物理学家|每秒一千张 X射线显微断层摄影刷新纪录

据物理学家组织网27日报道，德国和瑞士科学家携手，用X射线显微技术在1秒钟内拍摄了1000张断层图像，刷新了材料研究领域的世界纪录——此前他们1秒钟只能获得200张断层图像。最新研究有助于科学家对材料内部的快速变化和过程进行成像，有望在医学、材料学等领域“大显身手” 。
计算机断层扫描技术能从各个侧面对身体的某部分进行X光透视，得出一幅三维图像，并据此创建出断层图像用于诊断。除了医学领域，该方法对于材料分析、无损质量检测或新型功能材料的开发也非常有用。如果能在更短的时间内获得三维图像，就可以更好地对样品中的快速变化和过程进行成像。
在本研究中，德国亥姆霍兹柏林（HZB）研究中心与瑞士保罗谢尔研究所（PSI）下属瑞士光源中心（SLS）的研究人员携手创造了这项新的世界纪录，且其他参数并不受影响：空间分辨率仍旧为几微米，却可以连续记录几分钟，这使他们可以记录材料或制造过程中更快发生的过程。
为获得X射线图像，他们将材料样本放置在自己开发的高速旋转台上，其角速度与相机的采集速度完全同步。来自HZB的加西亚·莫雷诺解释说，这个转盘使用了特别轻的部件，它可以稳定地达到500赫兹的转速。此外， PSI物理学家克里斯蒂安·施莱普茨使用了一种新的高速相机和特殊光学器件，大大提高了灵敏度。借助上述改进，研究人员可以每秒采集1000个三维数据集，并在几分钟内生成一个巨大的数据流。
随后，该团队用各种样品证明了最新断层扫描技术的威力，如火花燃烧过程中发生的极快变化、液态金属泡沫中气泡的生长和合并过程等。以铝合金为基础的金属泡沫可用于电动汽车制造领域，气泡的形态、大小等对其强度和硬度非常重要。
加西亚·莫雷诺说：“我们的新方法为材料快速加工过程中的无损研究打开了一扇门，有望让更多研究和工业界受益。 ”
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【物理学家|每秒一千张 X射线显微断层摄影刷新纪录】相信大家对做CT并不陌生。在CT扫描时，如果需要你身体某一层的断层图像，就要用CT围着那一层转上一圈。一般来说，一次性会扫描很多层，然后进行图像重建。但如果想看到某种动态变化呢？这就需要对体内进行超高速摄影，让转瞬发生的细节，也能被尽收眼底。文中科研人员的方法， 1秒内能得到更多图像，也就是说，对动态变化能有更精准的捕捉。这样一来，借助图像，我们对材料的性质能有更深刻认识，在医学和材料学等领域，有了更得力的工具。采访人员刘霞