麻省理工学院和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员开发了一种计算方法，用于设计简化且更具成本效益的传感器装置来检测和监测放射性同位素。受到游戏“俄罗斯方块”的启发，该团队发现使用四格棋形状的传感器可以准确地确定分布式辐射源的方向，而不需要复杂且昂贵的探测器阵列。通过移动传感器以获得多个读数，研究人员还可以识别源的物理位置。
通常使用半导体材料来检测辐射，当受到高能辐射(例如伽马射线)照射时，半导体材料会产生电响应。确定辐射方向的传统方法涉及复杂的探测器网格和掩模，它们在阵列上印上图案以区分源的方向。然而，麻省理工学院-劳伦斯伯克利国家实验室团队发现，仅使用以俄罗斯方块形状排列的四个像素就可以提供大约 1 度内的精确方向读数。这种简化的方法不仅具有成本效益，而且在处理多个辐射源或广泛分布的源时也更有效。
简化传感器设置成功的关键是在像素之间放置绝缘材料(例如铅)，以增加不同方向辐射读数之间的对比度。研究人员发现，不太对称的像素排列可以从小阵列中提供更有价值的信息，使系统在检测和定位辐射源方面更有效。该团队在伯克利实验室使用铯辐射源进行了现场测试，证明了识别源方向和距离的高精度，突出了该系统在核工业安全辐射测绘中的实际应用。
研究小组开发的计算工具除了伽马射线源之外还有更广泛的应用，因为它们可用于检测其他形式的辐射，例如中子或紫外线。这种灵活性使简化的传感器设置成为监测各种环境下放射性同位素释放的多功能工具，从核反应堆运行到铀矿开采和乏核燃料处理。该团队的研究发表在《自然通讯》上，为通过经济高效、简化的传感器技术增强辐射探测能力提供了一种有前途的解决方案。
用于检测辐射源的简化传感器装置的开发是满足有效和可靠监测放射性同位素的需求的重要一步。事实证明，采用受俄罗斯方块启发的传感器设计是一种实用且高效的解决方案，可用于精确定位辐射源的方向和位置，为需要辐射监测的各个行业提供了潜在的应用。研究小组的研究结果有助于推进辐射探测技术和加强处理放射性材料的安全措施。
