Os resultados da radiografia “instantânea” usando nêutrons induzidos por laser e raios-X simultaneamente. (Esquerda) Fotografia das amostras:bateria de hidreto metálico de níquel (Ni-MH), bateria de níquel cádmio (Ni-Cd), e pó de carboneto de boro (B < sub > 2 < / sub > C). (Centro) radiografia de raios-X, onde B < sub > 2 < / sub > C é transparente aos raios-X. (À direita) Radiografia de nêutrons. O Ni-Cd pode ser diferenciado do Ni-MH com base na escuridão da sombra. Além disso, baixa transmitância foi observada para B < sub > 2 < / sub > C. Esses resultados destacam a vantagem dos nêutrons, que pode identificar materiais que são transparentes aos raios-X. Crédito:© 2021 A. Yogo et al., Física Aplicada Express
Obter instantâneos de sistemas e processos em pontos de tempo precisos é importante para pesquisa e desenvolvimento em muitos campos, incluindo biologia, Ciência de materiais, e engenharia. Disparar um feixe de nêutrons contra um material é uma forma de obter informações; Contudo, isso geralmente requer reatores nucleares e instalações especializadas. Agora, pesquisadores da Universidade de Osaka relataram um método acionado por laser de geração simultânea de nêutrons e raios-X. Suas descobertas são publicadas em Física Aplicada Express .
Olhar para um sistema sem ter que destruí-lo é muito útil ao investigar estruturas. Uma maneira de fazer isso é mirar a luz, radiação ionizante, ou partículas no material de interesse e veja como eles interagem com o alvo.
Os nêutrons - particularmente os de baixa energia - são partículas excelentes para isso porque são susceptíveis de interagir com diferentes núcleos, incluindo hidrogênio. Contudo, a geração de nêutrons pode exigir instalações especializadas que não são facilmente acessíveis.
Recentemente, sistemas que usam lasers para gerar nêutrons têm ganhado popularidade porque são compactos, pode gerar rajadas curtas de nêutrons, e pode produzir raios-X ao mesmo tempo.
Os pesquisadores de Osaka desenvolveram uma fonte de nêutrons movida a laser que é pequena - do tamanho da ponta de um dedo - e pode gerar muitos nêutrons rápidos em rajadas muito curtas. Os nêutrons são então desacelerados por um moderador para torná-los ideais para a geração de imagens.
"Fomos capazes de gerar uma alta densidade de nêutrons - maior do que a encontrada em algumas estrelas - o que significa que poderíamos adquirir as informações necessárias muito rapidamente, "explica o autor correspondente do estudo, Professor Associado Akifumi Yogo." Os raios X também foram produzidos ao mesmo tempo, portanto, o sistema pode oferecer duas técnicas complementares em uma. "
Os nêutrons foram gerados ligando e desligando um laser. Este controle sobre a fonte de nêutrons torna o sistema mais seguro do que as alternativas anteriores.
Os pesquisadores usaram sua técnica para mostrar que o carboneto de boro, que não puderam ser visualizados usando raios-X, foi detectado usando nêutrons. Além disso, eles examinaram substâncias perigosas em uma bateria típica de uma forma não destrutiva, e foram capazes de detectar a presença de cádmio usando nêutrons.
"A rápida explosão de nêutrons que conseguimos alcançar com nosso sistema fornecerá informações de imagem para processos muito rápidos, "diz o professor associado Yogo." Por exemplo, acreditamos que eventos como injeção de combustível em motores e colapso de bolhas em jatos rápidos puderam ser observados, que forneceria informações valiosas para pesquisas em muitas indústrias. "
O artigo, "Radiografia de tiro único por uma fonte brilhante de nêutrons térmicos movidos a laser e raios-X" foi publicada em Física Aplicada Express .
