Uudenlainen kaikkia ionisoivan säteilyn lajeja havaitseva kannettava ilmaisin parantaa säteilyturvallisuutta

Kehitettyä monikäyttösäteilyilmaisinta voidaan verrata esimerkiksi Sveitsin armeijan linkkuveitseen, jossa pieneen pakettiin on mahdutettu moninaisia työkaluja useaan erilaiseen käyttötarkoitukseen. 

- Monipuolisten mittausominaisuuksien takia kehittämämme ilmaisin mahdollistaa kattavan tilannetietoisuuden muodostamisen tuntemattomassa tilanteessa hyvin nopeasti, mikä parantaa turvallisuutta. Pieni koko ja mahdollisuus erilaisiin säteilymittauksiin helpottaa erityisesti kentällä tehtävää työtä, kun ei välttämättä tarvitse kuljettaa mukanaan useita erilaisia ilmaisimia, kertoo Säteilyturvakeskuksessa johtavana asiantuntijana toimiva Kari Peräjärvi, joka toimii myös Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella säteilyturvallisuustutkimuksen työelämäprofessorina.

Ilmaisin havaitsee kaikkia ionisoivan säteilyn eri lajeja

Ionisoiva säteily on suurienergistä säteilyä, joka kykenee suoraan tai välillisesti irrottamaan säteilyn kohteeksi joutuvan aineen atomeista elektroneja. Ionisoivaa säteilyä on neljää eri tyyppiä: heliumatomien ytimistä koostuvaa alfasäteilyä, elektroneista ja positroneista koostuvaa beetasäteilyä, sähkömagneettista röntgen- ja gammasäteilyä sekä neutronisäteilyä. Kehitetty ilmaisin havaitsee näitä kaikkia säteilylajeja. 

- Alfa- ja beetasäteilyn mittauskyky mahdollistaa radioaktiivisen kontaminaation mittaamisen erilaisilta pinnoilta. Sen avulla voidaan havaita esimerkiksi vuotavat säteilylähteet tai pinnoille roiskuneet nestemäiset radioaktiiviset aineet. Mahdollista on vaikkapa tarkistaa pyyhintänäytteitä kenttäolosuhteissa, selventää väitöskirjatutkija Ville Bogdanoff Jyväskylän yliopistolta.

Läpitunkevan gammasäteilyn tapauksessa kehitetty laite mahdollistaa sekä säteilevän aineen tunnistamisen että sen suuntimisen. Suuntaherkkyys on täysin uusi ominaisuus tämän kokoluokan ilmaisimissa. Suuntaherkkyydestä on erityisen suurta hyötyä tuntemattomissa tilanteissa esimerkiksi viranomaistarkastusten yhteydessä tai lähteiden salakuljetusyritysten havaitsemisessa. Lisäksi kehitetyllä ilmaisimella voidaan havaita varauksettomista neutroneista koostuvaa säteilyä sekä suoraan että epäsuorasti. 

- Neutronisäteilyn mittauskykyä tarvitaan esimerkiksi plutoniumia sisältävän ydinmateriaalin havaitsemiseen. Lisäksi se mahdollistaa neutronilähteiden ja niiden suojien tarkemman määrittelyn, kertoo Bogdanoff. 

Pieni ja kevyt ilmaisin sisältää viisi ilmaisinta

Monikäyttösäteilyilmaisimessa hyödynnetään monikerroksista phoswich-teknologiaa sekä nykyaikaista digitaalista elektroniikkaa. Phoswich-teknologiassa yhdistetään useita erilaisia tuikemateriaaleja optisesti yhteen, ja jokainen tuikekerros toimii itsenäisenä säteilyilmaisimena.

- Kehitetyssä ilmaisimessa on viisi erityypistä ja -paksuista tuikekerrosta tarkasti määritellyssä järjestyksessä eli käytännössä viisi säteilyilmaisinta yhdessä paketissa, sanoo Bogdanoff.

Phoswich-teknologia mahdollistaa myös yksinkertaisemman elektroniikan käytön ja näin ollen ilmaisimesta voidaan rakentaa hyvin kompaktin kokoinen. 

- Ilmaisimen prototyyppiversio painaa alle kaksi kiloa ja sitä on mahdollista edelleen keventää ja pienentää esimerkiksi pii-valomonistimen käyttöön siirtymällä, mainitsee Peräjärvi. 

Teknologian patentointi ja kaupallistaminen

Kehitetty Phoswich-teknologia mahdollistaa myös laajan skaalattavuuden ja optimoinnin eri käyttötarkoituksiin. Tulevaisuudessa phoswich-teknologiaa on tarkoitus hyödyntää muissakin säteilyilmaisintyypeissä esimerkiksi säteilyilmaisinrepuissa, kiinteissä ja liikuteltavissa säteilyporteissa sekä ilma-aluksissa ja ajoneuvoihin kiinnitettävissä säteilyilmaisimissa.

- Jyväskylän yliopisto ja Säteilyturvakeskus ovat hakeneet kyseiselle teknologialle patenttia. Seuraavaksi vuorossa on yrityskumppanin tai kumppanien löytäminen teknologian kaupallistamiseen. Laajempana tavoitteenamme on, että teknologiaa hyödyntämällä kehitetään kokonainen nykyistä monipuolisempien säteilyilmaisinten perhe. Aiheeseen liittyvä tutkimus ja kehitys siis jatkuvat, kertoo Peräjärvi.

Tutkimus tukee konkreettisesti myös Jyväskylän yliopistossa vuonna 2026 alkavaa turvallisuusteknologian diplomi-insinöörikoulutusta.   

Artikkelin tiedot:  

• Handheld multipurpose radionuclide identification device employing multilayered phoswich technology, Ville Bogdanoff ja Kari Peräjärvi, Elsevier, 15.3.2025

• Doi-numero: https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.170437 

• Linkki artikkeliin: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900225002384?via%3Dihub