新しい技術はカラー X 線画像を迅速かつ効率的に作成します

新しい技術では、フレネル ゾーン プレート (FZP) と呼ばれる特殊な構造の装置を使用して、カラーの X 線画像を迅速かつ効率的に生成します。 この技術は、核医学や放射線学、さらに非破壊産業試験や材料分析に応用できる可能性があります。

X 線は、X 線にさらされたときにさまざまな物質が発する蛍光の特徴的な「指紋」のおかげで、材料の化学組成を決定するためによく使用されます。 ただし、現在のところ、このイメージング技術では、X 線の焦点を合わせ、サンプル全体をスキャンする必要があります。 X 線ビームを小さな領域に集束させるのが難しいことを考えると、特に一般的な実験用 X 線源では、これは困難な作業であり、画像の作成に時間と費用がかかります。

XNUMX 回の露光で焦点合わせやスキャンが不要

によって開発された新しいメソッド ヤコブ・ソルタウ との同僚 ゲッティンゲン大学 X 線物理学研究所、ドイツでは、焦点合わせとスキャンの必要性を排除しながら、大きなサンプル領域からの画像をXNUMX回の露出で取得できます。 彼らのアプローチでは、X 線カラー カメラと、画像化されるオブジェクトと検出器の間に配置された金メッキの FZP を使用します。 FZP は、X 線を集束させるためによく使用される不透明ゾーンと透明ゾーンの構造を持っていますが、この実験では、研究者は別のことに興味を持っていました。

FZP を通過した後に検出器に到達する強度パターンを測定することにより、研究者は、XNUMX つの異なる波長で蛍光を発するサンプル内の原子の分布に関する情報を収集しました。 次に、コンピュータ アルゴリズムを使用してこの分布を解読しました。

「私たちは、コヒーレント X 線イメージングにおける位相回復から、これに有利に​​使用できる一連のアルゴリズムをよく知っています」と Soltau 氏は説明します。 「これを、検出されたX線光子の異なるエネルギーを区別するための実験で、X線カラーカメラを使用したX線蛍光イメージングに適用します。」

この全視野アプローチのおかげで、研究者は、サンプルの化学組成を決定するには、XNUMX 回の画像取得で十分であると述べています。 現在、取得時間は数時間程度ですが、将来的にはこれを短縮したいと考えています。

生体組織のイメージングの可能性

チームは、この新しい技術には多くの潜在的な用途があると述べています。 これらには、核医学と放射線学が含まれます。 非破壊産業試験; 材料分析; 絵画や文化的工芸品に含まれる化学物質の組成を決定し、それらの信憑性を検証します。 土壌サンプルまたは植物の分析; 半導体部品とコンピューターチップの品質と純度をテストします。 原則として、この技術は、非弾性 X 線 (コンプトン) や中性子散乱、ガンマ線などのインコヒーレントな放射線源の画像化にも使用でき、核医学への応用に役立ちます。

「研究グループとして、私たちは生体組織の XNUMX 次元イメージングに非常に興味を持っています」と Soltau 氏は語ります。 物理学の世界. 「組み合わせる 断層撮影たとえば、透過 X 線ビームを記録する検出器を使用して、電子密度のマップを取得する (位相コントラスト伝搬イメージングとして知られる手法) と、新しい全視野蛍光イメージング アプローチを使用して、構造と (局所) をイメージングすることができます。 ) XNUMX回のスキャンでサンプルの化学組成。

X線顕微鏡は鋭くなります

新しい技術のこの最初のデモンストレーションでは、 オプティカゲッティンゲンのチームは、約 35 ミクロンの空間分解能と約 1 mm の視野を達成しました。². 並行して画像化される解像度要素の数は比較的少ないままですが、より小さなゾーン幅を持つ FZP を使用するか、より大きな視野に向かって照明されるサンプル領域を増やすことで、これを増やすことができます。 もう XNUMX つの課題は、弾性散乱放射による不要なバックグラウンド ノイズを増加させることなく、取得時間を短縮することです。

研究者は現在、ほとんどの研究室で利用可能な X 線光よりもはるかに強いシンクロトロン放射を使用して、この技術を試してみたいと考えています。 さらなる利点は、シンクロトロン放射が電場と磁場を使用して生成された荷電粒子の高エネルギービームで構成されていることです。これにより、より高い空間分解能とより短い取得時間を可能にする狭い帯域幅が得られます。 チームは次の時間を予約しました DESY の PETRA III シンクロトロン ビームライン そのためにXNUMX月。