每秒一千張 X射線顯微斷層攝影刷新紀錄

科技日報北京9月28日電 （記者劉霞）據物理學家組織網27日報道，德國和瑞士科學家攜手，用X射線顯微技術在1秒鐘內拍攝了1000張斷層圖像，刷新了材料研究領域的世界紀錄——此前他們1秒鐘只能獲得200張斷層圖像。最新研究有助於科學家對材料內部的快速變化和過程進行成像，有望在醫學、材料學等領域“大顯身手”。

計算機斷層掃描技術能從各個側面對身體的某部分進行X光透視，得出一幅三維圖像，並據此創建出斷層圖像用於診斷。除了醫學領域，該方法對於材料分析、無損質量檢測或新型功能材料的開發也非常有用。如果能在更短的時間內獲得三維圖像，就可以更好地對樣品中的快速變化和過程進行成像。

在本研究中，德國亥姆霍茲柏林（HZB）研究中心與瑞士保羅謝爾研究所（PSI）下屬瑞士光源中心（SLS）的研究人員攜手創造了這項新的世界紀錄，且其他參數並不受影響：空間分辨率仍舊為幾微米，卻可以連續記錄幾分鐘，這使他們可以記錄材料或製造過程中更快發生的過程。

為獲得X射線圖像，他們將材料樣本放置在自己開發的高速旋轉台上，其角速度與相機的採集速度完全同步。來自HZB的加西亞·莫雷諾解釋説，這個轉盤使用了特別輕的部件，它可以穩定地達到500赫茲的轉速。此外，PSI物理學家克里斯蒂安·施萊普茨使用了一種新的高速相機和特殊光學器件，大大提高了靈敏度。藉助上述改進，研究人員可以每秒採集1000個三維數據集，並在幾分鐘內生成一個巨大的數據流。

隨後，該團隊用各種樣品證明了最新斷層掃描技術的威力，如火花燃燒過程中發生的極快變化、液態金屬泡沫中氣泡的生長和合並過程等。以鋁合金為基礎的金屬泡沫可用於電動汽車製造領域，氣泡的形態、大小等對其強度和硬度非常重要。

加西亞·莫雷諾説：“我們的新方法為材料快速加工過程中的無損研究打開了一扇門，有望讓更多研究和工業界受益。”

總編輯圈點

相信大家對做CT並不陌生。在CT掃描時，如果需要你身體某一層的斷層圖像，就要用CT圍着那一層轉上一圈。一般來説，一次性會掃描很多層，然後進行圖像重建。但如果想看到某種動態變化呢？這就需要對體內進行超高速攝影，讓轉瞬發生的細節，也能被盡收眼底。文中科研人員的方法，1秒內能得到更多圖像，也就是説，對動態變化能有更精準的捕捉。這樣一來，藉助圖像，我們對材料的性質能有更深刻認識，在醫學和材料學等領域，有了更得力的工具。