تولید اشعه ایکس قوی و کارا با تجهیزات کوچکتر و کم‌مصرف‌تر

به گزارش مجله خبری نگار، این نتایج راه را برای پرتونگاری اشعه ایکس با کیفیت بالا باز می‌کند، پرتونگاری‌هایی که برای شناسایی انواع نقص‌های ساختاری در تراشه‌ها و ادوات نیمه‌هادی قابل استفاده هستند. این روش جدید می‌تواند به گسترش بیشتر تصویربرداری با اشعه ایکس برای غربالگری سلامت منجر شود، در حالی که از انرژی کمتری برای تصویربرداری استفاده می‌کند.

این روش جدید مبتنی بر شبیه‌سازی‌های کامپیوتری است که در آن الکترون‌ها به یک ماده فوق‌العاده نازک با ساختار‌های بسیار مرتب مانند گرافن شلیک می‌شود. مکانیسم اساسی شبیه به نحوه تولید اشعه X با استفاده از لوله‌های اشعه ایکس است. در شبیه‌سازی‌ها، محققان نشان دادند که الگو‌های موجی از حرکت الکترون‌ها به گونه‌ای ایجاد می‌شود که بتوانند مسیری را متناسب با موقعیت اتم‌ها در ساختار منظم ماده طی کنند.

از منظر تئوری، چنین حرکتی موجب نشر اشعه ایکس در حالت‌های انتقالی بالاتر از میزان مرسوم شده که می‌توان این نشر اشعه ایکس را به گونه‌ای کنترل کرد که پرتو‌های تولید شده در جهات مختلف یا در یک جهت مشخص از پیش تعیین شده حرکت کند.

معمولاً هنگامی که الکترون‌های شلیک شده با اتم‌های ماده برخورد می‌کنند، الکترون‌ها منحرف می‌شوند و اشعه ایکس را منتشر می‌کنند که به آن Bremsstrahlung یا “تابش ترمز” گفته می‌شود.

Bremsstrahlung در روش‌های معمول تولید پرتو ایکس با استفاده از لوله‌های اشعه ایکس دیده می‌شود. اما یک مشکل جدی وجود دارد، اشعه ایکس تولید شده متمرکز نیست، زیرا در جهات مختلف منتشر می‌شوند. در روش‌های فعلی سعی می‌شود با فیلتر کردن پرتو‌های X تنها به پرتو‌هایی که در جهت مناسب هستند، اجازه عبور داده شود. با این حال، پرتو به دست آمده هنوز پراکنده است.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که می‌توان با استفاده از گرافن، یک صفحه مخصوص ساخت که پرتو‌ها اشعه ایکس مناسبی تولید کند. اشعه ایکس تولید شده تا هزار برابر قدرتمندتر از روش‌های معمول است و همچنین کنترل خوبی روی جهت تابش وجود دارد.

از آنجا که روش جدید برای تولید اشعه انرژی کمتری نیاز دارد، می‌تواند راه را برای تولید دستگاه‌های تولید اشعه ایکس کوچک‌تر باز کند.