高能緊湊X射線源可精細掃描大型緻密體

科技日報北京3月24日電 （記者劉霞）來自美國科羅拉多州立大學、洛斯阿拉莫斯國家實驗室等機構的科學家，利用激光器產生的高能緊湊X射線源，首次對大型緻密物體內部實現高分辨率無損CT掃描。這項技術突破有望在航空航天、增材製造等多個領域大放異彩。相關研究論文發表於《光學》雜誌。

研究團隊使用科羅拉多州立大學研發的ALEPH激光器，生成強度高達1021瓦/平方釐米的激光。這些高能激光在幾微米距離內，將一電子束加速到極高速度。電子束內的高速電子與標靶內的重原子發生碰撞，導致電子減速並將自身的動能轉化為極其明亮的X射線。

醫院目前使用的X射線源能量僅為數萬電子伏特，而研究使用的X射線源能量高達數百萬伏特，且每個X射線脈衝只持續數萬億分之一秒，這使得他們能利用這些高能X射線進行高分辨率X射線成像以及計算機斷層掃描。

而目前工業使用的CT掃描儀體積大、成本高，且只能產生毫米級分辨率圖像。新的激光驅動方法可讓X射線源更小，在不降低X射線能量的情況下實現更高分辨率成像。

研究團隊表示，新型光源能量提升了兩個數量級，在不破壞物體結構的情況下，可清晰呈現火箭零件、噴氣發動機渦輪葉片等緻密且複雜結構內部的詳細視圖。科學家可藉助這一技術，在噴氣發動機運行時即時捕獲其內部的高分辨率3D圖像。而且，隨着增材製造技術不斷向前邁進，這項技術有望大大提高3D打印物品的質量。

研究團隊期待高強度激光源能應用於更多領域，從研究慣性聚變能到產生能量高達吉電子伏特的電子束等。