I risultati della radiografia "istantanea" che utilizza simultaneamente neutroni e raggi X indotti dal laser. (Sinistra) Fotografia dei campioni:batteria all'idruro metallico di nichel (Ni-MH), batteria al nichel cadmio (Ni-Cd), e polvere di carburo di boro (B<sub>2</sub>C). (Centro) Radiografia a raggi X, dove B<sub>2</sub>C è trasparente ai raggi X. (A destra) Radiografia di neutroni. Il Ni-Cd può essere distinto dal Ni-MH in base all'oscurità dell'ombra. Inoltre, è stata osservata una bassa trasmittanza per B<sub>2</sub>C. Questi risultati evidenziano il vantaggio dei neutroni, che può identificare materiali trasparenti ai raggi X. Credito:© 2021 A. Yogo et al., Fisica Applicata Express
Ottenere istantanee di sistemi e processi in momenti precisi è importante per la ricerca e lo sviluppo in molti campi, compresa la biologia, scienza dei materiali, e ingegneria. Lanciare un raggio di neutroni su un materiale è un modo per ottenere informazioni; però, ciò richiede spesso reattori nucleari e strutture specializzate. Ora, ricercatori dell'Università di Osaka hanno segnalato un metodo laser per generare simultaneamente neutroni e raggi X. I loro risultati sono pubblicati in Fisica Applicata Express .
Guardare un sistema senza doverlo distruggere è molto utile quando si investigano le strutture. Un modo per farlo è puntare la luce, Radiazione ionizzante, o particelle al materiale di interesse e vedere come interagiscono con il bersaglio.
I neutroni, in particolare quelli a bassa energia, sono particelle eccellenti per questo perché possono interagire con nuclei diversi, compreso l'idrogeno. Però, la generazione di neutroni può richiedere strutture specializzate che non sono facilmente accessibili.
Recentemente, i sistemi che utilizzano i laser per generare neutroni stanno guadagnando popolarità perché sono compatti, può generare brevi raffiche di neutroni, e può produrre raggi X allo stesso tempo.
I ricercatori di Osaka hanno sviluppato una sorgente di neutroni azionata dal laser che è piccola, delle dimensioni di un dito, e può generare molti neutroni veloci in raffiche molto brevi. I neutroni vengono quindi rallentati da un moderatore per renderli ottimali per l'imaging.
"Siamo stati in grado di generare un'alta densità di neutroni, maggiore di quella che si trova in alcune stelle, il che significa che potremmo acquisire le informazioni necessarie molto rapidamente, ", spiega l'autore corrispondente dello studio, il professor Akifumi Yogo. "Contemporaneamente sono stati prodotti anche raggi X, quindi il sistema può offrire due tecniche complementari in una."
I neutroni sono stati generati accendendo e spegnendo un laser. Questo controllo sulla sorgente di neutroni rende il sistema più sicuro rispetto alle precedenti alternative.
I ricercatori hanno usato la loro tecnica per dimostrare che il carburo di boro, che non può essere ripreso con i raggi X, è stato rilevato utilizzando neutroni. Inoltre, hanno esaminato le sostanze pericolose in una tipica batteria in modo non distruttivo, e sono stati in grado di rilevare la presenza di cadmio utilizzando neutroni.
"Il rapido scoppio di neutroni che siamo stati in grado di ottenere con il nostro sistema fornirà informazioni di imaging per processi molto rapidi, " dice il Professore Associato Yogo. "Ad esempio, riteniamo che si possano osservare eventi come l'iniezione di carburante nei motori e il collasso delle bolle nei jet veloci, che fornirebbe preziose informazioni per la ricerca in molti settori."
L'articolo, "Radiografia a colpo singolo da una sorgente luminosa di neutroni termici e raggi X guidati da laser" è stata pubblicata in Fisica Applicata Express .
