ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

آشکارسازی اشعه‌های مضر در محیط با نانوذرات نمک طعام

پژوهشگران دانشگاه کاشان در تحقیقات خود موفق به ساخت ابزاری جهت آشکارسازی وجود پرتوهای مضر از جمله اشعه‌ی گاما در محیط‌های درمانی و صنعتی شدند. این ابزار با کاربرد نانوذرات نمک طعام و با قیمتی ارزان ساخته شده و می‌تواند در صنایع مختلف از جمله مراکز درمانی و تشخیصی که با این پرتو‌ها سروکار دارند، به کار رود.

با شناخت پرتوهای ایکس و گاما توسط بشر، استفاده از این امواج الکترومغناطیس به سرعت در زمینه‌های مختلف گسترش یافته است. باید دقت داشت که پرتوهای گاما و ایکس از خطرناک‌ترین اشعه‌ها هستند و میزان استفاده از آن‌ها باید تا حد ممکن کم باشد و یا در هنگام کار از لباس‌های مخصوص استفاده کرد، در غیر این صورت احتمال ابتلا به سرطان در افراد در معرض تابش افزایش می‌یابد.
به گفته‌ی دکتر محسن محرابی- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- یکی از روش‌های کاهش خطرات ناشی از اشعه‌ها، استفاده از آشکارسازهایی است که بتوانند آلودگی محیط به این پرتوها را تعیین کنند. در واقع با کمک آشکارسازی پرتوهای گاما در یک محیط آلوده، یا تعیین میزان دز جذب شده توسط یک فرد که در معرض تابش این پرتو قرار گرفته است، می‌توان در راه ایمن سازی محیط و فرد اقدامات مفیدی انجام داد. در این طرح نیز به کمک نانوذرات نمک طعام، آشکارسازهایی حساس به پرتوی گاما طراحی شده است.
امروزه در بسیاری از روش‌های تشخیصی (نظیر انواع رادیوگرافی ، ماموگرافی و…) یا درمان توده‌های سرطانی ( توسط روش‌های مختلف پرتودرمانی ) و نیز رادیوگرافی صنعتی، شاهد به کارگیری روز افزون امواج الکترومغناطیس هستیم. لذا استفاده از ابزارهای مناسب و مفید و با دقت زیاد، جهت جلوگیری از آسیب‌های پرتوهای یونیزان از جمله اشعه‌ی گاما و همچنین آشکارسازی این پرتوها، امری بدیهی است. در این رابطه محققان این طرح با تغییر عوامل تأثیرگذار متفاوت در روش‌های ساخت، نانوذرات نمک طعام را با خواص آشکارسازی مناسب و البته با قیمتی ارزان ساخته‌اند.
نتایج این پژوهش، در تمامی صنعت‌هایی که با پرتوهای گاما سرو کار دارند، ازجمله فناوری هسته‌ای و پرتو پزشکی جهت آشکارسازی پرتو گاما در محیط یا میزان دز جذب شده توسط فردی که در معرض پرتو قرارگرفته است؛ کاربرد دارد.
محرابی در توضیح نحوه ساخت این آشکارساز عنوان کرد: «در این پژوهش به منظور ساخت آشکارسازهای حساس به پرتوهای گاما، نانوذرات نمک طعام با دو ناخالصی مس و منگنز، به دو روش متفاوت هم رسوبی شیمیایی و اولتراسونیک در اندازه‌های مختلف ساخته شده‌اند. سپس خواص لومینسانس (نوری) نانوذرات ساخته شده و میزان حساسیت آن‌ها نسبت به پرتوهای گاما، جهت دستیابی به یک آشکارساز مناسب و بهینه در دزهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.»
وی در ادامه به نتایج حاصل شده اشاره کرد و گفت: «نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که روش ساخت نانوذرات نمک طعام در خصوصیات لومینسانسی آن‌ها بسیار تأثیرگذار است. همچنین با کاهش اندازه نانوذرات نمک طعام، حساسیت آن‌ها نسبت به پرتوهای گاما در دزهای بالا افزایش می‌یابد.»
همانگونه که اشاره شد، در این تحقیق، با استفاده از دو روش هم‌رسوبی شیمیایی و اولتراسونیک، نانوذرات نمک طعام با ناخالصی‌های مس و منگنز ساخته شده‌اند. در این راستا، اثر عوامل مختلف از جمله غلظت، زمان و دمای واکنش، فرکانس صوتی و حتی روش ساخت بر اندازه‌ی نانوذرات نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داده که اندازه‌ی ذرات در روش هم‌رسوبی تقریباً پنج برابر اندازه ذرات ساخته شده به روش اولتراسونیک است. اما ساختار بلوری نانوذرات نمک طعام ساخته شده به هر دو روش یکسان است که این نتیجه توسط آزمون پراش پرتو ایکس مشخص شده است. از طرفی حساسیت نانوذرات نمک طعام تولید شده به روش اولتراسونیک با ناخالصی مس و منگنز نسبت به پرتو گاما، به ترتیب 3 و 2 برابر نانوذرات مشابه تولید شده به روش هم‌رسوبی است.
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر محسن محرابی و دکتر مصطفی زاهدی فر- اعضای هیأت علمی دانشگاه کاشان- زهره سعیدی سوق- دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک دانشگاه کاشان- و همکارانشان حاصل شده است. نتایج این کار در مجله‌ی تخصصی            Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A با ضریب تأثیر1/36 (جلد 864، سال 2017، صفحات 87 تا 93) به چاپ رسیده است.