Het verkrijgen van snapshots van systemen en processen op precieze tijdstippen is belangrijk voor onderzoek en ontwikkeling op veel gebieden, inclusief biologie, materiaal kunde, en techniek. Het afvuren van een neutronenbundel op een materiaal is een manier om informatie te verkrijgen; echter, hiervoor zijn vaak kernreactoren en gespecialiseerde faciliteiten nodig. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben een lasergestuurde methode gerapporteerd om gelijktijdig neutronen en röntgenstralen te genereren. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Technische Natuurkunde Express .

Een systeem bekijken zonder het te hoeven vernietigen is erg handig bij het onderzoeken van structuren. Een manier om dit te doen is door licht te richten, ioniserende straling, of deeltjes bij het materiaal van belang en zie hoe ze interageren met het doelwit.

Neutronen, vooral die met een lage energie, zijn hiervoor uitstekende deeltjes omdat ze waarschijnlijk interageren met verschillende kernen, inclusief waterstof. Echter, voor het genereren van neutronen kunnen gespecialiseerde faciliteiten nodig zijn die niet gemakkelijk toegankelijk zijn.

Onlangs, systemen die lasers gebruiken om neutronen te genereren winnen aan populariteit omdat ze compact zijn, kan korte uitbarstingen van neutronen genereren, en kan tegelijkertijd röntgenstralen produceren.

De onderzoekers van Osaka hebben een lasergestuurde neutronenbron ontwikkeld die klein is - zo groot als een vingertop - en die in zeer korte bursts veel snelle neutronen kan genereren. De neutronen worden vervolgens afgeremd door een moderator om ze optimaal te maken voor beeldvorming.

"We waren in staat om een ​​hoge neutronendichtheid te genereren - hoger dan in sommige sterren wordt gevonden - wat betekent dat we de benodigde informatie zeer snel konden verkrijgen, " verklaart de corresponderende auteur van de studie, universitair hoofddocent Akifumi Yogo. "Tegelijkertijd werden ook röntgenfoto's gemaakt, dus het systeem kan twee complementaire technieken in één bieden."

De neutronen werden gegenereerd door een laser aan en uit te zetten. Deze controle over de neutronenbron maakt het systeem veiliger dan eerdere alternatieven.

De onderzoekers gebruikten hun techniek om aan te tonen dat boorcarbide, die niet met röntgenstralen in beeld konden worden gebracht, werd gedetecteerd met behulp van neutronen. In aanvulling, ze onderzochten gevaarlijke stoffen in een typische batterij op een niet-destructieve manier, en waren in staat om de aanwezigheid van cadmium te detecteren met behulp van neutronen.

"De snelle neutronenuitbarsting die we met ons systeem konden bereiken, zal beeldinformatie opleveren voor zeer snelle processen, ", zegt universitair hoofddocent Yogo. "Bijvoorbeeld, we geloven dat gebeurtenissen zoals brandstofinjectie in motoren en het instorten van bellen in snelle jets kunnen worden waargenomen, die waardevolle informatie zou opleveren voor onderzoek in veel industrieën."

Het artikel, "Single shot radiografie door een heldere bron van lasergestuurde thermische neutronen en röntgenstralen" werd gepubliceerd in Technische Natuurkunde Express .