L’appareil à rayons X quantique fait des photos très nettes

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Avec un peu d’aide d’un diamant, notre vision aux rayons X s’améliore. Une nouvelle méthode d’imagerie par rayons X utilisant une lumière dotée de propriétés quantiques spéciales permet d’obtenir des images plus nettes avec moins de rayonnement.

Un système à rayons X produisant des images d’une extrême netteté

Lorsque vous prenez une image à l’aide de rayons X, l’un des gros problèmes est le rayonnement de fond: les rayons X provenant d’autres sources ajoutent du bruit à l’image. Traditionnellement, nous contournons cela en protégeant le plus possible la zone irradiée ou simplement en utilisant une énorme quantité de rayons X pour prendre une image.

Sharon Shwartz de l’Université Bar-Ilan en Israël et ses collègues ont trouvé un moyen de contourner ce problème. Leur méthode consiste à allumer un faisceau de rayons X dans un diamant dont la structure interne divise le rayonnement en deux faisceaux, chacun avec la moitié de l’énergie de l’original. Chaque particule de lumière, ou photon, dans l’un des faisceaux résultants a un photon correspondant dans l’autre faisceau avec des propriétés quantiques similaires.

L’un des deux faisceaux est dirigé directement vers un détecteur. L’autre est projeté sur l’objet que nous voulons voir avant de frapper un détecteur. Ensuite, les lectures des deux détecteurs sont comparées.

Les photons sont créés deux à deux

Étant donné que chaque photon correspond à un photon de signal particulier, il est facile de déterminer quels photons proviennent du faisceau du détecteur et lesquels appartiennent au fond. «Les photons sont créés deux à deux, un peu comme l’arche de Noé», explique Miles Padgett de l’Université de Glasgow en Écosse. « Pour chaque tigre femelle, ou dans ce cas-ci un photon, vous savez qu’il y a un tigre mâle. »

Savoir quels photons proviennent du faisceau des signaux et quels sont ceux de l’arrière-plan permet aux chercheurs de créer une image extrêmement nette. Leur image utilisant cette méthode avait environ mille fois moins de bruit de fond que les images prises avec un seul faisceau de rayons X.

«Si vous avez un meilleur moyen de distinguer quels photons proviennent de l’échantillon, vous n’avez pas à en utiliser autant», explique Shwartz. « L’espoir à long terme est de l’utiliser dans l’imagerie médicale. »

Un système qui peut être utilisé en physique fondamentale

Ce système nécessite un faisceau de rayons X très puissant d’un type qui ne peut être fourni que par de grands accélérateurs de particules, de sorte qu’il ne peut pas encore être utilisé dans les hôpitaux. Il pourrait être utilisé en physique fondamentale, ajoute Padgett, lorsque ces types de paires de particules peuvent nous aider à comprendre le fonctionnement de la mécanique quantique.

Cette recherche a été publiée dans Physical Review X.

Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay

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