高能紧凑X射线源可精细扫描大型致密体

科技日报北京3月24日电 （记者刘霞）来自美国科罗拉多州立大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室等机构的科学家，利用激光器产生的高能紧凑X射线源，首次对大型致密物体内部实现高分辨率无损CT扫描。这项技术突破有望在航空航天、增材制造等多个领域大放异彩。相关研究论文发表于《光学》杂志。

研究团队使用科罗拉多州立大学研发的ALEPH激光器，生成强度高达1021瓦/平方厘米的激光。这些高能激光在几微米距离内，将一电子束加速到极高速度。电子束内的高速电子与标靶内的重原子发生碰撞，导致电子减速并将自身的动能转化为极其明亮的X射线。

医院目前使用的X射线源能量仅为数万电子伏特，而研究使用的X射线源能量高达数百万伏特，且每个X射线脉冲只持续数万亿分之一秒，这使得他们能利用这些高能X射线进行高分辨率X射线成像以及计算机断层扫描。

而目前工业使用的CT扫描仪体积大、成本高，且只能产生毫米级分辨率图像。新的激光驱动方法可让X射线源更小，在不降低X射线能量的情况下实现更高分辨率成像。

研究团队表示，新型光源能量提升了两个数量级，在不破坏物体结构的情况下，可清晰呈现火箭零件、喷气发动机涡轮叶片等致密且复杂结构内部的详细视图。科学家可借助这一技术，在喷气发动机运行时实时捕获其内部的高分辨率3D图像。而且，随着增材制造技术不断向前迈进，这项技术有望大大提高3D打印物品的质量。

研究团队期待高强度激光源能应用于更多领域，从研究惯性聚变能到产生能量高达吉电子伏特的电子束等。