MIT (Massachusetts Institute of Technology) ja NASA (National Aeronautics and Space Administration) koostöös valmis idee mikroskoobist, mis kasutab pildistamiseks subatomaarseid laenguta osakesi – neutrone. Esimesed katsed on tehtud.
Uue fookustamissüsteemi pilt.
Neutronhajumine on oluline füüsikaline nähtus, mida kasutatakse ainete ja materjalide analüüsiks nii kristallograafias, biofüüsikas, füüsikas kui materjaliteaduses. Neutronid on elektriliselt neutraalsed ning ei haju materjali aatomite elektronkattel nagu röntgenkiired, vaid interakteeruvad uuritava materjali aatomi tuumadega ning aatomi paardumata elektronide magnetväljaga. Sestap saab neutronspektroskoopiaga vaadata asjade sisse, olgu selleks tükk metalli, automootor või aku.
Uut neutronpildistamise meetodit on kajastatud mitu sel aastal ilmunud artiklit, nende hulgas ka möödunud nädalal ajakirjas Nature Communications ilmunud Dazhi Liu, Boris Khaykovichi, David Monctoni ning nelja teise MIT teadlaste kirjutatud teadustöö pealkirjaga „Demonstration of a novel focusing small-angle neutron scattering instrument equipped with axisymmetric mirrors.“.
MIT Tuumareaktori Labori juhataja professor Moncton ütles intervjuus veebiportaalile Phys.org, et neutronmikroskoobi idee käis välja Khaykovich, kes soovitas inspiratsiooni ammutada juba 60 aastat vanast röntgenkiirte fookustamise tehnoloogiast. Praeguseni on neutronitega pildistamine olnud piiratud fikseeritud avaga süsteemidele, mille digimaailma analoog on nutitelefonide kaamerad. Need väikesed nõelsilm-kaamerad teeksid korralike komponentide ning järeltöötluse puudumisel hoopis kehva kvaliteediga pilte.
„Pea kõik viimase viiekümne aasta jooksul tehtud neutronpildistamismasinad on olemuselt nõelapertuurkaamerad. Efektiivsed fookustamissüsteemid sisuliselt puuduvad,“ ütles Moncton
1952. aastal esitas Hans Wolter röntgenkiirte fookustamise idee, mida arendas hiljem edasi Chandra röntgenobservatooriumi tarbeks NASA. Ka röntgenkiired interakteeruvad ainega piiratud määral. Seetõttu saab nii neutronkiirte kui röntgenkiirte fookustamiseks kasutada sarnast tehnoloogiat.
Halvasti peegeldavatelt pindadelt peegeldub valgus kõige paremini suure langemisnurgaga (nurk pinnanormaali ja langeva kiire vahel). Nii tekivad ka kõrbe- ja maanteemiraažid. Samal põhimõttel saab ka spetsiaalse peegeldava kattega peeglitega neutronkiirte liikumist suunata.
Uues fookustajas on mitu üksteise sisse asetatud peegeldavat silindrit, nii saavutatakse ruumiühiku kohta suurem peegeldav pindala. Töörühma sõnul saab fookustajaga olemasolevate neutronpildistamisaparaatide efektiivsust parendada kuni 50 korda. See tähendab palju teravamaid kujutisi ning väiksemaid aparaate.
Fookustamissüsteemi mõeldi välja ning modelleeriti arvutiprogrammide toel. Arvutimudeli põhjal valmistati väike katsemasin, mida testiti MIT Tuumareaktori laboratooriumi neutronallikaga. Edasised, laiema energiaspektriga neutronkiirtega uuringud sooritati Oak Ridge’i Riiklikus laboratooriumis (ORNL) ning Ameerika Standardite ja Tehnoloogia instituudis (NIST).
Järgmisena plaanib MIT töörühm koostöös NIST teadlastega ehitada optimeeritud neutron-mikroskoopia süsteemi. Tulevase instrumendi hinnaks arvatakse paar miljonit dollarit.
Allikas: Phys.org
Leave a Reply