerende ontdekking:De wetenschappers ontdekten dat detectoren met4 pixels(d.w.z. 2×2) in deTetromino vormvoldoende zijn om de nauwkeurigheid van de grote en dure apparaten te evenaren.

Tetrominoes: Dit zijn de klassieke Tetris-stukken, elk bestaand uit4 vierkanten van dezelfde grootteen aan elkaar grenzend aan hun zijden.

Het resultaat: De onderzoekers ontdekten dat van alle vormen (bijvoorbeeld vierkant, S-, J- of T-vormig) deS vormhet beste de richting van de straalbron tot op 1 graad nauwkeurig kon bepalen. Een van de auteurs, MIT professor Mingda Li, zegt in de mededeling:

Deze benadering is letterlijk geïnspireerd door Tetris.

Waard om te kijken:Apple TV heeft van het verhaal achter Tetris een film gemaakt. Hier kun je een trailer bekijken over de achtergrond van het cultspel:

Geniaal dankzij AI:De sleutel tot deze afgeslankte rangschikking van pixels ligt in decomputerondersteunde reconstructievan de invalshoek van de stralen. Kunstmatige intelligentie (AI) helpt om dit zo nauwkeurig mogelijk te bepalen.

Zouden de oude detectoren niet voldoende zijn?

In tegenstelling tot bestaande detectoren biedt de Tetris-vorm verschillende voordelen:

  • Kleinere detector betekent lagere ontwikkelingskosten
  • Minder detectorelementen gemaakt van cadmiumzinktelluride = lagere eenheidskosten
  • Kleinere detector betekent meer mobiele toepassing – van groot belang bij rampen
  • NEW: In plaats van één stralingsbron kan het apparaat meerdere bronnen tegelijk detecteren

Stralingskartering is van het grootste belang voor de nucleaire industrie omdat het kan helpen stralingsbronnen snel te lokaliseren en ieders veiligheid te waarborgen

Bron: co-auteur Benoit Forget, MIT hoogleraar nucleaire techniek

Verdere toepassingen:Het apparaat lijkt niet alleen radioactieve straling nauwkeurig te kunnen detecteren. Co-auteur Lin-Wen Hu, een senior wetenschapper bij het MIT Nuclear Reactor Lab, schrijft in het MIT-artikel:

Ze zijn niet beperkt tot bepaalde golflengten, maar kunnen ook worden gebruikt voor neutronen of zelfs voor andere vormen van licht, zoals ultraviolet licht.

Toekomstverwachting:Een veldtest uitgevoerd door MIT is al succesvol afgerond. In hun studie gaan de onderzoekers ervan uit dat hun mobiele apparaat binnenkort gebruikt zal worden op het gebied van stralingsdetectie.

Nick Mann, een wetenschapper bij de Defence Systems Division van Idaho National Laboratory, zegt:

Dit werk is van cruciaal belang voor Amerikaanse hulpverleners en de steeds groter wordende dreiging van een radiologisch incident of ongeval.

Wie had gedacht dat ons huidige onderzoek geïnspireerd zou zijn door het klassieke spel uit de jaren 90 en onze huidige wereld waarschijnlijk een beetje veiliger zou maken – dankzij kleine, vierkante pixels in de vorm van Tetris.