作者:欧洲核子研究中心托马斯·霍塔拉 塑料闪烁体探测器示例(左)及其3D打印过程的一个阶段(右)
信用:欧洲核子研究中心 塑料闪烁体是高能物理中最常用的活性材料之一
它们的属性使得跟踪和区分粒子拓扑成为可能
除此之外，闪烁体还用于中微子振荡实验的探测器，在那里它们重建中微子相互作用的最终状态
振荡现象的测量是通过比较近探测器(靠近目标)和远探测器(几百公里以外)的中微子观测来进行的
欧洲核子研究中心积极参与日本的T2K实验，这是目前世界领先的中微子振荡实验，最近公布了有希望的结果
实验近探测器的未来升级将为更精确的结果铺平道路
这种新型探测器将包括一个两吨重的聚苯乙烯塑料闪烁体探测器，它被分割成1×1×1立方厘米的立方体，总共有大约200万个敏感元件:立方体越小，结果越精确
这种技术可以用于其他项目，如沙丘附近探测器
然而，更精确的测量需要更精细的粒度，使得探测器组件更难
这就是由阿尔伯特·德·罗克领导的欧洲粒子物理研究所中微子小组介入的地方，他们开发了一种新的塑料闪烁体生产技术，该技术涉及添加剂制造
R&D项目是与乌克兰国家科学院闪烁材料研究所(ISMA)合作开展的，该研究所在开发闪烁材料方面拥有丰富的专业知识，并与HEIG-VD沃州高级工程师和添加剂制造专家合作开展的
最终目标是三维打印一个“超级立方体”，即一个包含许多光学独立立方体的大块闪烁体
三维打印将解决组装单个立方体的问题，因此可以生产任何尺寸的立方体，包括小于1 cm3的立方体，并且相对较快(大约一天可以生产大于20×20×20 cm3的体积)
到目前为止，合作是富有成效的
初步测试给出了第一个概念证明:用熔融沉积模型印刷的基于聚苯乙烯的三维闪烁体的闪烁光输出被发现与传统闪烁体的闪烁光输出相当
但是，走向随时可用的超级立方体的道路依然漫长
在开发用于光学隔离立方体的光反射器材料之前，需要实现闪烁体参数的进一步优化和三维打印机配置的调谐，随后是三维打印闪烁体的完整表征
这项新技术也为粒子探测领域开辟了新的可能性
一个成功的三维印刷塑料闪烁体探测器可以为这种技术在探测器制造中的更广泛应用铺平道路，这可能会震动高能物理领域以及医学领域，例如在癌症治疗中使用粒子探测器
此外，这款性价比极高的三维打印机可以非常容易地复制，并在大量环境中使用
欧洲粒子物理研究所中微子组和中微子平台的乌姆特·美谛高丝解释说:“我们的梦想超越了超立方体
我们倾向于认为，在几年内，三维打印将允许高中生制造他们自己的辐射检测系统
这项技术的推广潜力令人惊叹
" 现就职于苏黎世联邦理工学院的大卫·斯加拉伯纳无法掩饰他对这次冒险的热情:“这是第一次三维打印可以用于真正的粒子探测器
我们正在把我们的个人意愿转化为一个项目，我们希望这能带来突破
那太令人激动了
“大卫的同事们也有同样的兴奋感，一旦封锁的放松允许每个人返回欧洲核子研究中心，他们就已经准备好恢复三维打印探测器的工作
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