現在你能看見我了嗎?新型 X 射線系統揭示精細細節

一種新的 X 射線技術可能預示著行李安檢和乳房 X 光檢查的改進

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X 射線可以幫助揭示從隱藏在行李中的炸彈到乳房中的腫瘤等任何東西,但一些潛在的關鍵線索可能太微弱而無法用傳統方法捕捉到。現在,一種從原子對撞機改進而來的新型 X 射線技術可以解析出更多關鍵細節。

傳統的 X 射線成像的工作原理很像傳統攝影,依靠目標吸收、透射和散射的光——在這種情況下是 X 射線。為了辨別精細細節,通常需要大量的 X 射線,要麼是長時間照射,這可能會使目標暴露於有害的輻射水平,要麼是一次性從強大的光源(如環形粒子加速器或同步加速器)發出,但這很昂貴。

相反,倫敦大學學院的物理學家亞歷山德羅·奧利沃和他的同事建議,透過觀察 X 射線穿過物體時方向上的微小偏差來對物體進行成像。他們的想法是將這種 X 射線相位襯度成像技術(已在同步加速器中使用了 15 年以上)與傳統的 X 射線結合使用。


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科學家們為傳統的 X 射線源配備了大約 100 微米厚的金柵格——一個在目標前面,一個在目標後面。一個柵格上的孔與另一個柵格上的孔沒有完全對齊,這意味著直線穿過第一個柵格的 X 射線會被第二個柵格過濾掉,從而降低背景噪音。然後,探測器僅分析穿過物體時方向發生偏差的光子。與傳統成像相比,這可以帶來至少 10 倍的對比度——奧利沃在最近發表在《應用光學》上的研究結果中說,“所有細節都更加清晰可見,並且傳統上認為非常難以檢測到的細節也變得可以檢測到”。雖然炸彈通常在傳統的 X 射線成像中可見,但它們可能會與其他材料(如塑膠或液體)混淆。科學家們現在正在透過新的光柵設計進一步提高成像靈敏度,並正在研究透過從多個角度照射目標來進行 3D 掃描技術。

英國薩里大學的輻射物理學家大衛·布拉德利(未參與這項研究)說,該系統可以在幾秒鐘內生成影像,比其他 X 射線相位襯度技術快得多,後者在掃描期間無法施加那麼大的功率,因此需要幾分鐘。但英格蘭曼徹斯特大學的材料科學家菲利普·威瑟斯認為,目前尚不清楚該系統是否能足夠快地用於安全掃描。威瑟斯確實認為這項技術可能會帶來更好的醫學成像,以及改進航空航天工作中使用的材料的缺陷檢測。

查爾斯·Q·崔《大眾科學》的特約撰稿人。他的作品也曾發表在《紐約時報》、《科學》、《自然》、《連線》《生命科學》等刊物上。在業餘時間,他曾到過所有七大洲。

更多作者:查爾斯·Q·崔
大眾科學雜誌第 305 卷第 3 期本文最初以“現在你能看見我了嗎?新型 X 射線系統揭示精細細節”為標題發表於《大眾科學》雜誌第 305 卷第 3 期(
doi:10.1038/scientificamerican092011-79GdTUeOFy6AQB5HF0T3eL
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