Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych przebadali właściwości nowego materiału scyntylacyjnego, który może znaleźć zastosowanie w nowoczesnych detektorach promieniowania umożliwiających jednoczesne rozróżnianie kilku rodzajów promieniowania. Wyniki badań opublikowano 26 marca 2026 roku w międzynarodowym czasopiśmie Journal of Instrumentation (DOI: 10.1088/1748-0221/21/03/P03049).

Autorami publikacji są naukowcy z kilku ośrodków badawczych w Polsce i USA. Narodowe Centrum Badań Jądrowych reprezentują M. Grodzicka-Kobyłka, L. Adamowski, T. Szczesniak oraz K. Brylew. W badaniach uczestniczyli również Vasyl Stasiv oraz Yaroslav Zhydachevskyy z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk, a także Olusegun Falana z amerykańskiej firmy Eljen Technology.

Badania dotyczyły materiału oznaczonego symbolem EJ-250 — tworzywa scyntylacyjnego przeznaczonego do detekcji promieniowania jonizującego. Materiały tego typu emitują krótkie impulsy światła pod wpływem oddziaływania z promieniowaniem, co umożliwia analizę rodzaju rejestrowanych cząstek.

Celem pracy było sprawdzenie, czy materiał EJ-250 może być wykorzystany do jednoczesnego rozróżniania trzech rodzajów promieniowania: promieniowania gamma, neutronów szybkich oraz neutronów termicznych. Szczególną uwagę poświęcono możliwości uzyskania dobrych parametrów identyfikacji promieniowania przy zachowaniu potencjału do budowy relatywnie tanich detektorów o dużych rozmiarach.

– Naszym celem było zbadanie, czy możliwe jest połączenie detekcji neutronów termicznych, neutronów szybkich oraz promieniowania gamma w jednym plastikowym materiale scyntylacyjnym, który jednocześnie mógłby być stosowany w większych objętościach aktywnych i pozostać rozwiązaniem relatywnie prostym technologicznie – mówi prof. M. Grodzicka-Kobyłka.

Materiał EJ-250 zawiera izotop litu-6, który umożliwia rejestrację neutronów termicznych. Badacze analizowali również kształty impulsów świetlnych generowanych przez różne rodzaje promieniowania. Ponieważ gamma, neutrony szybkie i neutrony termiczne powodują powstawanie sygnałów o odmiennym przebiegu czasowym, możliwe jest ich rozróżnianie metodą pulse shape discrimination (PSD).

W ramach badań porównano EJ-250 z innymi materiałami stosowanymi w detekcji promieniowania. Analizowano między innymi zdolność separacji sygnałów, właściwości świetlne materiału oraz potencjalne możliwości zastosowania w detektorach wielkogabarytowych.

Wyniki wskazują, że EJ-250 może być interesującym kandydatem do budowy detektorów umożliwiających jednoczesną identyfikację trzech rodzajów promieniowania. Szczególnie istotna okazała się możliwość połączenia detekcji neutronów termicznych i szybkich w jednym materiale przy zachowaniu właściwości pozwalających na rozróżnianie sygnałów metodami cyfrowymi.

Technologie tego typu mogą znaleźć zastosowanie między innymi w monitorowaniu promieniowania, badaniach naukowych, energetyce jądrowej oraz systemach detekcyjnych wymagających dużych objętości aktywnych i jednoczesnej identyfikacji różnych typów promieniowania.

Autorzy podkreślają, że uzyskane wyniki stanowią kolejny krok w kierunku opracowania efektywnych kosztowo detektorów scyntylacyjnych zdolnych do jednoczesnego rozróżniania wielu rodzajów promieniowania.