Como o cristal dobrado muda a direção dos raios-x. Crédito:Tohoku University
Muitos passarão por uma tomografia computadorizada em algum momento de suas vidas - sendo inseridos e retirados de um túnel enquanto uma grande máquina gira. Tomografia computadorizada de raios-X, mais conhecido por sua sigla CT, é um método amplamente utilizado para obter imagens de seção transversal de objetos.
Agora, uma equipe de pesquisa - liderada pelo professor Wataru Yashiro da Tohoku University - desenvolveu um novo método usando intensa radiação síncrotron que produz imagens de alta qualidade em milissegundos.
Alta velocidade, A tomografia computadorizada de raios-X de alta resolução é atualmente possível usando radiação síncrotron intensa. Contudo, isso requer que as amostras sejam giradas em alta velocidade para obter imagens de várias direções. Isso tornaria as tomografias computadorizadas mais parecidas com um passeio de montanha-russa!
A rotação extrema também torna impossível o controle da temperatura ou atmosfera da amostra.
No entanto, a equipe de pesquisa resolveu esse enigma criando um sistema óptico que divide feixes de raios-X síncrotron únicos em muitos. Esses feixes então brilham sobre a amostra de diferentes direções ao mesmo tempo, negando assim a necessidade de girar a amostra.
Este método de "feixe múltiplo" não é uma tarefa fácil, uma vez que a direção dos raios X não pode ser alterada com facilidade. Ao contrário da luz visível, Os raios X interagem fracamente com as questões, dificultando a utilização de espelhos e prismas para alterar o caminho dos feixes.
À esquerda está uma imagem de projeção obtida com um tempo de exposição de 1 ms, enquanto à direita está uma reconstrução tridimensional obtida a partir de 32 imagens de projeção usando um algoritmo de detecção por compressão. Crédito:Tohoku University
Para superar isso, a equipe de pesquisa usou técnicas de microfabricação para criar cristais de formato único. Esses cristais foram então dobrados na forma de uma hipérbole. Ao combinar três fileiras de cristais, a ótica multifeixe foi capaz de cobrir um ângulo de ± 70 °.
Realizando seus experimentos na instalação de radiação síncrotron SPring-8, a equipe de pesquisa tirou proveito de um algoritmo de sensoriamento comprimido de ponta que precisa de apenas algumas dezenas de imagens de projeção para a reconstrução da imagem.
"A invenção possibilita observações em 3-D de seres vivos e amostras de líquidos em milissegundos", exclamou o professor Yashiro. “Sua possível aplicação é ampla, desde a ciência material fundamental até as ciências da vida e a indústria, "adicionou Yashiro.
