Velen zullen op een bepaald moment in hun leven een CT-scan ondergaan - ze worden in en uit een tunnel geschoven terwijl een grote machine ronddraait. X-ray computertomografie, beter bekend onder de afkorting CT, is een veelgebruikte methode om dwarsdoorsnede-afbeeldingen van objecten te verkrijgen.

Nu heeft een onderzoeksteam - onder leiding van Tohoku University Professor Wataru Yashiro - een nieuwe methode ontwikkeld met behulp van intense synchrotronstraling die binnen milliseconden beelden van hogere kwaliteit produceert.

Hoge snelheid, X-ray CT met hoge resolutie is momenteel mogelijk met behulp van intense synchrotronstraling. Echter, dit vereist dat monsters met hoge snelheid worden geroteerd om beelden uit vele richtingen te verkrijgen. Hierdoor zouden CT-scans meer op een achtbaanrit lijken!

Extreme rotatie maakt het ook onmogelijk om de temperatuur of atmosfeer van het monster te regelen.

Hoe dan ook, het onderzoeksteam loste dit raadsel op door een optisch systeem te creëren dat enkele synchrotron-röntgenstralen in meerdere splitst. Deze stralen schijnen dan vanuit verschillende richtingen tegelijk op het monster, waardoor de noodzaak om het monster te roteren teniet wordt gedaan.

Deze "multi-beam"-methode is geen gemakkelijke taak, aangezien de richting van röntgenstralen niet gemakkelijk kan worden veranderd. In tegenstelling tot zichtbaar licht, Röntgenstralen hebben een zwakke wisselwerking met zaken, waardoor het moeilijk is om spiegels en prisma's te gebruiken om het pad van de stralen te veranderen.

Om dit te overwinnen, het onderzoeksteam gebruikte microfabricagetechnieken om uniek gevormde kristallen te creëren. Deze kristallen werden vervolgens gebogen in de vorm van een hyperbool. Door drie rijen kristallen te combineren, de multi-beam optiek kon een hoek van ±70° overbruggen.

Ze voerden hun experimenten uit in de SPring-8 synchrotron-stralingsfaciliteit, het onderzoeksteam maakte gebruik van een geavanceerd algoritme voor gecomprimeerde detectie dat slechts enkele tientallen projectiebeelden nodig heeft voor beeldreconstructie.

"De uitvinding maakt 3D-waarnemingen van levende wezens en vloeistofmonsters binnen milliseconden mogelijk", riep professor Yashiro uit. "De mogelijke toepassing ervan is wijdverbreid, van fundamentele materiaalwetenschap tot life sciences tot industrie, ", voegde Yashiro eraan toe.