Hvordan den bøjede krystal ændrer retningen af røntgenstrålerne. Kredit:Tohoku University
Mange vil gennemgå en CT-scanning på et eller andet tidspunkt i deres liv - de bliver glidet ind og ud af en tunnel, mens en stor maskine roterer rundt. røntgen computertomografi, bedre kendt under sit akronym CT, er en meget brugt metode til at opnå tværsnitsbilleder af objekter.
Nu har et forskerhold – ledet af Tohoku University Professor Wataru Yashiro – udviklet en ny metode, der bruger intens synkrotronstråling, der producerer billeder af højere kvalitet inden for millisekunder.
Høj hastighed, Højopløselig røntgen-CT er i øjeblikket mulig ved brug af intens synkrotronstråling. Imidlertid, dette kræver, at prøverne roteres ved høj hastighed for at få billeder fra mange retninger. Dette ville gøre CT-scanninger mere beslægtet med en rutsjebanetur!
Ekstrem rotation gør det også umuligt at kontrollere prøvens temperatur eller atmosfære.
Alligevel, forskerholdet løste denne gåde ved at skabe et optisk system, der opdeler enkelte synkrotron røntgenstråler i mange. Disse stråler skinner derefter på prøven fra forskellige retninger på samme tid, således ophæver behovet for at rotere prøven.
Denne "multi-beam" metode er ikke nogen nem opgave, da retningen af røntgenstråler ikke let kan ændres. I modsætning til synligt lys, Røntgenstråler interagerer svagt med tingene, gør det vanskeligt at bruge spejle og prismer til at ændre bjælkernes bane.
Til venstre er et projektionsbillede opnået med en eksponeringstid på 1 ms, mens til højre er en tredimensionel rekonstruktion opnået fra 32 projektionsbilleder ved hjælp af en komprimeret-sensing-algoritme. Kredit:Tohoku University
For at overvinde dette, forskerholdet brugte mikrofremstillingsteknikker til at skabe unikt formede krystaller. Disse krystaller blev derefter bøjet i form af en hyperbel. Ved at kombinere tre rækker af krystaller, flerstråleoptikken var i stand til at dække en vinkel på ±70°.
De udfører deres eksperimenter på SPring-8 synkrotronstrålingsanlægget, forskerholdet benyttede sig af en banebrydende komprimeret-sensing-algoritme, der kun behøver et par dusin projektionsbilleder til billedrekonstruktion.
"Opfindelsen gør 3D-observationer af levende væsener og flydende prøver inden for millisekunder mulige" udbrød professor Yashiro. "Den mulige anvendelse er udbredt, fra grundlæggende materialevidenskab til biovidenskab til industri, " tilføjede Yashiro.