Ізраїльські вчені розробили квантовий рентгенапарат

Ізраїльські вчені змогли поліпшити рентгенівський апарат, використовуючи техніку квантової візуалізації. Це дозволило усунути фоновий шум на рентгенівських знімках, а також істотно знизити рівень опромінення людини при проведенні рентгенографії.

Робота була опублікована в науковому виданні «Physical Review X». В основу нової розробки лягла техніка квантової візуалізації, в якій використовуються заплутані фотони. Якщо коротко, то використовуючи і керуючи співвідношенням між фотонними парами в квантових масштабах, можна отримувати більш чіткі зображення з більш високою роздільною здатністю, ніж при зйомці на стандартні оптичні прилади.

До того ж, використовуючи квантову візуалізацію, можна побачити ті об’єкти, які не видно неозброєним поглядом, наприклад, внутрішні органи або кістки. Ізраїльські вчені вирішили застосувати цю техніку для того щоб поліпшити сучасні рентгенівські апарати. Однак генерувати необхідні фотони в рентгенівському діапазоні виявилося складніше, ніж в діапазоні видимого світла. Вчені використовували процес під назвою параметричне перетворення з пониженням частоти (parametric down-conversion), коли один фотон з високою енергією ділиться на два фотона – сигнальний і холостий.

Вони взяли японський синхротрон SPring-8, за допомогою якого випустили на алмазний кристал рентгенівський промінь з енергією 22 кеВ. В результаті промінь розділився на два пучки, рівних по потужності. Сигнальний промінь був спрямований до об’єкта, який повинен бути зображений. Для дослідження було взято маленький шматочок металу з трьома щілинами і детектором на іншій стороні. Холостий промінь був спрямований прямо на інший детектор.  В результаті картинка, отримана з використанням техніки квантової візуалізації, мала менше шумів і була набагато чіткішою.

Однак на даний момент технологія не може бути використана в медичних цілях, тому що вимагає величезних ресурсів. Тому наступним етапом дослідження стане розробка менш потужних апаратів, здатних досягати того ж ефекту.