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天然矿物黑曼石实现了X射线成像的新方法

2021-07-31 21:48          X射线粒子加速器
用单反相机在图画纸上拍摄的死蚂蚁的身体。
 
来自图尔库大学的研究人员发现了一种基于天然矿物哈克曼石的着色能力的X射线成像新方法。这个国际研究小组还发现了黑曼石在暴露于X射线时如何以及为什么会改变颜色。

哈克曼石是一种在黑暗中发亮的天然矿物。它还因其在紫外线照射下从米白色变为粉红色或紫色的能力而闻名。在最近发表的研究中,该矿物的着色能力在暴露于X射线下被研究。

"以前的研究已经发表了关于哈克曼石在暴露于X射线时改变颜色的初步结果,但不清楚为什么和如何产生这种颜色,以及这种特征是否可以以某种方式有用。图尔库大学的Mika Lastusaari讲师说:"我们是第一个尝试使用哈克曼石制成的表面作为图像板进行X射线成像的人,结果非常令人兴奋。

由Lastusaari领导的智能光子材料研究小组在图尔库大学化学系对具有光和颜色相关特性的材料进行了开拓性研究。该小组通过合成方法创造了哈克曼石,这使他们能够控制材料的特性,并通过在材料的基本结构中添加或替换原子而使其适应不同用途。

"在这项研究中,我们在德国卡尔斯鲁厄同步辐射设施中使用一个产生可调控能量的X射线的粒子加速器,研究了四种类型的合成哈克曼石在暴露于X射线时的行为。所有的样品都是积极的惊喜,我们能够获得关于在基本结构中添加不同原子如何影响着色能力的宝贵信息,"博士生Sami Vuori解释说。

"我们还注意到,变色的机制是通过X射线激发内壳电子而发生的,与紫外线辐射不同,紫外线辐射只导致最松散的外壳电子参与变色,"Vuori补充道。


暴露在X射线下后,哈克曼石胶片上留下了蚂蚁的X射线图像。这张照片是用单反相机拍摄的。

在哈克曼石的帮助下测量辐射剂量和成像

根据研究人员的说法,由于哈克曼石具有多种用途,它可以被认为是一种神奇的材料。现在,这种矿物的使用范围还将包括X射线成像,死蚂蚁身体的X射线图像证明了这一点。

哈克曼石在黑暗中发出白色的光芒。该矿物在紫外光下被拍到。
 
"使用哈克曼石进行成像的好处是,它不需要昂贵的分析工具就能看到图像:你可以用自己的眼睛看到图像,并用相机记录。作为一个例子,这张照片是在暴露于X射线后用普通的DLSR相机拍摄的。然而,它最大的特点是照片中的哈克曼石胶片不是一次性使用的胶片:图像可以在光或热的帮助下被清除,并且可以用同一胶片对新的物体进行成像,"撰写了关于哈克曼石的博士论文的Isabella Norrbo博士这样解释。

这项研究已作为一篇开放性文章发表在《先进光学材料》上。

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