Сверхкороткие рентгеновские импульсы обращают часть наносимого ущерба, улучшая качество изображений
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Международная группа под руководством Гамбургского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC показала, что аттосекундные рентгеновские импульсы могут частично обращать радиационное повреждение посредством вынужденного излучения. Это опровергает давнее представление о необратимости электронного обесцвечивания во время облучения и позволяет получать более яркие и точные изображения даже при экстремальных дозах. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Барьер повреждения
Рентгеновская визуализация сталкивается с фундаментальным компромиссом между дозой и качеством изображения. Даже импульсы рентгеновских лазеров на свободных электронах длительностью в фемтосекунды выбивают электроны из атомов, превращая твёрдое вещество в прозрачное ионное облако до регистрации полезного сигнала. Это электронное обесцвечивание долгое время считалось неустранимым ограничением. Эксперименты с наночастицами неона на установке Linac Coherent Light Source были нацелены именно на эту проблему.
Аттосекундное обращение
Группа использовала рентгеновские импульсы длительностью всего несколько сотен аттосекунд, что в 100–1000 раз короче, чем в предыдущих экспериментах XFEL. Настроенные вблизи K-края неона, эти сверхкороткие вспышки не только обгоняли каскад повреждений, но и вызывали вынужденное излучение — рентгеновские лучи активно возвращали электроны в исходное состояние. Первый автор работы Анатолий Ульмер отметил, что это «разрывает цикл» общепринятой динамики повреждений. Эффект частично восстанавливал непрозрачность образца, сохраняя контраст изображения.
Более яркие и чёткие снимки
Обращая часть повреждений во время облучения, метод позволяет использовать более высокие дозы без обычной потери детализации. Исследователи ожидают, что это даст возможность визуализировать химические реакции в отдельных молекулах и наночастицах с беспрецедентной чёткостью. В работе участвовали специалисты из Гамбургского университета, SLAC и других организаций.
Что дальше
Группа планирует применить метод к биомолекулярным образцам на существующих установках XFEL в 2027 году. Остаётся неясным, удастся ли масштабировать частичное обращение на более широкий круг материалов и при более длительных экспозициях.
1 источник
Сверхкороткие рентгеновские импульсы обращают часть наносимого ущерба, улучшая качество изображений
