世界上最亮的激光可以为低辐射的X射线铺平道路

Oct25

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世界上最亮的激光可以为低辐射的X射线铺平道路

内布拉斯加州大学林肯分校的物理学家们利用有史以来最明亮的光线,获得了这个USB驱动器的高分辨率X射线。这张照片显示了普通X射线成像所看不到的细节。(©Extreme Light Laboratory |内布拉斯加州大学林肯分校)

世界上最亮的激光——它的能量非常强大,能够产生比太阳表面亮度10亿倍的光脉冲——能够将可见光“转换”成X射线,使物体的形状和颜色看起来不同,新的研究表明,

这些X射线的危害可能比目前的计算机断层扫描(CT)机器小得多,并且提供了更高分辨率的图像,研究人员说,

在6月26日在线发表在《自然光子学》杂志上的新研究中,内布拉斯加州大学林肯分校的一个研究小组由物理学家唐纳德·乌姆施塔特领导,他们描述了一个实验,这个实验是用超能力的迪奥克利斯激光进行的,以古希腊数学家的名字命名。[物理学中18个最大的未解之谜]

当被引导到电子束上时,激光束的光子开始以一种完全不同的方式散射,研究人员发现,

通常,当你用室内调光开关调光时,所有的东西内布拉斯加州大学林肯极端光实验室的Umstadter说:“房间里的光线看起来和以前一样,只是更亮而已。”当物理学家将激光的亮度调高到一个更高的水平时,散射过程就会发生改变,例如,房间里的物体看起来不一样。

一位在内布拉斯加州林肯大学极端光实验室工作的科学家。(内布拉斯加州大学林肯分校)

散射是一个光粒子在撞击其他粒子后偏离轨道的过程。Umstadter说,在Diocles激光的情况下,单光子将与单电子散射。结果,电子会发出一个光子。然而,当激光的光强度达到某一点时,每个电子开始与大量的光子同时散射。

结果,电子发射出一个光子,这个光子具有照亮它的光子的所有能量之和,因此散射光的能量比“照亮它的光子,”Umstadter说事实上,它的能量很高,在X射线光区。Umstadter说,这是一种X射线,不像我们的激光那样是一个可见光子。

发射光的角度发生了变化,这意味着一个被如此明亮的光照射的物体会突然有不同的形状。此外,决定颜色的光的能量也发生了变化。

尽管它获得了X射线的特性,但电子发出的光与常规X射线相比表现不同“典型的X射线是由完全不同的机制产生的,它们看起来更像一个灯泡,”Umstadter说。

“如果一个灯泡是白光,它代表了所有的颜色,”Umstadter补充说激光通常是一种颜色,它是一种非常窄的光束,我们称之为相干。我们的X射线比典型的X射线相干性好得多,分辨率也高得多。

Umstadter说,基于这项技术的成像系统能够看到比传统X射线机小得多的细节。例如,在医学应用中,这可能导致在早期阶段检测组织变化的能力,如癌症肿瘤。

Umstadter说,使用基于该技术的X射线可以将辐射剂量减少10倍,这将降低病人患癌症的风险。

众所周知,即使是小剂量的X射线也会增加癌症的风险,尽管剂量很小。

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