การพัฒนาเทคนิคการถ่ายภาพด้วยนิวตรอนเร็ว

Abstract

งานวิจัยชิ้นนี้ได้พัฒนาการเทคนิคการถ่ายภาพด้วยนิวตรอนเร็วร่วมกับแผ่นบันทึกภาพรังสีเอกซ์ โดยอาศัยหลักการการเกิดอันตรกิริยาชนิด การกระเจิงแบบยืดหยุ่น (elastic scattering) ระหว่างนิวตรอนพลังงานสูงและฉากเปลี่ยนนิวตรอนที่มีองค์ประกอบของไฮโดรเจน ซึ่งในการศึกษาครั้งนี้เลือกใช้วัสดุที่สามารถหาได้ง่ายและราคาไม่แพง ได้แก่ เทปผ้า (ยางพารา), แผ่นพีวีซี, และแผ่นอะคริลิก จากการทดสอบเบื้องต้นเพื่อพิสูจน์ว่าอนุภาคที่เกิดขึ้นเป็นโปรตอนจริงและเพื่อตรวจสอบความสามารถในการผลิตโปรตอนของฉากเปลี่ยนนิวตรอนที่เลือกมาใช้ ด้วยวิธีการกัดรอยอนุภาคบนแผ่นฟิล์มชนิด CR-39 พบว่าจากรอยที่เกิดขึ้นบนฟิล์มเป็นรอยอนุภาคโปรตอน โดยเทปผ้าความหนา 0.27 มม. ให้ปริมาณความหนาแน่นโปรตอน 1.1328 x 105 อนุภาค/ cm2 แผ่นพีวีซีความหนา 0.1 มม. ให้ปริมาณความหนาแน่นโปรตอน 5.5692 x 104 อนุภาค/ cm2 และแผ่นอะคริลิกความหนา 1 มม. ให้ปริมาณความหนาแน่นโปรตอน 6.0412 x 104 อนุภาค/ cm2 การถ่ายภาพด้วยนิวตรอนเร็วในงานวิจัยนี้ ใช้เครื่องกำเนิดนิวตรอนเร็วรุ่น MP-320 ซึ่งอาศัยการเกิดนิวตรอนเร็วจากปฏิกิริยา DD และ DT reaction โดยนิวตรอนที่ผลิตได้มีพลังงาน 2.4 MeV และ 14.1 MeV ตามลำดับ การอ่านค่าความดำจากภาพถ่ายใช้เครื่องอ่านแผ่นบันทึกภาพรุ่น FLA-5100 จากการทดสอบประสิทธิภาพของฉากเปลี่ยนนิวตรอนเร็ว ซึ่งใช้วัสดุ เทปผ้า แผ่นพีวีซี และ แผ่นอะครีลิค ที่ความหนาประมาณ 0.1-5.0 มม. พบว่า เทปผ้าจะให้ความดำสูงสุดที่ 281.71 PSL/mm2 ที่ความหนา 2.35 มม. แผ่นพีวีซีให้ความดำสูงสุดที่ 168.2 PSL/mm2 ที่ 3 มม. และแผ่นอะคริลิกให้ความดำสูงสุดที่ 63.14 PSL/mm2 ที่ความหนา 2 มม. จากนั้นนำฉากเปลี่ยนนิวตรอนที่ทำด้วยวัสดุแต่ละชนิดที่มีความหนาซึ่งให้ค่า PSL สูงสุด มาทำการถ่ายภาพด้วยชิ้นงานตัวอย่างที่สร้างขึ้นมีลักษณะเป็น step-wedge มีขั้นความหนาอะคริลิก หนา 1 - 9 ซม. พบว่า แผ่นพีวีซีให้ค่าความคมชัดและความเปรียบต่างสูงที่สุดเมื่อพิจารณาจากลักษณะความชันของโปรไฟล์ของค่า PSL ในช่วงที่มีการเปลี่ยนแปลงความหนาของ step-wedge