2026年7月8日，由美国能源部国家核安全管理局 (NNSA) 的 DNN 研发计划资助，并在橡树岭国家实验室(ORNL) 开展的一个项目，采用了3D打印技术来生产像素化的塑料闪烁体（scintillators）阵列，旨在减少制造这些辐射传感元件的时间和成本。
空军技术学院（AFIT，隶属于空军大学）的博士生钱德勒·摩尔（Chandler Moore）负责领导这项研究。他设计、制造并编写程序，开发了一台专用3D打印机，能够打印出用于探测中子和伽马射线并区分二者的像素阵列。中子和伽马射线都是具有高度国家安全意义的电离辐射。
闪烁体的打印
电离辐射肉眼不可见，但对其进行监测对于安防应用至关重要。探测器通过将辐射转化为仪器可处理的光电信号来弥补这一缺陷。闪烁体是此类探测器中的一种，它通过发射光来响应电离辐射。闪烁体虽然已在应用领域可靠地服务数十年，但传统的制造方法速度较慢，且难以处理复杂形状，包括某些成像任务所需的像素化阵列。3D打印技术克服了这些限制，能够快速、定制化地生产几乎任何几何形状的塑料闪烁体。与以往的技术相比，基于3D打印的工艺在成本、人工成本和成品分辨率方面均实现了显著提升。
△由闪光塑料材料制成的高分辨率3D打印飞机，在辐射照射下会发光。图片来源：美国空军。
新型可打印树脂与国家实验室的合作
作为这项研究的一部分，摩尔与橡树岭国家实验室合作，研制了一种适用于高分辨率几何形状的新型3D打印闪烁体树脂。他的研究成果已发表两篇同行评审论文，他还曾在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室度过一个夏天，并参与了实验室3D打印塑料闪烁体材料的研发工作。这项工作完成了赞助商的要求，并加强了空军直接感兴趣的辐射探测能力，包括应急响应、条约监督和大气辐射监测。除了 Moore 之外，AFIT 的贡献者还包括 Juan Manfredi 博士、Michael Febbraro 博士（原提案的作者）、Daniel Rutstrom 博士、Ryan Kemnitz 中校和 Andrew Decker 中校。
填补核探测制造领域的缺口
本项目旨在同时解决三个难题：探测能力、成本和几何形状。通过将定制打印机与可打印闪烁树脂相结合，AFIT-ORNL团队能够以更快的速度、更低的成本制造出高分辨率探测器阵列，并实现传统方法无法达到的几何形状。这项研究成果在3D打印辐射探测领域属于前沿研究。首尔汉阳大学的研究人员利用DLP打印技术制造出用于伽马射线探测的塑料闪烁体，衰减时间和固有探测效率与商用闪烁体BC408相当。这是一个里程碑式的成就，因为此前打印的闪烁体通常只能达到商用闪烁体性能的70%左右，尽管这项技术的设计自由度高、速度快、成本低，一直吸引着研究人员的关注。
△采用DLP技术3D打印塑料闪烁体。图片来自汉阳大学
其他人则降低了探测硬件本身的成本。康拉德·法恩斯沃思 (ConradFarnsworth) 在大约 24 小时内设计并制造了一个可用的盖革计数器，计数器主要由 3D 打印部件组成，他将六个打印组件与现成的电子元件相结合，并将文件免费发布在Thingiverse上，从而以远低于商业成本的价格提供了一款手持式电离辐射探测器。从实验室级伽马闪烁体到可打印的手持式计数器，增材制造正在各个层面降低辐射监测的成本。AFIT-ORNL项目将这种转变应用于国家安全探测领域，打印机和树脂将探测器的几何形状从一种限制条件转变为一种设计选择。
来源：南极熊
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