激光驱动X射线成像的数值能力新突破

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日前,由内华达大学雷诺分校物理系副教授Hiroshi Sawada带领的一组科学家证明,数值模拟可以用激光产生的x射线精确地再现X射线图像。这些图像是研究人员使用基于啁啾脉冲放大技术的50太瓦特激光器获得的。

该实验所建立的建模方法可以作为一种预测工具,在不进行基于辐射的实验的情况下模拟复杂三维实体的射线图像。该论文发布在Plasma Physics and Controlled Fusion上,阐明了一种利用广泛可用的数值工具对X射线图像进行建模和预测的数值方法。

高强度激光在激光-目标相互作用中产生强烈的X射线光束。这种激光产生的X射线已被应用于记录各种物体的X射线图像,包括压缩的激光聚变燃料,但是直到现在还没有一种用于射线图像定量比较的数值工具。

Sawada说:“真实模拟激光产生的x射线摄影所面临的一大挑战就是其本身的空间尺度。普遍来说,数值模拟需要在比实际实验小得多的空间尺度上模拟物理现象。为了克服这一局限性,我们将模型分为两个步骤:我们首先利用细分析率空间网格计算X射线的生成,然后利用计算出的X射线源计算X射线图像,同时用一个粗网格在真实的实验尺度上再现X射线图像。”

图片来源:内华达大学雷诺分校

研究人员表示激光产生的X射线源有望成为从软组织到重金属物体的无损工业成像和医学成像的替代来源。在论文中,他们提出了快速电子、X射线源表征和宽带X射线照相数值模拟的实验基准。结果表明,对于不同的x射线衰减滤波器,实验结果与模拟结果在定性和定量上一致。

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