X射线显微断层摄影刷新纪录

仙仙

据物理学家组织网9月27日报道，德国和瑞士科学家携手，用X射线显微技术在1秒钟内拍摄了1000张断层图像，刷新了材料研究领域的世界纪录——此前他们1秒钟只能获得200张断层图像。最新研究有助于科学家对材料内部的快速变化和过程进行成像，有望在医学、材料学等领域“大显身手”。


计算机断层扫描技术能从各个侧面对身体的某部分进行X光透视，得出一幅三维图像，并据此创建出断层图像用于诊断。除了医学领域，该方法对于材料分析、无损质量检测或新型功能材料的开发也非常有用。如果能在更短的时间内获得三维图像，就可以更好地对样品中的快速变化和过程进行成像。


在本研究中，德国亥姆霍兹柏林（HZB）研究中心与瑞士保罗谢尔研究所（PSI）下属瑞士光源中心（SLS）的研究人员携手创造了这项新的世界纪录，且其他参数并不受影响：空间分辨率仍为几微米，却可以连续记录几分钟，这使他们可以记录材料或制造过程中更快发生的过程。


为获得X射线图像，他们将材料样本放置在自己开发的高速旋转台上，其角速度与相机的采集速度完全同步。来自HZB的加西亚·莫雷诺解释说，这个转盘使用了特别轻的部件，它可以稳定地达到500赫兹的转速。此外，PSI物理学家克里斯蒂安·施莱普茨使用了一种新的高速相机和特殊光学器件，大大提高了灵敏度。借助上述改进，研究人员可以每秒采集1000个三维数据集，并在几分钟内生成一个巨大的数据流。


随后，该团队用各种样品证明了最新断层扫描技术的威力，如火花燃烧过程中发生的极快变化和液态金属泡沫中气泡的生长和合并过程等。以铝合金为基础的金属泡沫可用于电动汽车制造领域，气泡的形态、大小等对其强度和硬度非常重要。


加西亚·莫雷诺说：“我们的新方法为材料快速加工过程中的无损研究打开了一扇门，有望让更多研究和工业界受益。”（记者刘霞）