科技日報記者 劉霞
來自美國科羅拉多州立大學(xué)、洛斯阿拉莫斯國家實驗室等機構(gòu)的科學(xué)家，利用激光器產(chǎn)生的高能緊湊X射線源，首次對大型致密物體內(nèi)部實現(xiàn)高分辨率無損CT掃描。這項技術(shù)突破有望在航空航天、增材制造等多個領(lǐng)域大放異彩。相關(guān)研究論文發(fā)表于《光學(xué)》雜志。
研究團隊使用科羅拉多州立大學(xué)研發(fā)的ALEPH激光器，生成強度高達(dá)1021瓦/平方厘米的拍瓦級激光。這些高能激光在幾微米距離內(nèi)，將一電子束加速到極高速度。電子束內(nèi)的高速電子與標(biāo)靶內(nèi)的重原子發(fā)生碰撞，導(dǎo)致電子減速并將自身的動能轉(zhuǎn)化為極其明亮的X射線。
醫(yī)院目前使用的X射線源能量僅為數(shù)萬電子伏特，而研究使用的X射線源能量高達(dá)數(shù)百萬伏特，且每個X射線脈沖只持續(xù)數(shù)萬億分之一秒，這使得他們能利用這些高能X射線進行高分辨率X射線成像以及計算機斷層掃描。
而目前工業(yè)使用的CT掃描儀體積大、成本高，且只能產(chǎn)生毫米級分辨率圖像。新的激光驅(qū)動方法可讓X射線源更小，在不降低X射線能量的情況下實現(xiàn)更高分辨率成像。
研究團隊表示，新型光源能量提升了兩個數(shù)量級，在不破壞物體結(jié)構(gòu)的情況下，可清晰呈現(xiàn)火箭零件、噴氣發(fā)動機渦輪葉片等致密且復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部的詳細(xì)視圖。科學(xué)家可借助這一技術(shù)，在噴氣發(fā)動機運行時實時捕獲其內(nèi)部的高分辨率3D圖像。而且，隨著增材制造技術(shù)不斷向前邁進，這項技術(shù)有望大大提高3D打印物品的質(zhì)量。
研究團隊期待高強度激光源能應(yīng)用于更多領(lǐng)域，從研究慣性聚變能到產(chǎn)生能量高達(dá)吉電子伏特的電子束等。
