Полупроводниковая промышленность ежегодно тратит миллиарды долларов на получение и очистку от материалов со сверхслабыми уровнями радиации с микрочипов, транзисторов и чувствительных датчиков. Поиск материалов с очень низким уровнем естественной радиации необходим для некоторых типов чувствительных инструментов и детекторов, например, для тех, кто используются при поиске еще необнаруженных частиц.
Радиоактивные элементы, атомы урана и тория, часто скрываются среди ценных металлов, таких как золото и медь. Но крайне сложно и непрактично изучать все образцы руды, добываемой по всему миру.
«Особенно сложно измерить низкие уровни тория и урана в золоте, которое попадает в электрические компоненты детекторов. С помощью новой техники мы можем преодолеть эту проблему и достичь пределов обнаружения до 10-12».
Хадуджа Харуака, химик Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США
По своей сути, отмечают ученые, это похоже на попытку найти один четырехлистный клевер на площади примерно 40 тыс. га.
Ученые находят редкие атомы «четырехлистного клевера» из огромного поля обычных атомов, отправляя образцы через серию изолирующих камер. Эти камеры сначала фильтруют, а затем сталкивают редкие атомы с простым кислородом, создавая «меченую» молекулу с уникальной молекулярной массой, которую затем можно разделить по размеру и заряду.
Химики описывают свой метод с помощью оригинальной метафоры: если привязать воздушный шар с гелием к каждому целевому атому тория или урана, чтобы он парил над морем образца из золота, атомы можно будет легко посчитать. Счетчиком в этом случае будет масс-спектрометр.
Центральным нововведением является камера столкновительной ячейки, где заряженные атомы тория и урана реагируют с кислородом, увеличивая молекулярный вес и отделяясь от других перекрывающихся сигналов, которые могут скрыть их присутствие.
Новая методика поможет химикам получить самую чистую в мире медь, которая является ключевым компонентом чувствительных физических детекторов, в том числе используемых для проверки соблюдения международных ядерных договоров.
Читайте также:
Ученые вывели замену для теории относительности. В чем суть «теории всего»?
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят
Создана новая концепция ракетного двигателя на основе солнечных вспышек