Лучшая комплектация: новый принцип генерации рентгеновских лучей


Рентгеновские лучи обычно трудно направлять и направлять. Рентгеновские физики из Геттингенского университета разработали новый метод, с помощью которого рентгеновские лучи могут излучаться более точно в одном направлении. Для этого ученые используют структуру из тонких слоев материалов с различной плотностью электронов, чтобы одновременно отклонять и фокусировать генерируемые лучи. Результаты исследования опубликованы в журнале. Достижения науки.

Для генерации рентгеновских лучей в обычных рентгеновских трубках электроны, ускоренные под действием высокого напряжения, сталкиваются с металлическим анодом. Атомы в металле отклоняют и замедляют электроны на своем пути, или электроны возбуждают атомы металла, чтобы излучать излучение, когда они сталкиваются друг с другом. Как замедление электронов, так и возбуждение атомов металла приводят к испусканию рентгеновского излучения. К сожалению, распространяется одинаково во всех направлениях, и его трудно направить в сфокусированный луч. Кроме того, волновой фронт испускаемого рентгеновского излучения совершенно хаотичен и неупорядочен.

Физики из Института физики рентгеновских лучей при Геттингенском университете теперь наблюдали новый эффект, когда анод заменяется подходящей структурой из тонких слоев материалов с различной плотностью электронов. Толщина «сэндвич-структуры» должна составлять несколько миллионных долей миллиметра. Если выбрана определенная последовательность слоев, можно направлять рентгеновские лучи. «Когда ускоренные электроны попадают в эту многослойную структуру, угловой спектр генерируемых рентгеновских лучей изменяется», – говорит Мальте Вассхольц, первый автор статьи. Он продолжает: «Рентгеновские лучи предпочтительно генерируются и направляются параллельно слоям, которые действуют как волновод, подобный оптическому волокну».

Подробные численные расчеты позволяют воспроизвести результаты в модели и рассчитать для заданного выбора конструкции. «Согласно нашим расчетам, эффект может быть дополнительно усилен за счет оптимизации структуры. Это позволит нам генерировать рентгеновское с более высокой яркостью», – добавляет профессор Тим Салдитт. Есть надежда, что рентгеновские измерения, которые до сих пор были возможны только на больших ускорителях, таких как электронный в Гамбурге, также в некоторой степени могут быть перенесены «в лабораторию». «Применение рентгеновской визуализации для микроскопически маленьких и малоконтрастных объектов, таких как мягкие биологические ткани, особенно интересно», – говорит Салдитт.