面向分布式核辐射检测的单光子灵敏光电子纤维

核辐射探测器在核物理、核工程、安保和医疗等领域发挥着关键作用。随着全球核能的扩展，隐蔽、便携且可部署的核检测能力日益重要。然而，传统剂量计往往刚性、笨重或缺乏空间分辨率，限制了其在移动、 conformal 或大面积分布式映射动态场中的应用。本文提出了具备最高 50%弹性的柔软辐射敏感光电子纤维，用于实时 gamma 剂量测量。硅光子倍增器被热压成纤维核心，纤维由包含散射波导的材料构成，实现电子-光子集成，实现单光子分辨率的散射光检测。我们表明，这些纤维对来自 0.5 {\mu}Ci Sr-90 {\beta} sources 和 10 {\mu}Ci Cs-137 与 Co-60 {\gamma} sources 的局部核辐射暴露具有灵敏度，检测灵敏度超过 30 cm，估计的检测下限接近近背景辐射水平（~14-41 nSv/hr）。将散射体和探测器共聚于纤维中消除了过去受光损失驱动的长度限制，使捕获瞬态非导向模式的收集圆锥面积更大。进一步通过覆盖纤维的钨-羊毛纤维复合编织物来增强辐射灵敏度和机械韧性，使其能够与常规纺纱一起机织成布料。钨线充当 gamma-电子转换器，约提高装配件的检测效率约 20%。由此形成的分布式织合纤维阵列为创建大面积、 conformal 布料提供了可能，能够对 gamma 辐射场进行高空间分辨率的实时剂量测量。