دستگاه پرتونگاری کوانتومی؛ ثبت تصاویر دقیقتر با اشعه کمتر
دستگاه پرتونگاری کوانتومی عکسبرداری دقیقتری داشته و پرتوهای مضر کمتری تولید خواهد کرد. در روش جدیدی که دانشمندان کشف کردهاند به کمک یک الماس عملکرد پرتونگاری با اشعه ایکس بهبود مییابد. در روش جدید تصویربرداری اشعه ایکس با استفاده از نور با خصوصیات کوانتومی خاص، تصاویر شارپتری ایجاد شده در حالی که تشعشعات مضر کمتری دارد.
هنگامی که با استفاده از اشعه ایکس تصویری ثبت میشود همواره یکی از بزرگترین مسائل تشعشعات پیشزمینهای آن است-پرتوهای اشعههای ایکس حاصل از منابع دیگر در تصویر نویز ایجاد میکنند. قبلاً به طور سنتی، با پوشاندن ناحیه در برابر تشعشعات محافظت شده و یا به سادگی از دوز بالای اشعه ایکس برای تصویربرداری استفاده میشد.
اکنون «شارون شوارتز» در دانشگاه بار-ایلان اسرائیل و همکارانش، روش جدیدی را برای تصویربرداری با اشعه ایکس کشف کردهاند. در این روش پرتویی از اشعه ایکس به درون یک الماس شلیک میشود، ساختار داخلی الماس باعث میشود تا تابش اشعه ایکس به دو پرتو تقسیم شود. در حالی که هر کدام نیمی از انرژی پرتو اصلی را دربردارند.
هر ذره از نور، یا فوتون، در یکی از پرتوهای حاصل، دارای یک فوتون متناظر در پرتوی دیگر با خواص کوانتومی مشابه است. یکی از این دو پرتو، idler نام دارد، مستقیماً به یک آشکارگر فرستاده میشود. پرتو دیگر که signal نامیده میشود به سوژهای تابیده میشود که قرار است مورد تصویر برداری قرار گیرد. شوارتز در اثبات خود از یک نوار نازک فلزی با سه شکاف استفاده کرد – قبل از اینکه به آشکارسازها برخورد کند. سپس خوانشهای هر آشکارساز با هم مقایسه شد.
از آنجا که هر فوتون idler با یک فوتون signal خاص مطابقت دارد، میتوان به راحتی تشخیص داد که کدام فوتون از پرتوی مورد نظر محققان و کدام یک از پس زمینه ساطع شده است. «مایلز پادجت» در دانشگاه گلاسکو اسکاتلند میگوید: «این فوتونها دو به دو ایجاد میشوند، مانند کشتی نوح؛ برای هر ببر ماده یا یک ببر نر وجود دارد. دانستن اینکه کدام یک از فوتونها از پرتو، signal بوده و کدام یک از پرتوهای پشت زمینه، محققان را قادر میسازد تا تصاویر بسیار شارپ با جزئیات بیشتری را ثبت کنند».
تصویربرداری از نوار فلزی با استفاده از این روش، نسبت به تصویربرداری با پرتوی اشعه ایکس، تقریباً هزار برابر نویزهای کمتری در تصویر ثبت شده تولید کرد. شوارتز میگوید: «اگر روش بهتری وجود داشته باشد که بتوان تشخیص داد کدام فوتونها از نمونه گرفته شدهاند، لازم نیست از بسیاری پرتوهای ساطع شده استفاده کرد». امید است که بتوان از این روش در سطح گسترده در تصویربرداری پزشکی استفاده کرد.
این روش به نوع خاصی از پرتو اشعه ایکس قوی نیاز داشته، بنابراین هنوز نمیتوان از آن در بیمارستانها استفاده کرد؛ اما این روش میتواند در فیزیک بنیادی مورد استفاده قرار گیرد، جایی که این جفت ذرات میتوانند در یادگیری اینکه چگونه مکانیسمهای کوانتومی کار می کنند، مفید واقع شوند.
