리노 대학의 물리학과 부교수인 사와다 히로시(Hiroshi Sawada) 네바다 대학이 이끄는 과학자 팀은 수치 모델링이 슬롯로 생성된 엑스레이를 사용하여 엑스레이 이미지를 정확하게 재현한다는 것을 입증했습니다. 이미지는 대학의 Zebra Pulsed Power Lab에서 처프 펄스 증폭 기반 50테라와트 Leopard 슬롯를 사용하여 얻은 것입니다.
이 연구에서 확립된 모델링 접근 방식은 방사선 기반 실험을 수행하지 않고도 복잡한 3D 고체 물체의 방사선 이미지를 시뮬슬롯션하는 예측 도구로 사용될 수 있습니다.
이 작업은 널리 사용되는 수치 도구를 사용하여 슬롯 이미지를 모델링하고 예측하는 수치 방법을 보여줍니다.
고강도 슬롯는 슬롯-표적 상호작용에서 강렬한 X선 빔을 생성할 수 있습니다. 이러한 슬롯로 생성된 X선은 압축된 슬롯 핵융합 연료를 비롯한 다양한 물체의 X선 영상을 기록하는 데 적용되었지만 방사선 영상의 정량적 비교를 위한 수치 도구는 아직까지 제공되지 않았습니다.
"슬롯로 생성된 X선 방사선 촬영의 현실적인 시뮬레이션에 대한 도전은 공간 규모입니다"라고 Sawada는 말했습니다. “일반적으로 수치 모델링은 실제 실험보다 훨씬 작은 공간 규모에서 물리 현상을 시뮬레이션합니다.
슬롯로 생성된 X선 소스는 연조직에서 중금속 물체에 이르기까지 비파괴 산업 영상 및 의료 영상의 대체 소스가 될 수 있으며, 과학자 팀은 긴밀하게 초점을 맞춘 슬롯 빔을 사용하는 처프 펄스 증폭 실험을 통해 발견했습니다. 그리고 여러 타겟 물질.
NSF가 자금을 지원한 연구는 Plasma Physics 및 Controlled Fusion에 게재되었습니다. 이 논문에서는 광대역 슬롯 방사선 촬영뿐만 아니라 빠른 전자 및 슬롯 소스 특성화를 위한 수치 모델링의 실험적 벤치마킹을 제시합니다.
이과대학 교수인 사와다(Sawada)와 물리학과 학부생인 크리스 살리나스(Chris Salinas)는 2018년 봄부터 모델링 프로젝트 작업을 시작했습니다.
“이 작품은 학생들의 도움이 없었다면 결코 출판되지 않았을 것입니다.”라고 그는 말했습니다.
2단계 시뮬레이션의 첫 번째 부분은 물리학을 전공한 타일러 데이킨(Tyler Daykin)의 논문 작업의 기초입니다. 이를 통해 연구원들은 슬롯로 생성된 X선 특성을 결정할 수 있습니다. 또한 물리학 졸업생인 Anthony Bass와 Brandon Griffin은 스파크 플러그의 X선 이미지를 얻는 데 도움을 주었습니다.
"점화 플러그 슬롯지 측정은 2013년 12월에 실시된 2주간의 실험에서 원래 계획되지 않았습니다." 사와다가 말했다.
2018년 노벨 물리학상을 수상한 처프 펄스 증폭(Chirped Pulse Amplification)이라는 슬롯 증폭 기술이 발명된 이후, 집중된 슬롯 빔의 피크 출력은 꾸준히 증가하여 이러한 슬롯를 다양한 응용 분야에 사용할 수 있게 되었습니다. 슬롯 포인터 또는 슬롯 조명 디스플레이 이외의 것
고체와 상호작용하는 강력한 단펄스 슬롯에 의해 생성된 고에너지 X선은 기초 플라즈마 과학, 의료 영상, 산업 및 국가 보안 응용 분야와 같은 광범위한 응용 분야에서 연구되었습니다. 슬롯로 생성된 X선 소스는 잘 개발된 X선관에 비해 소스 크기가 작고, 지속 시간이 짧으며, 광자 수가 많고, X선 스펙트럼을 조정할 수 있다는 장점이 있습니다.
"학술 연구 환경에서 교수진과 학생의 창의성과 헌신은 국립 과학 재단이 지원하는 연구 프로젝트를 구별하는 요소입니다."라고 국립 과학 재단의 플라즈마 물리학 프로그램 디렉터인 Vyacheslav (Slava) Lukin이 말했습니다. "이 프로젝트에서 Sawada 교수의 연구 그룹은 향후 기초 연구와 응용 연구 모두에서 확실하게 이익을 얻을 수 있는 방식으로 슬롯 방사선 사진의 예측 기능 개발을 발전시켰습니다."
이 프로젝트에서 Sawada와 함께 작업한 사람들은 다음과 같습니다: Christopher Salinas 또한 University of Nevada, Reno의; Farhat Beg, 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스;
이 연구는 보조금 번호 1707357에 따라 국립과학재단의 지원을 받았습니다.
팀의 기사, "단펄스 슬롯 구동 광대역 엑스레이 방사선 촬영 예측능력 개발”는 IOP Publishing이 4월에 Plasma Physics and Controlled Fusion 저널에 게재했습니다.
