Investigadores de la Fuente de luz suiza del Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza, han desarrollado un nuevo diseño para espectrómetros de rayos X que evita un componente comúnmente utilizado para reducir los costos generales de producción y aumentar la eficiencia del flujo de rayos X, lo que puede conducir atiempos de adquisición más rápidos para la obtención de imágenes de muestra y una mayor eficiencia para el sistema. Esto es esencial para muestras biológicas que pueden dañarse por la exposición continua a los rayos X.
La interferometría de rayos X es una herramienta extremadamente útil para investigar las composiciones de muestras biológicas desconocidas. En la configuración tradicional, una fuente de interferencia llamada franja de interferencia requería el uso de detectores altamente sensibles. En respuesta a esto, un métodoconocido como Talbot-Lau, la interferometría fue desarrollada y ampliamente adoptada. Hace que el detector sea esencialmente no esencial al desacoplar la sensibilidad del interferómetro de la resolución del detector. Sin embargo, una serie de costos de fabricación y complejidades mecánicas en última instancia complican su implementación.
Para remediar esto, los investigadores del Instituto de Ingeniería Biomédica en Zurich y la Fuente de Luz Suiza SLS han desarrollado un interferómetro que no utiliza el componente tradicional, llamado rejilla G2, y en su lugar explota directamente la interferencia marginal para una resolución más alta"Podemos realizar imágenes de contraste de fase diferencial con alta sensibilidad sin la necesidad de una rejilla G2 o un detector con un tamaño de píxel pequeño para resolver la franja", dijo Matias Kagias. Kagias es estudiante de doctorado en el laboratorio de Marco Stampanoni,el investigador principal del artículo.
Kagias y sus colegas presentan su trabajo esta semana en letras de física aplicada , de AIP Publishing.
La interferometría de rayos X funciona disparando rayos X a un detector aguas abajo. Cuando se coloca una muestra biomédica o una pieza de material en la trayectoria del haz, el objeto modifica el patrón de interferencia observado mediante absorción, refracción y dispersión de ángulo pequeñoUna vez que el detector capta estas señales, los técnicos pueden determinar las propiedades de la muestra utilizando un algoritmo. En el camino, ya sea antes o después de la muestra, los haces pasan a través de una rejilla de fase, que divide el haz en diferentes órdenes de difracción.en función de su longitud de onda. La diferencia entre estos órdenes de difracción introduce una franja de interferencia, una fuente problemática de interferencia que debe estar en el rango de micrómetros para lograr una alta sensibilidad para el detector. Desafortunadamente, tales franjas son difíciles de grabar directamente sobreUn gran campo de visión.
Para evitar esto, el método de interferometría Talbot-Lau utiliza una rejilla de absorción, G2, colocada justo antes del detector, y detecta las distorsiones mediante un procedimiento conocido como escalonamiento de fase. Aquí, la rejilla de absorción se escanea paso a paso para obtener unao más períodos de la franja de interferencia, cada vez que graba una imagen que da como resultado una curva de intensidad en cada píxel, lo que permite que la franja de interferencia se detecte indirectamente, al tiempo que obtiene señales de absorción, fase diferencial y dispersión de ángulo pequeño para cada píxel.
Sin embargo, en última instancia, esto hace que el sistema sea menos eficiente para cada dosis de rayos X debido a la absorción de fotones por G2. El área requerida y la relación de aspecto de las rejillas, que son de tamaño milimétrico, complican aún más las cosas al aumentar en generalcostos de producción.
La configuración experimental de los investigadores consistió en una fuente de rayos X, una rejilla monofásica y un detector de microbandas GOTTHARD desarrollado por el grupo de detectores SLS, una versión significativamente simplificada del interferómetro tradicional Talbot-Lau. El detector GOTTHARD utiliza unsensor de conversión directa, en el que se absorben los fotones de rayos X, la carga generada a partir de un evento de absorción es recolectada por más de un canal para tamaños de canal pequeños: compartir la carga ". El punto clave para resolver la franja es adquirir eventos de fotones individualesy luego interpolar sus posiciones usando el efecto de compartir la carga, que generalmente se considera como un efecto negativo en los detectores de conteo de fotones ", dijo Kagias. Al interpolar la posición de muchos fotones, se puede obtener una imagen de alta resolución.
Cuando los investigadores implementaron el algoritmo apropiado para analizar esta franja registrada, descubrieron que las franjas de unos pocos micrómetros podían adquirirse con éxito mientras se recuperaba la señal de fase diferencial. Según Kagias, esto finalmente aumenta la eficiencia del flujo del interferómetro en un factorde 2 en comparación con un interferómetro Talbot-Lau estándar. Esto puede conducir a tiempos de adquisición más rápidos y una reducción de la dosis, lo cual es esencial dado el potencial de los rayos X para dañar las estructuras biológicas. El trabajo futuro para Kagias y sus colegas implica pasar a un área grande de píxelesdetectores, y mejorando la resolución y la sensibilidad de su configuración.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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