Разработан абсолютно новый способ получения рентгеновского излучения

Результаты математического моделирования

Рентгеновское излучение уже достаточно давно применяется в медицине, в промышленности и в научных исследованиях. Однако, технология, которая служит для получения этого излучения, не претерпевала коренных изменений в течение более чем ста лет. Однако, исследователи из Массачусетского технологического института, пока только в теории, нашли новый метод получения рентгеновского излучения. И если этот метод окажется работоспособным на практике, это сможет произвести революцию в области рентгенографии, кристаллографии и в других областях, где используются рентгеновские лучи.

В основе данного достижения лежит теория, подкрепленная результатами точного и сложного математического моделирования. Эти результаты показывают, что графен, двухмерная форма чистого углерода, может быть использован для получения поверхностных волн, так называемых плазмонов, которые возникают тогда, когда луч лазерного света поражает поверхность материала, обладающего определенным набором характеристик. Эти плазмоны, которые являются колебаниями облаков свободных электронов, отдавая содержащуюся в них энергию, способны производить короткие импульсы излучения, длина волны которого может находиться в широком диапазоне электромагнитного спектра, начиная от инфракрасной области и заканчивая рентгеновским излучением.

Кроме этого, все излучение, произведенное графеновой системой, имеет одну и ту же длину волны и одну и ту же поляризацию, что делает его весьма похожим на луч лазерного света. Благодаря этому такая технология может быть настроена для получения рентгеновского излучения, характеристики которого позволят производить высококачественную рентгеновскую съемку, подвергая человека воздействию лишь небольшой дозы облучения.



Большинство мощных источников рентгеновского излучения используют поток электронов, разогнанных до высокой скорости и энергии в линейных ускорителях. Такой подход весьма дорог и требует больших затрат энергии. Новый метод получения рентгеновского излучения обходит все это стороной, ведь для производства и накачки энергией плазмонов используется обычный лазер, а рентгеновский импульс вырабатывается под воздействием импульса от обычной электронной пушки, используемой в электронно-лучевых трубках старых дисплеев и телевизоров или в электронных микроскопах.

Кроме этого, будущая система обладает уникально высоким уровнем ее универсальности. Она способна производить монохроматические лучи инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского диапазона. У будущей системы имеются три "рычага", которые позволяют управлять характеристиками вырабатываемого излучения. Этими рычагами является длина волны луча лазерного света, который возбуждает плазмоны, энергия электронов управляющего луча и добавки, которые вводятся в лист графеновой пленки.

В настоящее время работа, проведенная массачусетскими учеными, находится еще в теоретической области, основываясь на данных математического моделирования. Но в самом ближайшем времени ученые приступят к созданию первого опытного образца рентгеновского источника, который пройдет тщательную проверку и испытания в лабораторных условиях. "Мы надеемся максимум в течение года получить подтверждение работоспособности разработанных нами принципов. А на доведение до готовности новой технологии получения рентгеновского излучения может потребоваться не менее трех лет".

Первоисточник