Израильские ученые создали квантовый рентгенаппарат

Израильские ученые смогли улучшить рентгеновский аппарат, используя технику квантовой визуализации. Это позволило устранить фоновый шум на рентгеновских снимках, а также существенно снизить уровень облучения человека при проведении рентгенографии.

Работа была опубликована в научном издании "Physical Review X". В основу новой разработки легла техника квантовой визуализации, в которой используются фотоны. Если коротко, то используя и управляя соотношением между фотонными парами в квантовых масштабах, можно получать более четкие изображения с более высоким разрешением, чем при съемке на стандартные оптические приборы.

К тому же, используя квантовую визуализацию, можно увидеть те объекты, которые не видны невооруженным взглядом, например, внутренние органы или кости. Израильские ученые решили применить эту технику для того чтобы улучшить современные рентгеновские аппараты. Однако генерировать необходимые фотоны в рентгеновском диапазоне оказалось сложнее, чем в диапазоне видимого света. Ученые использовали процесс под названием параметрическое преобразование с понижением частоты, когда один фотон с высокой энергией делится на два фотона – сигнальный и холостой.

Они взяли японский синхротрон SPring-8, с помощью которого выпустили на алмазный кристалл рентгеновский луч с энергией 22 кэв. В результате луч разделился на два пучка, равных по мощности. Сигнальный луч был направлен к объекту, который должен быть изображен. Для исследования был взят маленький кусочек металла с тремя щелями и детектором на другой стороне. Холостой луч был направлен прямо на другой детектор. В результате картинка, полученная с использованием техники квантовой визуализации, имела меньше шумов и была гораздо четче.

Однако на данный момент технология не может быть использована в медицинских целях, потому что требует огромных ресурсов. Поэтому следующим этапом исследования станет разработка менее мощных аппаратов, способных достигать того же эффекта.