Wissenschaftler haben eine neue Art von Röntgenvision entwickelt, die in der Lage ist, in ein Objekt zu blicken und die dreidimensionale Verteilung seiner Nanoeigenschaften in Echtzeit abzubilden.
Forscher der Universität Manchester, die mit Kollegen in Großbritannien, Europa und den USA zusammenarbeiten, sagen, dass die neuartige Bildgebungstechnik eine breite Palette von Anwendungen in vielen Disziplinen haben könnte, beispielsweise in den Bereichen Materialwissenschaften, Geologie, Umweltwissenschaften und medizinische Forschung.
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"Diese neue bildgebende Methode, die als funktionelle Computertomographie mit Paarverteilungsfunktion bezeichnet wird, stellt eine der bedeutendsten Entwicklungen in der Röntgenmikrotomographie seit fast 30 Jahren dar", sagte Professor Robert Cernik von der Manchester School of Materials.
„Mit dieser Methode können wir Objekte nicht-invasiv abbilden, um ihre physikalischen und chemischen Nanoeigenschaften aufzudecken und diese mit ihrer Verteilung im dreidimensionalen Raum im Mikrometerbereich in Beziehung zu setzen.
„Solche Zusammenhänge sind der Schlüssel zum Verständnis der Materialeigenschaften und könnten verwendet werden, um chemische Reaktionen in situ zu untersuchen, Spannungs-Dehnungs-Gradienten in hergestellten Bauteilen zu untersuchen, zwischen gesundem und krankem Gewebe zu unterscheiden, Mineralien und ölhaltige Gesteine zu identifizieren oder zu identifizieren illegale Substanzen oder Schmuggelware im Gepäck. “
Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie erklärt, wie die neue Bildgebungstechnik gestreute Röntgenstrahlen verwendet, um eine dreidimensionale Rekonstruktion des Bildes zu erstellen.
"Wenn Röntgenstrahlen auf ein Objekt treffen, werden sie entweder durchgelassen, absorbiert oder gestreut", erklärte Professor Cernik. „Die Standard-Röntgentomographie sammelt die durchgelassenen Strahlen, dreht die Probe und rekonstruiert mathematisch ein 3D-Bild des Objekts. Dies ist nur ein Dichtekontrastbild, aber mit einem ähnlichen Verfahren unter Verwendung der gestreuten Röntgenstrahlen können wir Informationen über die Struktur und Chemie des Objekts erhalten, selbst wenn es eine nanokristalline Struktur aufweist.
„Mit dieser Methode können wir ein viel detaillierteres Bild des Objekts erstellen und zum ersten Mal die Nanostruktur-Signale von den verschiedenen Teilen eines Arbeitsgeräts trennen, um zu sehen, was die Atome an den einzelnen Orten tun, ohne sie zu zerlegen das Objekt."
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