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X射线显微断层摄影刷新纪录

时间: 2021-10-13
浏览量: 4

据物理学家组织网27日报道,德国和瑞士科学家携手,用X射线显微技术在1秒中内拍摄了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”。

X射线显微断层摄影刷新纪录

以铝合金为基础的金属泡沫的断层扫描图。

图片来源:物理学家组织网

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:空间分辨率仍旧为几微米,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、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。


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