Tia X siêu phổ màu này cho phép phát hiện các chi tiết và thành phần vô hình với các máy quét thông thường. Bước tiến này có thể cách mạng hóa việc kiểm tra an ninh, độ chính xác trong sản xuất và phát hiện ung thư.
"Nó được gọi là chụp ảnh X-quang siêu phổ màu với mục tiêu đa kim loại, hay viết tắt là CHXI MMT", Edward Jimenez, kỹ sư quang học, trưởng nhóm dự án, cho biết. Jimenez đã hợp tác với nhà khoa học vật liệu Noelle Collins và kỹ sư điện tử Courtney Sovinec để tạo ra tia X của tương lai.
Với công nghệ mới này, về cơ bản chúng ta đang chuyển từ phương pháp cũ là đen trắng sang một thế giới hoàn toàn mới với nhiều màu sắc, nơi chúng ta có thể xác định tốt hơn các vật liệu và khuyết tật cần quan tâm.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng họ có thể thực hiện được điều này bằng cách sử dụng các mẫu kim loại nhỏ có hoa văn khác nhau như vonfram, molypden, vàng, samari và bạc.
Tia X truyền thống được tạo ra bằng cách bắn phá một mục tiêu kim loại duy nhất, hay còn gọi là anode, bằng các electron năng lượng cao. Các tia X này được dẫn thành một chùm tia và hướng đến một đối tượng hoặc vật liệu. Các mô đặc hơn, như xương, hấp thụ nhiều tia X hơn, trong khi các mô ít đặc hơn, như cơ và các cơ quan, cho phép nhiều tia X đi qua hơn. Một máy dò sẽ ghi lại hình ảnh, tạo ra một hình ảnh.
Mặc dù công nghệ tia X đã phát triển theo thời gian nhưng khái niệm cơ bản vẫn không thay đổi, điều này hạn chế độ phân giải và độ rõ nét.
Một loại hình ảnh X-quang mới
Nhóm Sandia đã tìm cách giải quyết hạn chế đó bằng cách thu nhỏ điểm hội tụ tia X. Điểm hội tụ càng nhỏ, hình ảnh càng sắc nét. Họ thực hiện điều này bằng cách thiết kế một cực dương với các chấm kim loại được tạo hoa văn sao cho tổng thể nhỏ hơn chùm tia, giúp giảm hiệu quả điểm hội tụ.
"Chúng tôi đã chọn các kim loại khác nhau cho mỗi chấm", Sovinec nói. "Mỗi kim loại phát ra một 'màu' ánh sáng tia X cụ thể. Khi kết hợp với một máy dò phân biệt năng lượng, chúng tôi có thể đếm từng photon riêng lẻ, cung cấp thông tin về mật độ, và đo năng lượng của mỗi photon. Điều này cho phép chúng tôi mô tả các thành phần của mẫu."
Kết quả là những hình ảnh được tô màu với độ rõ nét mà nhóm nghiên cứu gọi là mang tính đột phá và giúp hiểu rõ hơn về thành phần của vật thể. Jimenez cho biết: "Chúng tôi có được hình ảnh chính xác hơn về hình dạng và định nghĩa của vật thể đó, điều này sẽ cho phép chúng tôi thực hiện các phép đo và quan sát chưa từng có".
Ứng dụng sâu rộng
Nhóm nghiên cứu coi đây là bước tiến lớn cho công nghệ X-quang với nhiều ứng dụng, từ an ninh sân bay và kiểm soát chất lượng đến thử nghiệm không phá hủy và sản xuất tiên tiến. Họ cũng hy vọng tác động của nó sẽ cải thiện việc chẩn đoán y tế.
"Với công nghệ này, bạn có thể thấy ngay cả những khác biệt nhỏ nhất giữa các vật liệu", Jimenez nói. "Chúng tôi hy vọng điều này sẽ giúp xác định chính xác hơn những thứ như ung thư và phân tích tế bào khối u hiệu quả hơn. Trong chụp nhũ ảnh, bạn cố gắng phát hiện một thứ gì đó trước khi nó phát triển. Trong mô vú, rất khó để xác định các chấm khác nhau, nhưng với công nghệ tô màu, bạn có chùm tia sắc nét hơn và hình ảnh có độ phân giải cao hơn, giúp tăng khả năng phát hiện vi vôi hóa của hệ thống.
Thật sự rất thú vị khi được tham gia vào quá trình này. Chúng tôi hy vọng có thể xác định các mối đe dọa nhanh hơn, chẩn đoán bệnh nhanh hơn và hy vọng tạo ra một thế giới an toàn và lành mạnh hơn".