传统的辐射探测器，如盖革计数器，通常只能探测放射性物质发射的粒子，且操作范围限制在物质的直接附近。然而，由马里兰大学领导的研究小组开发的新方法，利用了周围空气中的电离现象，从而实现了更远距离的探测。
放射性物质会释放出阿尔法粒子、贝塔粒子或伽马粒子等，这些粒子可以电离空气分子，产生自由电子和负离子。但由于这些带电粒子的浓度通常很低，因此很难被检测到。研究小组通过实验证明，二氧化碳激光可以加速这些带电粒子，使它们与中性气体分子碰撞，进而进一步电离，产生带电粒子级联效应，这一效应被称为“电子雪崩击穿”，可以产生散射激光的微等离子体。
研究小组使用3.6 mCi的钋-210阿尔法粒子源在10米的距离上测试了他们的技术。这一探测距离大大超过了之前使用不同类型激光和电磁辐射源的实验范围。韩国蔚山国家科学技术研究院的EunMi Choi对此评论道：“结果令人印象深刻。”她的团队早在2017年就曾使用回旋管源检测放射性物质，但探测范围仅约1米。
米尔希伯格及其合作者在2019年的类似实验中使用过中红外激光。他们表示，换用长波长(9.2 μm)的CO2激光带来了显著的优势。米尔希伯格解释道：“你不能使用任何激光来实现这种级联击穿过程。”二氧化碳激光的波长能够增强雪崩过程，同时能量足够低，不会产生自己的电离源。他进一步指出：“二氧化碳是强效激光长波长的极限，事实证明二氧化碳激光也非常非常高效。”
研究小组还使用CMOS相机捕捉微等离子体发出的可见光。米尔希伯格表示，放射源周围的荧光类似于等离子体球，表明发生了电子雪崩击穿的局部区域。通过计算这些“等离子球”的数量并根据背散射激光信号对其进行校准，研究人员可以将荧光强度与空气中的电离密度联系起来，并以此确定辐射源的类型。
然而，CMOS成像仪必须放置在靠近测量辐射源的位置，从而降低了其在遥感中的适用性。米尔希伯格指出，尽管荧光成像由于需要近距离相机而不适合现场部署，但它提供了一种有价值的校准工具。
研究人员认为，他们的方法可以扩展到超过100米的距离。主要限制是激光的聚焦几何形状，这会影响它可能引发雪崩击穿的区域。更长的焦距需要更大的激光孔径，但可以实现千米级的探测。
不过，Choi也指出，在实际应用中部署CO2激光器可能很困难。她表示：“CO2激光器是一个笨重的系统，很难在现场以便携方式部署。”她补充说，安装激光器进行远程检测可能是一个解决方案。
米尔希伯格表示，下一步将继续开发一种能够完全远程区分不同类型放射源的技术。Choi对此表示同意，并指出准确量化放射性物质的数量和类型仍然是实现该领域遥感技术的重大障碍。此外，米尔希伯格还提到环境条件的问题，确保检测技术能够抵御气溶胶或空气湍流引起的噪声至关重要。
