微小的新相机很快就会启用X射线电影

摄影师从几个关键要素中构成了他的场景。光源会产生射线或波浪,这些射线或波浪通过它们与框架中对象的相互作用形成摄像机。Th

摄影师从几个关键要素中构成了他的场景。光源会产生射线或波浪,这些射线或波浪通过它们与框架中对象的相互作用形成摄像机。摄影师捕获了一小部分光,并将其存放在胶片或数字芯片上。光源的能力和胶片的质量决定了可以记录哪些场景。

用X射线制作的图片和电影在完全相同的原理下运行。大量的科学工作致力于生成X射线并创建无形的X射线光源。 X射线摄像机也是正在进行的研究领域。这些设备的技术限制决定了X射线照片和电影的可能性。

最近发表在高级功能材料上的一项研究展示了一种新型的X射线膜,有一天可以使X射线显微镜和活细胞的电影能够实现。

X射线通过彩色玻璃等物质,具体取决于它们的能量

X射线具有光谱,就像光光谱(红色,橙色,黄色)一样 – 我们的眼睛看到。实际上,这是完全相同的较大电磁波谱的两个不同部分。比可见光更高的频率波(因此能量更高)被归类为紫外线(UV)光。紫外线会在人类皮肤上产生晒伤,并且在最近的情况下一直是公共关注的话题。随着光波的能量变得更高,它从电磁光谱的紫外线部分转变为X射线部分,约为可见光射线的能量的100至100,000倍。

如果您将X射线的能量谱描述为一系列颜色,那么重要的是彩色玻璃:密度和厚度的物体会传递不同的X射线颜色。如果X射线恰到好处,X射线可以穿透几英寸的密集物质。这种变速箱使我们能够拍摄视觉上不透明对象的内部。但是仅仅看到一些灯是不够的。照片或视频需要对比;场景必须在黑暗和光线之间有所不同。为了在X射线图像中实现高对比度,场景的不同组成部分必须阻止或传输显着的照明X射线的分数。将光源和摄像机调整为更高(硬​​)或更低(软)的能量谱可以达到此效果。

通过选择适当的X射线能量来优化传输和对比度,我们可以拍摄各种事物的图像。通常,硬X射线可以成像极度密集或厚的物体,而柔软的X射线可以对薄或低密度的材料进行成像。机场扫描仪使用硬X射线来寻找在凸起的行李箱中寻找金属。不同的原子和分子也通过X射线有所不同。医疗X射线使用中等硬的X射线能量来穿透皮肤,骨骼和牙齿。

实时成像

在一个特定且非常软的能量范围内,称为“水窗”,水是高度透明的,但是碳基量很少,可以强烈吸收X射线。可以利用这种效果产生悬浮液中活组织的高对比度图像。暗细胞叠加在其明亮的水培养基上。

为了利用水窗,我们既需要在这些非常柔软的能量下工作的源和相机。我们有柔软的X射线光源。我们还拥有许多类型的X射线检测设备,通常称为检测器或传感器。您可以将它们视为传统相机中的电影,或者是数码相机中的CCD芯片:它们吸收光并产生图像或电信号。高速电影。软X射线摄像机通常使用闪烁体:将无形光线传输到可见光射线中的材料,可以用普通相机捕获。与直接检测X射线相比,闪烁体具有主要的缺点。它们效率低下,失去光线并扭曲X射线图像。它们在检测X射线后也发光了一段时间,因此连续的图像会叠加并模糊在一起。这些局限性和其他局限性使水窗X射线摄像机不切实际。这就是新研究的出现。

新的X射线检测器解决了这些速度,灵敏度和能量谱的问题。它的膜是单硫化物(SNS)的单晶层,遍布100个原子。当X射线击中微小的SNS纸时,它们直接踢出一片电子流。通过电子电路读出该电流。 SNS传感器的反应不到10毫秒,可以在一秒钟内拍摄数百张图片。最后,它非常敏感,但仅对可以对活细胞进行图像的软X射线。

从SNS传感器构建相机的概念清晰。每个传感器可以用作较大图像的一个点(像素)。将许多像素传感器组合在一起,并每秒吸收每个像素的数百个读数可能会创建电影。在连续柔软的X射线源的照明下,SNS摄像机可以进行实时视频。如果可以正确开发和连接,则帧速率可能足够高,以实现高速或“ Slo-Mo”的胶片,也是SNS摄像头的尤其令人兴奋的用途,就像传统的光学显微镜一样工作,但放大了连续运动下的微小活样品的X射线图片。由于X射线光的波长较小,因此该X射线显微镜可以通过组织看到并获得比光学显微镜更高的放大率。这样的工具可以将这项研究的发展变成医学和生物科学的突破性技术。

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