波蘭與烏克蘭的科學家開發出一種新型探測器，能夠同時識別不同類型的輻射。這項突破有望改善醫療治療技術以及輻射防護系統。
研究成果發表於科學期刊《Crystals》，參與研究的機構包括波蘭國家核能研究中心（National Centre for Nuclear Research）、卡齊米日·維爾基大學（Kazimierz Wielki University）、比得哥什腫瘤中心（Oncology Centre in Bydgoszcz）、烏克蘭國家科學院閃爍材料研究所（Institute of Scintillation Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine）以及哈爾科夫國立大學（Kharkiv National University）。
根據波蘭國家核能研究中心的說法，在探測器中使用複合閃爍體（composite scintillators）有望實現更快速且更精確的輻射測量。
閃爍探測器的工作原理是利用閃爍現象（scintillation），即某些物質在受到帶電粒子撞擊時會發出短暫的光閃。當電離粒子穿過閃爍體時，會產生離子與電子，進而產生光子，形成可被觀測到的光閃。
研究人員表示，這類探測器特別適合即時測量，但在混合輻射場中運作時仍面臨挑戰。
波蘭與烏克蘭研究團隊表示：
「在實際應用中，探測器經常處於混合輻射場中，其中同時存在 α、β 與 γ 輻射。因此，若要準確分析這種環境，探測器必須能夠同時記錄並區分不同類型的輻射，而這對單一探測材料而言仍然是一項重大挑戰。」
為了解決這一問題，科學家正在開發由多層閃爍材料組成的探測器。其結構由較大的基底閃爍材料與覆蓋其上的薄層不同閃爍體組成，藉由分析輻射粒子穿透材料的深度來區分不同類型的輻射。
研究第一作者、波蘭國家核能研究中心輻射探測器與電漿診斷部門研究員 Agnieszka Syntfeld-Każuch 表示：
「低能量的 α 粒子與 β 粒子穿透深度較小，因此主要會被複合閃爍體的第一層攔截。能量較高的輻射，尤其是 γ 射線，則能穿透得更深，因此主要在較深層、也就是基底閃爍體中被探測到。」
這項新研究聚焦於以 GAGG:Ce 單晶為核心的複合閃爍體。GAGG:Ce 是摻雜鈰（cerium）的釓鋁鎵石榴石（gadolinium-aluminium-gallium garnet），是一種已知具有優異閃爍特性的材料。
研究人員利用液相外延法（liquid-phase epitaxy）在基板上沉積了一層 TbAG（鋱鋁石榴石，terbium-aluminium garnet）。該層材料另外摻入鈰離子與鎂離子，以改變其對輻射的反應特性。隨後，研究團隊將這種雙層材料與光電倍增管（photomultiplier）結合，製成混合輻射探測器。
測試結果顯示，該探測器能夠在混合輻射場中區分多種不同類型的輻射。
研究共同作者、波蘭國家核能研究中心研究員 Abdellah Bachiri 表示：
「我們的研究顯示，這種新型閃爍體會根據不同輻射類型產生不同反應，因此能成為同時探測與分離混合輻射的有效工具。此外，我們的複合材料特別適合利用具有外延層結構的閃爍體，同時探測 α、β 與 γ 三種輻射。」
研究人員表示，未來研究階段將著重於利用多層閃爍體測量醫療用途中的混合輻射劑量，包括 BNCT（Boron Neutron Capture Therapy，硼中子捕獲治療）。
後續研究還將探討如何提高材料的發光效率，並評估其在不同能量水平下探測各種輻射組合的能力。
研究團隊表示：
「然而，新型複合閃爍體在輻射防護與劑量測定方面的應用潛力已經十分明顯。」
（PAP）
