高能紧凑X射线源可精细扫描大型致密体

来源:科技日报
2025-03-25 08:50 
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原标题:高能紧凑X射线源可精细扫描大型致密体

来自美国科罗拉多州立大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室等机构的科学家,利用激光器产生的高能紧凑X射线源,首次对大型致密物体内部实现高分辨率无损CT扫描。这项技术突破有望在航空航天、增材制造等多个领域大放异彩。相关研究论文发表于《光学》杂志。

研究团队使用科罗拉多州立大学研发的ALEPH激光器,生成强度高达1021瓦/平方厘米的激光。这些高能激光在几微米距离内,将一电子束加速到极高速度。电子束内的高速电子与标靶内的重原子发生碰撞,导致电子减速并将自身的动能转化为极其明亮的X射线。

医院目前使用的X射线源能量仅为数万电子伏特,而研究使用的X射线源能量高达数百万伏特,且每个X射线脉冲只持续数万亿分之一秒,这使得他们能利用这些高能X射线进行高分辨率X射线成像以及计算机断层扫描。

而目前工业使用的CT扫描仪体积大、成本高,且只能产生毫米级分辨率图像。新的激光驱动方法可让X射线源更小,在不降低X射线能量的情况下实现更高分辨率成像。

研究团队表示,新型光源能量提升了两个数量级,在不破坏物体结构的情况下,可清晰呈现火箭零件、喷气发动机涡轮叶片等致密且复杂结构内部的详细视图。科学家可借助这一技术,在喷气发动机运行时实时捕获其内部的高分辨率3D图像。而且,随着增材制造技术不断向前迈进,这项技术有望大大提高3D打印物品的质量。

研究团队期待高强度激光源能应用于更多领域,从研究惯性聚变能到产生能量高达吉电子伏特的电子束等。(记者刘霞)

【责任编辑:张瑨瑄】
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