納米管使放射性傳感器退出歷史舞臺(tái)

在美國(guó)國(guó)土安全部先進(jìn)研究計(jì)劃局的贊助下，美國(guó)小企業(yè)創(chuàng)新研究(SBIR)合同的接收人表示，利用納米管場(chǎng)發(fā)射來取代放射性同位素實(shí)現(xiàn)的“綠色”煙幕報(bào)警離子發(fā)生器，就可以消除“臟彈”材料的源頭。 

　　位于美國(guó)德州奧斯汀的Applied Nanotech公司以及位于馬薩諸塞州Bedford的Sionex公司目前從美國(guó)國(guó)土安全部獲得了基金支持，以利用碳納米管陣列產(chǎn)生的電子場(chǎng)發(fā)射來生產(chǎn)微型、安全、高性能的傳感器，從而取代利用放射性同位素制成的粒子阿爾法射線。

　　“我們認(rèn)為，在諸如煙霧探測(cè)器、工業(yè)傳感器、醫(yī)療設(shè)備、國(guó)土安全應(yīng)用以及其它應(yīng)用中，碳納米管發(fā)射器能夠取代放射性材料，” Applied Nanotech的科學(xué)家Richard Fink表示。

　　在許多美國(guó)家庭中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)各種各樣煙霧報(bào)警器以及其它氣相探測(cè)器中存在高達(dá)1毫克的放射性镅-241。大約1/5毫克的镅被用于把煙霧探測(cè)器中的空氣離子化。然而，只要1毫克就足以讓處理它的人面臨危險(xiǎn)；10毫克至100毫克就足以制造“臟彈”，1公斤镅就足以用來制造一顆原子彈！

　　為了停止在我們的國(guó)土上繼續(xù)使用像鎳-63和镅-241這樣的半衰期分別為100年和432年的放射性材料，美國(guó)核管理委員會(huì)、國(guó)家研究委員會(huì)以及美國(guó)國(guó)土安全部先進(jìn)研究計(jì)劃局全部都投資于在煙霧報(bào)警、醫(yī)療診斷以及研究設(shè)備中替代放射性同位素的“綠色”材料的研究。

　　Applied Nanotech和Sionix的聯(lián)合開發(fā)努力的目標(biāo)是，利用碳納米管發(fā)射器提供把樣本離子化的一種安全、廉價(jià)、高性能的替代方法，從而集成在各種離子遷移率頻譜儀的氣流通道前面。Applied Nanotech和Sionix聲稱已經(jīng)在原理上證明，碳納米管發(fā)射器不必采用放射性材料，就能夠完成所有必需的離子化以及辨認(rèn)步驟。

　　把氣體分子離子化的原理
　　離子遷移率頻譜儀的工作原理是，當(dāng)氣體分子通過傳感器時(shí)，氣體分子被離子化，然后，通過它們的原子重量對(duì)它們進(jìn)行辨別。在對(duì)樣本進(jìn)行離子化之后，各個(gè)帶電分子通過漂移管被吸引在一起，在漂移管中這些分子根據(jù)它們的原子重量展開，從而允許那個(gè)位置來揭示他們對(duì)一體化探測(cè)器的特征。Applied Nanotech公司的碳納米管取代放射性材料完成了離子化的步驟，從而利用Sionex公司的一體化微分遷移率頻譜儀(DMS)來安全地分離和探測(cè)氣體粒子。

　　碳納米管采取集中電場(chǎng)的方法來完成離子化的步驟，類似于閃電棒的原理，從而允許在室溫以及大氣壓力下發(fā)射電子。當(dāng)電子通過空氣樣本時(shí)，它們把氣體分子離子化，因此，提供使它們被吸引至傳感器以及探測(cè)器所需要的電荷。碳納米管可能根據(jù)特殊傳感器的需要而給予正電離或負(fù)電離。