哥廷根大學的研究人員創造了一種新的方法來生成彩色的X射線圖像。以前,使用X射線熒光分析確定樣品中的化學成分和成分排列的唯一方法是將X射線聚焦在整個樣品上并進行掃描,這既費時又費錢。這種新方法只需一次曝光就能生成一個大面積的圖像,消除了聚焦和掃描的需要。該研究結果發表在《Optica》雜志上。
上圖展示了如何使用新開發的方法創建一個圖像。兩種顏色--綠色和品紅色--是由樣品中的熒光原子(左)由于X射線的激發而發出的。灰色的圓形物體代表一個在檢測器上投下陰影的光學器件。然后,該算法產生一個具有兩種顏色的實際圖像--其強度代表了樣品中熒光原子的密度。
與可見光相比,對于“不可見”的輻射,如X射線、中子或伽馬射線,還沒有類似的強大鏡頭可以詮釋。然而,這些類型的輻射是必不可少的,例如,在核醫學和放射學,以及工業測試和材料分析中。
X射線熒光的用途包括分析繪畫和文物中的化學成分,以確定真實性、來源或生產技術,或在環境保護中分析土壤樣本或植物。半導體元件和計算機芯片的質量和純度也可以用X射線熒光分析來檢查。
科學家們使用了慕尼黑PNSensor公司開發的X射線彩色相機和一個新穎的成像系統,該系統基本上由物體和探測器之間的一個特殊結構的金涂層板組成,這意味著樣品會投下陰影。
檢測器中測量的強度模式提供了關于樣品中熒光原子分布的信息,然后可以用計算機算法進行解碼。這種新方法意味著平板可以非常接近物體或檢測器,與使用X射線透鏡時不同,這使得這是一種實用的方法。
第一作者哥廷根大學X射線物理研究所的博士后研究員Jakob Soltau博士解釋說:“我們已經開發了一種算法,使我們能夠快速和穩健地創建一個清晰的圖像,同時為每一種X射線顏色。”
共同作者、同一研究所的博士生Paul Meyer補充說:“這些光學器件根本無法與普通透鏡相比;它們是由瑞士的一家新公司按照我們的精確規格制造的。”
這家新成立的公司XRNanotech專門從事納米結構的研究,由在哥廷根大學完成博士學位的Florian D?hring博士創立。研究小組負責人蒂姆-薩爾迪特教授總結說:“接下來,我們希望將這種方法擴展到生物樣本的三維成像,以及探索成像中的現象,如X射線、中子或核醫學中的伽馬射線的非彈性散射。”
審核編輯 :李倩
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原文標題:一種X射線彩色成像新方法
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