คานนิวตรอนคืออะไร?

ลำแสงนิวตรอนเป็นลำธารของนิวตรอนซึ่งเป็นอนุภาค subatomic ที่ไม่มีประจุไฟฟ้าและพบพร้อมกับโปรตอนที่มีประจุบวกในนิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดยกเว้นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของไฮโดรเจนซึ่งมีเพียงโปรตอนแม้ว่านิวตรอนจะมีความเสถียรในนิวเคลียส แต่นิวตรอนอิสระจะสลายตัวลงในโปรตอนอิเล็กตรอนและอนุภาคอื่นที่เรียกว่าอิเล็กตรอน antineutrino;นิวตรอนที่แยกได้มีครึ่งชีวิตน้อยกว่า 10 นาทีซึ่งหมายความว่าหลังจากช่วงเวลานี้ครึ่งหนึ่งของนิวตรอนในตัวอย่างที่กำหนดจะสลายตัวนิวตรอนอิสระผลิตโดยฟิชชันนิวเคลียร์ตัวอย่างเช่นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และสามารถสร้างขึ้นได้ในตัวเร่งอนุภาคลำแสงนิวตรอนมีการใช้งานที่สำคัญมากมายในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุการแพทย์และความปลอดภัย

คานนิวตรอนมักผลิตโดยใช้เครื่องกำเนิดนิวตรอนซึ่งเป็นตัวเร่งอนุภาคที่ดับเพลิงดิวเทอเรียมหรือไอออนไอออนไอออนไปยังเป้าหมายที่มีดิวเทอเรียม, ไอโซโทปหรือทั้งสองอย่างดิวเทอเรียมและไอโซโทปเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจนที่มีนิวตรอนหนึ่งและสองตามลำดับการหลอมรวมของดิวเทอเรียมและไอโซโทปก่อให้เกิดนิวตรอนที่สามารถเน้นไปที่คานนิวตรอนเครื่องกำเนิดนิวตรอนประเภทนี้อาจมีขนาดค่อนข้างเล็กและพกพาได้

ถึงแม้ว่ารูปแบบของรังสีส่วนใหญ่จะมีปฏิสัมพันธ์กับเมฆของอิเล็กตรอนที่ล้อมรอบนิวเคลียสอะตอมนิวเคลียสเป็นกลางทางไฟฟ้าและไม่ใช่รูปแบบของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโต้ตอบกับนิวเคลียสเท่านั้นซึ่งมีขนาดเล็กมากที่สัมพันธ์กับอะตอมทั้งหมดคานนิวตรอนจึงทะลุทะลวงมากและสามารถแสดงตำแหน่งของนิวเคลียสอะตอมภายในตัวอย่างของวัสดุซึ่งแตกต่างจากรังสีเอกซ์คานนิวตรอนสามารถเจาะโลหะหนักเช่นตะกั่วได้อย่างง่ายดาย แต่จะโต้ตอบกับองค์ประกอบแสงเช่นไฮโดรเจนและคาร์บอนตามทฤษฎีควอนตัมอนุภาค subatomic ทั้งหมดสามารถทำตัวเป็นคลื่นดังนั้นนิวตรอนจึงมีความยาวคลื่นสิ่งนี้ช่วยให้ลำแสงนิวตรอนถูกปรับจูนทั้งความยาวคลื่นและพลังงานของลำแสงสามารถปรับได้เพื่อตรวจจับวัสดุเฉพาะ

คุณสมบัติพิเศษของคานนิวตรอนได้ก่อให้เกิดการใช้งานที่หลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นเทคนิคการถ่ายภาพทางเลือกที่สามารถใช้ในสถานการณ์ที่ x-เรย์ไม่มีประสิทธิภาพพวกเขาสามารถใช้ในการตรวจสอบโครงสร้างภายในของวัสดุเช่นการตรวจจับรอยแตกและฟันผุในส่วนประกอบโลหะและเพื่อตรวจสอบโครงสร้างอะตอมและโมเลกุลของสารประกอบความสามารถในการตรวจจับองค์ประกอบที่เบากว่า แต่ผ่านองค์ประกอบที่หนักกว่าช่วยให้สามารถใช้คานนิวตรอนสำหรับการตรวจสอบความปลอดภัยพวกเขาสามารถตรวจจับวัตถุระเบิดหรือวัสดุกัมมันตรังสีที่ซ่อนอยู่ได้คานนิวตรอนยังมีการใช้งานทางการแพทย์ที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรักษามะเร็งบางรูปแบบการรักษาด้วยรังสีนิวตรอนสามารถทำลายเนื้องอกที่ทนต่อการรักษาด้วยรังสีรักษาแบบดั้งเดิม