哥廷根大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種新的方法來(lái)生成彩色的X射線圖像。以前，使用X射線熒光分析確定樣品中的化學(xué)成分和成分排列的唯一方法是將X射線聚焦在整個(gè)樣品上并進(jìn)行掃描，這既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián)。這種新方法只需一次曝光就能生成一個(gè)大面積的圖像，消除了聚焦和掃描的需要。該研究結(jié)果發(fā)表在《Optica》雜志上。

上圖展示了如何使用新開(kāi)發(fā)的方法創(chuàng)建一個(gè)圖像。兩種顏色--綠色和品紅色--是由樣品中的熒光原子（左）由于X射線的激發(fā)而發(fā)出的?；疑膱A形物體代表一個(gè)在檢測(cè)器上投下陰影的光學(xué)器件。然后，該算法產(chǎn)生一個(gè)具有兩種顏色的實(shí)際圖像--其強(qiáng)度代表了樣品中熒光原子的密度。

與可見(jiàn)光相比，對(duì)于“不可見(jiàn)”的輻射，如X射線、中子或伽馬射線，還沒(méi)有類(lèi)似的強(qiáng)大鏡頭可以詮釋。然而，這些類(lèi)型的輻射是必不可少的，例如，在核醫(yī)學(xué)和放射學(xué)，以及工業(yè)測(cè)試和材料分析中。

X射線熒光的用途包括分析繪畫(huà)和文物中的化學(xué)成分，以確定真實(shí)性、來(lái)源或生產(chǎn)技術(shù)，或在環(huán)境保護(hù)中分析土壤樣本或植物。半導(dǎo)體元件和計(jì)算機(jī)芯片的質(zhì)量和純度也可以用X射線熒光分析來(lái)檢查。

科學(xué)家們使用了慕尼黑PNSensor公司開(kāi)發(fā)的X射線彩色相機(jī)和一個(gè)新穎的成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)基本上由物體和探測(cè)器之間的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的金涂層板組成，這意味著樣品會(huì)投下陰影。

檢測(cè)器中測(cè)量的強(qiáng)度模式提供了關(guān)于樣品中熒光原子分布的信息，然后可以用計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行解碼。這種新方法意味著平板可以非常接近物體或檢測(cè)器，與使用X射線透鏡時(shí)不同，這使得這是一種實(shí)用的方法。

第一作者哥廷根大學(xué)X射線物理研究所的博士后研究員Jakob Soltau博士解釋說(shuō)：“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種算法，使我們能夠快速和穩(wěn)健地創(chuàng)建一個(gè)清晰的圖像，同時(shí)為每一種X射線顏色。”

共同作者、同一研究所的博士生Paul Meyer補(bǔ)充說(shuō)：“這些光學(xué)器件根本無(wú)法與普通透鏡相比；它們是由瑞士的一家新公司按照我們的精確規(guī)格制造的?！?/p>

這家新成立的公司XRNanotech專(zhuān)門(mén)從事納米結(jié)構(gòu)的研究，由在哥廷根大學(xué)完成博士學(xué)位的Florian D?hring博士創(chuàng)立。研究小組負(fù)責(zé)人蒂姆-薩爾迪特教授總結(jié)說(shuō)：“接下來(lái)，我們希望將這種方法擴(kuò)展到生物樣本的三維成像，以及探索成像中的現(xiàn)象，如X射線、中子或核醫(yī)學(xué)中的伽馬射線的非彈性散射?！?/p>

審核編輯 ：李倩