새로운 기술은 컬러 X선 이미지를 빠르고 효율적으로 생성합니다.

새로운 기술은 FZP(Fresnel zone plate)라는 특수 구조 장치를 사용하여 신속하고 효율적으로 컬러 X선 이미지를 생성합니다. 이 기술은 비파괴 산업 테스트 및 재료 분석뿐만 아니라 핵 의학 및 방사선학에 응용할 수 있습니다.

X선은 X선 빛에 노출될 때 여러 물질이 방출하는 형광의 특징적인 "지문" 덕분에 재료의 화학적 조성을 결정하는 데 자주 사용됩니다. 그러나 현재 이 이미징 기술은 X-선에 초점을 맞추고 전체 샘플을 스캔해야 합니다. X선 빔을 작은 영역, 특히 일반적인 실험실 X선 소스에 초점을 맞추는 것이 어렵다는 점을 감안할 때 이것은 어려운 작업이며 이미지를 생성하는 데 시간과 비용이 많이 듭니다.

단일 노출 및 초점 및 스캔이 필요 없음

에서 개발한 새로운 방식 야콥 솔타우 그리고 동료들 괴팅겐 대학의 X선 물리학 연구소, 독일에서는 초점을 맞추고 스캔할 필요 없이 단 한 번의 노출로 넓은 샘플 영역의 이미지를 얻을 수 있습니다. 그들의 접근 방식은 X선 컬러 카메라와 이미지화되는 물체와 검출기 사이에 배치된 금도금 FZP를 사용합니다. FZP는 X선을 집중시키는 데 자주 사용되는 불투명하고 투명한 영역의 구조를 가지고 있지만, 이 실험에서 연구원들은 다른 것에 관심을 가졌습니다. 샘플이 조명될 때 FZP가 검출기에 드리우는 그림자입니다.

연구원들은 FZP를 통과한 후 검출기에 도달하는 강도 패턴을 측정함으로써 두 가지 다른 파장에서 형광을 발하는 샘플의 원자 분포에 대한 정보를 수집했습니다. 그런 다음 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 이 분포를 해독했습니다.

"우리는 일관성 있는 X선 이미징에서 위상 검색을 통해 이를 위해 유리하게 사용될 수 있는 일련의 알고리즘을 알고 있습니다."라고 Soltau는 설명합니다. "우리는 검출된 X선 광자의 서로 다른 에너지를 구별하기 위해 실험에서 X선 ​​컬러 카메라를 사용하여 X선 형광 이미징에 이것을 적용합니다."

이 풀 필드 접근 방식 덕분에 연구자들은 한 번의 이미지 획득만으로도 샘플의 화학적 조성을 결정하기에 충분하다고 말합니다. 획득 시간은 현재 몇 시간 정도이지만 향후에는 이를 줄일 수 있기를 희망합니다.

생물학적 조직 이미징의 가능성

팀은 새로운 기술이 많은 잠재적인 응용 프로그램을 가지고 있다고 말합니다. 여기에는 핵의학 및 방사선학이 포함됩니다. 비파괴 산업 테스트; 재료 분석; 진품을 확인하기 위해 그림 및 문화 공예품의 화학 물질 구성을 결정합니다. 토양 샘플 또는 식물 분석; 반도체 구성 요소 및 컴퓨터 칩의 품질과 순도를 테스트합니다. 원칙적으로 이 기술은 비탄성 X선(Compton) 및 중성자 산란 또는 감마선과 같은 비일관성 방사선 소스를 이미지화하는 데에도 사용할 수 있으며, 이는 핵의학 응용 분야에 유용합니다.

"연구 그룹으로서 우리는 생물학적 조직의 XNUMX차원 이미징에 매우 관심이 있습니다."라고 Soltau는 말합니다. 물리 세계. “결합 단층 촬영예를 들어, 전송된 X선 빔을 기록하는 검출기를 사용하여 새로운 전체 필드 형광 이미징 접근 방식으로 전자 밀도(위상차 전파 이미징으로 알려진 기술)의 맵을 얻으면 구조를 이미지화하고 (로컬 ) 한 번의 스캔으로 샘플의 화학적 조성.”

엑스레이 현미경이 선명해진다

새로운 기술의 첫 번째 시연에서 자세히 설명합니다. Optica, 괴팅겐 팀은 약 35미크론의 공간 해상도와 약 1mm의 시야를 달성했습니다.². 병렬로 이미징되는 해상도 요소의 수는 상대적으로 적지만 영역 너비가 더 작은 FZP를 사용하거나 더 큰 시야를 향해 조명되는 샘플 영역을 늘리면 증가할 수 있습니다. 또 다른 과제는 탄성 산란 방사선으로 인한 원치 않는 배경 잡음을 증가시키지 않고 획득 시간을 줄이는 것입니다.

연구원들은 이제 대부분의 실험실에서 사용할 수 있는 X선 빛보다 훨씬 더 강한 싱크로트론 방사로 그들의 기술을 시도하고 싶어합니다. 또 다른 장점은 싱크로트론 방사선이 전기장과 자기장을 사용하여 생성된 하전 입자의 고에너지 빔으로 구성되어 더 높은 공간 분해능과 더 짧은 획득 시간을 허용하는 좁은 대역폭을 제공한다는 것입니다. 팀에서 시간을 예약했습니다. DESY의 PETRA III 싱크로트론 빔라인 이를 위해 XNUMX월.