Создано квантовое устройство, которое сделает рентген безопаснее

При получении переломов костей пациенту обычно назначают рентгеновский снимок — но у такой процедуры есть и побочные эффекты. Израильские учёные спроектировали квантовый аппарат нового поколения, способный существенно снизить уровень облучения, получаемый человеком при проведении рентгенографии.

В основу разработки легла техника квантовой визуализации, предусматривающая использование запутанных фотонов. Соотношения между фотонными парами в квантовых масштабах можно использовать для создания более чётких изображений с более высоким разрешением, чем при использовании оптических приборов. Используя видимый свет, можно заставить фотоны «подсветить» объекты, которые обычно не видны невооружённым глазом — кости и органы.

Техника квантового освещения, позволила значительно снизить уровень фонового шума на рентгеновских снимках. При тестировании технологии японский синхротрон SPring-8 выпустил на алмазный кристалл рентгеновский луч с энергией 22 кэВ, который в результате разделился на два равных по мощности пучка. Используя процесс, называемый параметрическим преобразованием с понижением частоты (PDC), исследователи разделили фотон с высокой энергией на два фотона — сигнальный (с большей энергией) и холостой.

Сигнальный луч направился к объекту исследования, в качестве которого выступил небольшой кусочек металла с тремя щелями с детектором на противоположной стороне. «Холостой» луч направился на другой детектор — каждый из них достиг «пункта назначения» в одно и то же время. Таким образом удалось убрать фоновый шум и улучшить точность снимков.

«Мы показали способность использовать сильные временные и энергетические корреляции фотонных пар для квантового расширенного фотодетектирования. Такая процедура имеет огромный потенциал для улучшения характеристик рентгеновских измерений», — отмечают авторы исследования.

Качество полученной картинки значительно превысило качество обычных рентгеновских снимков, при этом вредное для человека излучение удалось сократить в разы. Несмотря на сложность реализации технологии, исследователи ищут способ получения полноценной запутанности между фотонами рентгеновского диапазона. В перспективе разработка поможет существенно снизить уровень вредного рентгеновского излучения в медицинских приборах.

Источник: 4pda.ru