Меньше радиации. Ученые создали квантовое рентгеновское устройство

2 сентября 2019, 22:04
Цей матеріал також доступний українською

Команда исследователей из Израиля впервые продемонстрировала улучшение параметров рентгеновских изображений при помощи квантовых эффектов.

Ученым удалось убрать фоновый шум и улучшить точность снимков, пишет Science Alert.

Соотношения между парами фотонов в квантовых масштабах можно использовать для создания более четких изображений с более высоким разрешением, чем в классической оптике. Это явление называется квантовой визуализацией, и этот эффект обладает некоторым действительно впечатляющим потенциалом — особенно потому, что, используя оптический свет, его можно использовать для показа объектов, которые обычно не видны, таких как кости и органы.

Видео дня

Исследователи планируют добиться полноценной запутанности между фотонами рентгеновского диапазона, что позволит реализовать принципиально новые эксперименты в области квантовой оптики.

Авторы работы использовали технику, называемую квантовым освещением, чтобы минимизировать фоновый шум при рентгеновских снимках. Обычно для этого используются запутанные фотоны, но работают и более слабые корреляции.

Шарон Шварц из Израильского университета Бар-Илан и его коллеги нашли способ получить качественные изображения. Их метод заключается в том, чтобы рассеять фотон в кристалле алмаза. Так они получили два рентгеновских луча, которые излучаются под разными углами.

Обычно этот процесс очень неэффективен при использовании рентгеновских лучей, поэтому команда увеличила мощность. Используя синхротрон SPring-8 в Японии, они выпустили рентгеновский луч с энергией 22 кэВ на свой кристалл, который разделился на два пучка, каждый из которых нес по 11 кэВ.

Сигнальный луч направляется к объекту, который должен быть изображен — в случае этого исследования, маленький кусочек металла с тремя щелями — с детектором на другой стороне. Холостой луч направляется прямо на другой детектор. Это настроено так, что каждый луч попадает на свой соответствующий детектор в одном и том же месте и в одно и то же время.

Оказалось, что квантовые эффекты позволяют значительно улучшить качество картинки. Например, изображение, которое получили израильские ученые, было контрастнее, четче, хотя съемке мешал фоновый шум, который превышал сигнал в 10 тыс. раз.

«Мы продемонстрировали способность использовать сильные временные и энергетические корреляции фотонных пар для квантового расширенного фотодетектирования. Представленная нами процедура обладает огромным потенциалом для улучшения характеристик рентгеновских измерений», — пишут исследователи.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Техно
Рассылка о том как технологии изменяют мир
Каждый понедельник

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X