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哥廷根大学物理学家开发更精确发射X射线的新方法

X射线 电子束
发布:2021-01-26 10:03:22    

艺术家对新型X射线源发出的X射线(紫色)的印象,其中引导电子束的分层结构被电子轰击(黄色)。图片来源:Julius Hilbig

X射线通常难以直接引导。哥廷根大学(University ofGöttingen)的X射线物理学家开发了一种新方法,利用该方法可以在一个方向上更精确地发射X射线。为此,科学家使用具有不同电子密度的材料薄层结构来同时偏转和聚焦产生的电子束。研究结果发表在《科学进展》杂志上。

为了在普通X射线管中产生X射线,已被高压加速的电子与金属阳极碰撞。金属中的原子会偏转并减慢其路径上的电子,或者电子在相互碰撞时激发金属原子发出辐射。电子的减速和金属原子的激发都导致发射X射线辐射。不幸的是,辐射在所有方向上均等地发射,然后难以定向到聚焦光束中。此外,所发射的X射线的波前是完全随机且无序的。

哥廷根大学X射线物理研究所的物理学家现在已经观察到当阳极被具有不同电子密度的材料薄层的合适结构代替时,产生了一种新颖的效果。“三明治结构”的厚度必须为百万分之几毫米。如果选择了特定的层序列,则可以引导X射线。该论文的第一作者马尔特·瓦斯霍尔兹(Malte Vassholz)说:“当加速的电子撞击这种三明治结构时,所产生的X射线的角谱就会发生变化。他继续说:“优先产生X射线,并使其平行于充当波导的层,类似于光纤一样。”

详细的数值计算允许将结果复制到模型中,并针对给定的结构选择进行计算。“根据我们的计算,可以通过优化结构进一步增强效果。这将使我们能够生成具有更高亮度的X射线辐射,” Tim Salditt教授补充道。希望迄今为止只能在大型加速器(例如汉堡的电子同步加速器)上进行的X射线测量也可以在某种程度上“带入实验室”。Salditt说:“将X射线成像技术应用于微小的,低对比度的物体(例如软的生物组织)的应用特别有趣。”

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