实时监控辐照材料

麻省理工学院研究人员开发的一种方法的新进展可以实现对暴露于高辐射环境的材料的连续，高精度监测。该方法可以使这些材料更长时间地保留在原位，从而无需预防性更换。它还可以加速寻找适合这些恶劣环境的新型改进材料。

新研究结果发表在“ 应用物理快报 ”杂志上，研究生Cody Dennett和核科学与工程助理教授Michael Short撰写了一篇论文。这项研究建立在该团队早期的工作基础之上，该工作描述了该方法的基准，称为瞬态光栅光谱(TGS)，用于核材料。新的研究表明，该技术确实可以在高灵敏度和时间分辨率下运行，早期的计算和测试表明应该可以检测微小的缺陷。

“我们的目标是监测材料在暴露于辐射时的演变过程，”Short解释说，“但是以在线的方式进行，”不需要从该环境中提取样品并在外部设备中进行测试。这样的过程可能是耗时且昂贵的，并且不提供关于损伤如何随时间发生的信息。

新的测试方法可以揭示例如影响材料对温度波动或振动的响应的热和机械特性的变化。“我们正在努力的是一种在辐射条件下工作的实时诊断系统，”Short说。

他说，他们早期的工作表明，该技术能够检测出这种辐射引起的变化。新工作包括对方法进行一些修改，使得可以在实时动态条件下高速进行测量，并生成实际监控系统所需的详细信息。

该方法在监控装置和被监控的金属表面之间不需要任何物理接触的情况下工作。相反，它完全依赖于光学探针，它使用一组激光束来刺激表面的振动，而其他光学探针则通过使用光束的干涉图案探测这些振动的特性，这不仅可以揭示表面的细节。属性，但也包括散装材料。

研究人员表示，该技术在监测其他种类材料方面也有广泛的应用。例如，它可用于监控正在为新型磁数据存储开发的相变材料的行为。“能够对动态变化的系统进行表征的能力是更广泛的材料加工社区所关注的，”Dennett说。由于团队发布了初始工作的详细信息，世界各地的研究人员已经联系研究人员，请求帮助将该技术应用于不同类型的材料和环境。

“我们在接下来的步骤中会考虑特殊的应用，”Dennett说，“但相对容易实施应该让广泛的材料科学家感兴趣。”

与研究这些辐射诱导材料变化的现有方法相比，Short说，这项技术可以提供“一个样本中的更多数据，在一个实验中，大约1%的时间。”

Dennett说，对于那些试图为新一代核反应堆开发新材料的人来说，进行快速测试的能力可能是一个重要的福音。现在，这种开发是一个缓慢而艰苦的过程，因为即使不同合金金属的相对百分比微小变化也会极大地影响材料的性能。新技术提供快速，实时答案的能力可以为开发和改进新选项开辟更广泛的可能性。

“有很多团体致力于研究更耐辐射的合金，”Short说，“但这是一个漫长的过程。相反，这可以让你做出很多变化并随时测试它们。” 他说，这种方法可以让这些研究人员在“几周而不是几年内”提出有关新材料的重要特征数据。