根據本週在 《應用物理學雜誌》上發表的計算機模擬結果，一種醫學成像技術可能有助於探測隱藏的核材料。這項工作為改進阻止此類物品非法運輸的努力提供了一種思路。
“這裡的基本思路是利用目前可用的技術，即光譜X射線探測器，來更充分地利用現有資訊，” 位於華盛頓州里奇蘭市的太平洋西北國家實驗室 (PNNL) 的研究員，同時也是奧斯汀德克薩斯大學的核工程師，該研究的共同作者安德魯·吉爾伯特說。
機場常用的探測器只返回物體的輪廓影像，即使是那些由不同材料的多層構成的物體也是如此。這種掃描器只計算穿過材料的X射線光子的數量，而不記錄X射線能量的變化。因此，對裝有鈽、鉛和鐵的行李箱進行X射線掃描，將返回一個基於平均密度的影像，無法區分這三種材料。
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相比之下，光譜射線照相術依賴於探測光子在穿過材料後在多個能量水平上的情況。吉爾伯特的模擬中產生的光譜射線照片將顯示不同的材料，並突出那些能量範圍特定於潛在危險物體的材料。
吉爾伯特和他的同事們基於一些材料的化學和物理引數（如密度），對鈽、鋼和棉花的分層系統進行了建模。然後，他們模擬了X射線穿過該系統，以生成分層材料的光譜射線照片。利用比爾定律的一種形式，即描述X射線束與已知成分物體的相互作用的方程，他們能夠識別材料並估計其厚度。研究人員表示，下一步將在現實世界中測試這項技術。
如果結果得到證實，它們表明“您可以從X射線射線照相術中獲得的的資訊將實現量子級的飛躍，” 德國卡爾斯魯厄的歐盟委員會聯合研究中心的化學家克勞斯·邁耶說。
儘管對如此詳細資料的渴望並非新鮮事，但真正擁有捕獲資料的技術卻是新事物，PNNL的核物理學家羅伯特·倫克爾說，他沒有參與這項工作。他說，論文中展示的物理原理“實際上支援了系統的構建”。
本文經《自然》雜誌許可轉載。 這篇文章於2014年4月18日首次發表。