突破传统制造瓶颈,美国空军学院利用3D打印制造核辐射探测器

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     2026年6月,美国橡树岭国家实验室(ORNL)承接了美国能源部国家核安全局国防核不扩散研发(NNSA DNN R&D)项目,利用增材制造技术,成功生产出像素化塑料闪烁体阵列。这种阵列是一种专门用于探测并区分中子与伽马射线的设备,闪烁体属于一类辐射探测器,当受到电离辐射(肉眼不可见但受国家安全高度关注的能量)照射时,会发出可见光。

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定制化3D打印
       美国空军大学下属的美国空军学院(AFIT)博士生Chandler Moore主导了此项研究。他从零开始设计、组装并编程了一台定制化3D打印机,专门用于生产像素化闪烁体阵列。传统的闪烁体制造方法速度缓慢,在加工像素化阵列等复杂几何结构时受到极大限制。Moore开发的3D打印方案成功打破了这些局限,在降低生产成本与人工投入的同时,显著提升了最终组件的分辨率。
        在项目推进期间,Moore与ORNL的研究人员紧密合作,共同研发出一种新型3D打印闪烁体树脂,使得制造过去难以通过常规手段实现的高分辨率几何结构成为可能。凭借这些研究成果,团队已发表了两篇论文。此外,Moore曾前往劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)参与暑期工作,协助推进3D打印塑料闪烁体材料的相关平行研发项目。

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军事应用与团队协作
        此项目圆满完成了NNSA设定的所有交付目标,其产出的探测能力与美国空军的多项任务高度契合,涵盖应急响应、条约监测以及大气辐射监测等领域。这一成果是团队协作的结果。除Chandler Moore外,AFIT的其他人员也做出了重要贡献。团队成员包括Juan Manfredi博士、撰写项目最初提案的Michael Febbraro博士、Daniel Rutstrom博士,以及Ryan Kemnitz中校和Andrew Decker中校。
      这项研究展现了增材制造在核安全领域的巨大潜力。通过定制化3D打印与新型树脂研发,团队突破了传统工艺在复杂几何结构上的瓶颈,大幅提升了像素化闪烁体阵列的分辨率并降低了成本,为核辐射探测提供了更高效的硬件支持,在应急响应与条约监测等关键军事任务中展现出极高的应用价值。

     来源:南极熊

关键词:核辐射探测器

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