美国国家标准与技术研究所(NIST)研究人员展示了一种新的检测和测量微量放射性物质放射性的方法——低温衰变能谱法(DES)，该研究成果已发表于《Metrologia》。此创新技术影响深远，或可改善癌症治疗、确保核废料清理安全。

超导传感器板的特写，其中包含多个过渡边缘传感器(顶行方块)，可检测单个放射性衰变事件释放的能量。图片来源： M. Carlson/NIST

这项新技术的关键在于过渡边缘传感器(TES)，这是一种广泛用于测量辐射特征的高科技设备。TES能记录单个放射性衰变事件，积累大量数据后，可识别出产生衰变事件的放射性核素。NIST物理学家瑞安·菲茨杰拉德称，TES比盖革计数器等探测器先进得多，能让我们获得物质的详细“指纹”。

TES装置在接近绝对零度的极低温度下运行。样品中放射性衰变释放的能量被TES吸收，导致其电阻发生微小变化，研究人员精确测量电阻变化，提供衰变事件的高分辨率“能量特征”，进而识别特定放射性原子。早期方法难以兼顾测量放射性元素量和识别其中放射性原子，全面表征样品需多种技术，而DES既能识别放射性元素，又能量化其放射性水平。

当面对一桶放射性液体时，传统方法可能需要数月才能完成识别和测量，以便安全处理，而使用TES只需几天就能获得完整放射性概况。传统测量放射性需多种方法和复杂程序，还需额外物质，新方法则无需这些，能精确测量微小样品，使科学家更好监测、使用和保护放射性物质。

NIST 研究员 Ryan Fitzgerald 将一团铟球放在过渡边缘传感器 (TES) 芯片上，准备使用 TES 检测放射源中放射性衰变事件释放的能量。图片来源： NIST

研究人员使用专门喷墨装置，将微量放射性溶液喷洒到布满纳米孔的薄金箔上。通过精确测量喷出溶液质量和干燥样品放射性，可计算出样品单位质量的放射性。

这项技术潜在应用前景广阔。在医学领域，可确保癌症治疗放射性药物的纯度和效力;在核能领域，能快速识别后处理燃料的放射性成分，加速新型先进反应堆研发。

此研究是“真贝克勒尔”(TrueBq)项目的第一步，该项目旨在改变监测和表征放射性的方式，名称源于测量放射性衰变的单位，以纪念法国物理学家亨利·贝克勒尔。TrueBq项目旨在开发更全面的测量系统，集成精密质量平衡系统与TES装置，以前所未有的精度测量放射性物质的质量活度。

新方法相比传统工作流程改进显著，有望缩短分析时间、提高准确性。通过TrueBq项目开发的创新成果可增强NIST服务客户的能力，其提供的校准、标准参考物质等服务都将受益。

虽然TrueBq目前专注于改进NIST自身测量技术，但研究人员期望未来开发出更便携、用户友好的系统版本，部署于医学、环境清理和核废料管理等领域。