RAMSES-4-CE
2020年4月 - 2024年3月
集成传感器循环经济中的拉曼吸收与发射光谱
作为此前大获成功的InSPECtor项目的后续，Freiberg Instruments正在本项目中开发一款拉曼传感器。我们将与合作伙伴——罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）、弗莱贝格矿业大学（TU Bergakademie Freiberg）以及芬兰地质调查局（GTK）——共同将该传感器集成到基于光谱学的多传感器系统中，以服务于回收与再开采行业。 我们专注于：(1) 拉曼传感器单元的开发；(2) 将其集成到已开发的LiF-HSI传感器系统（inSPECtor）中；(3) 包括多源数据融合和机器学习在内的先进数据处理。
该核心创新成果将推动回收流的数字化进程。它能够识别关键原材料以及塑料中蕴含的能量，这些数据将成为模拟能源与物质循环的关键输入，对向循环经济转型至关重要。
自动氟化锂 OSL 低剂量测量仪 (ALFON)
2020年12月1日 - 2021年11月30日
随着电离辐射在医疗应用（CT/X射线；治疗）及现代社会其他领域（辐射设施、发电厂）中的使用日益广泛，对辐射的主动和被动测量变得至关重要。与此同时，针对辐射暴露及辐射水平的监测法规也日益严格。 被动式剂量计是监测大量人群电离辐射暴露最普遍且成本最低的方式。然而，广泛使用的胶片剂量法已被热致发光（TL）技术取代，而热致发光技术目前在人员剂量测量中正逐渐被淘汰，并正被光致发光（OSL）技术逐步取代。 新技术需要开发新的自动化测量设备，例如 myOSLraser。特别是每天处理数千个剂量计的剂量测量服务机构，在向新技术过渡时面临高昂的成本，而这种过渡是必须的，以跟上法规和技术发展的步伐。 ALFON项目通过开发一款4元件OSL剂量计来解决这一问题，该剂量计的外形与广泛使用的松下4元件TLD相似，因此可在现有设施中继续使用配备UD读卡器的松下TL剂量计外围设备。
人造荧光体BeO和LiF能提供接近人体组织的辐射响应，因此是人员剂量测量的首选材料。该项目旨在提供性能超越EN/IEC 62387标准的剂量计和测量设备，特别是在检测极低辐射剂量方面。 这将是基于LiF的新型OSL材料（Sadel等，2019）的首次商业应用，其优异特性结合单个剂量计中4个测量位置的可能性，将开辟出超越Hp0.07和Hp10测量的诸多应用前景。
除了开发该新材料的优化测量条件外，OSL测量能力也从我的 OSLraser 2 元素 BeO 读数器（200 个剂量计）升级，实现了 500 和 4000 个剂量计的自动化处理。 这需要三轴进样机构，并需设置一条用于处理不符合用户或法规规格的剂量计的并行生产线，这些剂量计必须被分拣出来以供检查或重新测量。能够对同一剂量计进行重复测量的选项是 OSL 剂量学中的独特之处，在 TL 剂量学中无法实现，从而满足了某些国家的法律要求。
基于BeO的2元件OSL读片仪“myOSLraser”被用作开发更大规模4元件设备的基础。
参考文献：
Sądel M, Bilski P & Kłosowski M (2019) 不同掺杂浓度下LiF:Mg,Cu,P的光致发光。辐射测量 123, 58-62.
SISor - 智能分拣传感器
2018年5月1日-2020年4月30日
垃圾分类，尤其是电子电气设备废弃物（WEEE）的分类，是一个在全球范围内日益受到关注的议题。由于稀土元素（REEs）和贵金属等原材料的供应日益减少且生产成本不断上升，从废弃物中开采二次资源的重要性显著提升。 2016年，全球产生了4440万吨电子废弃物，预计未来几十年这一数字将稳步增长。
SISor（智能分拣传感器）项目的核心目标是开发一套集成传感器系统，用于自动检测电子废弃物中的原材料。对金、铜和稀土元素等有价材料的检测能力若能得到提升，将强化电子废弃物的分拣流程，并极大提高分离成功率。 由亥姆霍兹协会下属的HZDR-HIF研究所、加拿大Telops公司及Freiberg Instruments组成的联合体，将开发一套模块化系统，其中包含基于高光谱中波红外（HS-MWIR）吸收光谱和激光诱导荧光（LIF）发射光谱的传感器。 这两种技术均具有高灵敏度、非侵入性等特点，且可针对快速成像进行优化。因此，能够以更短的时间更精确地处理更大的回收物料流。
该项目由德国联邦经济和能源部（BMWi）提供资金支持。
利用氧化铍开发用于 OSL 模拟的测量设备
2016年3月15日 - 2018年9月14日
在可能接触人工或增强辐射的环境中工作的人员，例如配备CT/X射线设备的医院、核电站、辐射设施等，必须对其辐射暴露情况进行监测。作为此类个人剂量测量中最重要的材料之一，胶片材料的长期供应无法得到保证。因此，人们一直在寻找其他可能的替代材料。 烧结BeO对辐射能的响应特性与人体组织极为接近。正因这一优势，BeO已成为个人剂量测定中首选的荧光体之一。结合光致发光（OSL）读出技术，BeO-OSL剂量测定法有望取代胶片剂量测定法，并在一定程度上取代热致发光（TL）剂量测定法。
该项目旨在开发符合EN/IEC 62387标准的OSL设备，以高效读取新型双元素BeO-OSL剂量计（Hp07和Hp10）。该模块化设备支持单个BeO剂量计的手动读出。通过自动化附件，可批量测量存储在剂量计架中的20个剂量计。 共10个此类弹匣安装在转盘上，该转盘由软件驱动，可根据用户定义进行剂量计测量。在OSL剂量学中，仅需测量部分信号即可进行剂量测定，这允许重复读数。这通常需要在剂量计再次使用前进行归零。与使用独立设备不同，归零漂白将在OSL读出器内部完成，从而加快了该过程。 为进行校准，已研制出一种专门用于照射剂量计的β射线源。某些应用（例如在模拟体中）需要现场即时分析与剂量测定。这将通过单元件BeO-OSL设备实现，该设备为手持式，可独立依靠电池供电，从而提供即时剂量评估。
参考资料
Bos AJJ (2001) 高灵敏度热致发光剂量学。《核仪器与方法B》184, 3-28.
阅读
2016年6月1日 - 2019年5月31日
阅读 - 用于3D光学读出剂量测量的稀土陶瓷荧光粉
辐射处理应用中的剂量测量（例如用于医疗器械的灭菌流程）往往因质量保证的限制以及必须满足相关标准（如 ISO 11137、ISO/ASTM 51204、51608、51649 等）而变得繁琐。此外，该过程还十分耗时。 作为一项工业应用，人们希望尽快放行受辐照的产品。
该项目旨在开发一款手持式测量设备，该设备可针对用户定义数量、附着于产品/产品托盘上的剂量计提供即时剂量信息，从而在满足指定要求时允许立即放行。虽然这可以基于选定的测量点提供三维剂量信息，但对于几何形状非常复杂的产品，有时需要更多细节，此时必须验证剂量计无法附着位置的剂量。 为此，将开发一种可喷涂于表面并能通过3D剂量扫描仪进行测量的剂量计材料。
将利用掺杂 NaYF4 的剂量学特性开发标签型和喷雾型剂量计。这些陶瓷荧光体具有上转换效应，即长波长（红外或近红外）光转化为具有更高光子能量的短波长辐射（发光）。 在此，已证实发光寿命与剂量存在相关性（图1）（Härtling 等，2012；Reitzig 等，2013；2016）。 这使得该材料可适用于从几kGy到150 kGy的宽广剂量范围（图2）。其在环境条件下的高稳定性，证实了该材料在工业剂量测定中的应用价值——该应用既能保留剂量信息，又可实现非接触式读出。这些特性使该材料成为5 kGy以下光学剂量测定的有前途候选材料，而这一剂量范围此前仅能通过更复杂的非光学系统实现。
出版物
Christiane Schuster, Florent Kuntz, Alain Strasser, Thomas Härtling, Kay Dornich, Daniel Richter
《利用微米级薄剂量层进行三维相对剂量测量》，《辐射物理与化学》，2020, 109238, ISSN 0969-806X
关键词：
高剂量剂量学，光学剂量学，γ射线辐照，电子束辐照，X射线辐照，陶瓷荧光体，发光衰减时间，工业辐射加工。
Fig 1: Luminescence lifetime reduction after a 300 kGy electron irradiation (from Reitzig et al., 2016).
Fig 2: Dose dependency of the luminescence lifetime of NaYF4 (from Reitzig et al., 2016).
参考资料
Härtling, T., Reitzig, M., Mayer, A., Wetzel, C., Röder, O., Schreiber, J., and Opitz, J. (2012). 利用光学活性标记材料对电子束灭菌进行无损检测。载于《光学元件与材料 IX》，第 825713-825713-6 页。SPIE 8257 会议论文集。
Reitzig, M., Goodband Rachel, J., Schuster, C., and Härtling, T. (2016). 采用陶瓷荧光粉作为被动传感器材料进行宽剂量范围的光学电子束剂量测定。tm - Technisches Messen 83, 171-179.
Reitzig, M., Härtling, T., Winkler, M., Powers, P., Derenko, S., Toro, C., Röder, O., and Opitz, J. (2013). 用于电子束灭菌监测的上转换荧光粉的时间分辨发光测量。载于《智能传感器现象、技术、网络与系统集成》（K. J. Peters、W. Ecke 和 T. E. Matikas 编），第 86930R-86930R-7 页。