Το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore (LLNL) πέτυχε τη δημιουργία μιας από τις φωτεινότερες πηγές ακτίνων Χ στον κόσμο μέσω της δυνατότητας Advanced Radiographic Capability (ARC) του NIF.
Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Physics of Plasmas, αποτελεί το αποκορύφωμα 13 πειραμάτων σε διάστημα πέντε ετών και επιτρέπει τη μέτρηση πηγών ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας (MeV) που δεν μπορούν να αναπαραχθούν πουθενά αλλού στη Γη.
Πώς το ARC μετατρέπει τα λέιζερ σε ακτίνες Χ MeV
Το ARC λειτουργεί συμπιέζοντας δύο από τις δέσμες λέιζερ της εγκατάστασης, ώστε να αποδώσουν ενέργεια kilojoules σε μόλις picoseconds. Αυτή η έντονη έκρηξη ενέργειας δημιουργεί ακτινογραφίες MeV που επιτρέπουν στους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς αντιδρούν τα υλικά σε ακραίες συνθήκες. Η τεχνολογία αυτή προσφέρει αυξημένη χωρική ανάλυση σε σύγκριση με τις τρέχουσες τεχνικές flash X-ray.
Η πρόκληση της μέτρησης και της φωτεινότητας
Για τη λήψη ακτινογραφιών αντικειμένων που κινούνται, η φωτεινότητα (αριθμός φωτονίων) και το μέγεθος της πηγής είναι καθοριστικά. Όσο μικρότερη είναι η πηγή, τόσο πιο καθαρή είναι η εικόνα. Η μέτρηση των ακτίνων Χ MeV ήταν δύσκολη επειδή η υψηλή διεισδυτική τους ικανότητα -που τις κάνει ιδανικές για ακτινογραφία- τις καθιστά ταυτόχρονα δύσκολο να ανιχνευθούν.
Η λύση δόθηκε με τον συνδυασμό φασματόμετρων ηλεκτρονίων-πρωτονίων-ποζιτρονίων και νέων διαγνωστικών πυρηνικής ενεργοποίησης.
Διαπερνώντας πυκνά υλικά
Στα πειράματα χρησιμοποιήθηκαν σφαίρες μολύβδου διαμέτρου 2 εκατοστών με εσωτερικές κυματώσεις μικροσκοπικού μεγέθους. Σε ορισμένες δοκιμές, το δείγμα τοποθετήθηκε πίσω από στρώματα βολφραμίου πάχους έως 3 εκατοστών. Παρά την εξαιρετική πυκνότητα των υλικών αυτών, οι ερευνητές κατάφεραν να λάβουν ευκρινείς εικόνες, τοποθετώντας τα αντικείμενα κατά μήκος του άξονα της δέσμης ARC.
Επόμενα βήματα
Η ερευνητική ομάδα εργάζεται τώρα για την περαιτέρω βελτιστοποίηση της διαδικασίας, στοχεύοντας στη μείωση της χωρικής ανάλυσης στα 10 microns, επιτρέποντας την απεικόνιση ακόμα πιο λεπτών λεπτομερειών σε ακραία περιβάλλοντα.
