افزايش تابش اشعۀ ايكس در تابش‌ دهي ليزري فلزات جهت استفاده در ميكروسكوپي اشعۀ ايكس با وضوح بالا: تأثير چگالي اوليۀ هدف

Enhancement of X-Ray Emission from Laser Irradiated Metals for High-Contrast X-ray Microscopy: The Effect of Initial Target Density

پلاسماي حاصل از برهمكنش ليزر با ماده يكي از منابع جديد اشعۀ ايكس است كه از خصوصيات بسيار خوبي نظير طول زماني بسيار كوتاه و شدت يا روشنايي بالا برخوردار است. در­نتيجه، به­ عنوان يكي از كاربردها جهت تصوير­برداري از نمونه­ هاي بيولوژيك بسيار مناسب است. در اين زمينه فلز طلا نسبت به ساير اهداف، تابش ايكس بيشتري به ­دست مي­دهد. اما، دانشمندان به ­منظور كاهش هزينه ­ها به ­دنبال استفاده از مواد ارزان­تري هستند. در اين مقاله با استفاده از شبيه­ سازي ­هاي هيدروديناميكي نشان مي­دهيم كه با كاهش چگالي اوليۀ سرب تا يك حد مشخصي مي­توان ميزان اشعۀ ايكس حاصل از تابش ­دهي ليزري آن را به مقدار قابل توجهي افزايش داد. روش بررسي: در اين مطالعه برهم كنش ليزر با مادۀ هدف و تشكيل و انبساط پلاسما به ­وسيلۀ يك كد هيدرو­ديناميكي به­ نام EHYBRID شبيه­ سازي شده است. سپس روابط فيزيكي مربوط به توليد اشعۀ ايكس از پلاسما بررسي شد و با استفاده از آن­ها برنامه­ هاي كامپيوتري مناسب در نرم افزار MATLAB تهيه گرديد. با استفاده از اين برنامه ­ها و خروجي كد EHYBRID، ميزان اشعۀ ايكس توليد­شده در سلول ­هاي مختلف پلاسما در هر لحظه از زمان محاسبه گرديد. محاسبات براي دو فلز طلا و سرب انجام گرديد و در نهايت تأثير كاهش چگالي اوليه سرب بر ميزان تابش اشعۀ ايكس مورد بررسي قرار گرفت. يافته­ ها: نتايج حاصل از شبيه ­سازي ­ها نشان دادند كه با در ­نظر گرفتن چگالي عادي براي دو فلز، ميزان تابش ايكس از پلاسماي طلا بيشتر است. اما، با استفاده از يك هدف سربي با چگالي اوليۀ كاهش­يافته مي­توان تابش ايكس از پلاسماي حاصل از آن را تا مقدار مربوط به طلا افزايش داد. در­واقع چگالي اوليۀ سرب بايد به مقداري بين 0/25 تا 0/1 چگالي عادي كاهش داده شود. بحث و نتيجه­ گيري: تابش اشعۀ ايكس از پلاسماي حاصل از تابش ­دهي ليزري دو فلز طلا و سرب به­ منظور استفاده در ميكروسكوپي اشعۀ ايكس به ­صورت عددي شبيه­ سازي شد. نتايج حاصل از اين مطالعه نشان دادند كه كاهش چگالي اوليۀ سرب كه با روش­ هاي لايه ­نشاني خاصي قابل انجام است، تابش ايكس از پلاسماي آن را به ميزان قابل توجهي افزايش مي­دهد. بنابراين مي­توان با استفاده از فلزات ارزان با چگالي اوليۀ مناسب، علاوه­ بر كاهش قابل توجه هزينه ­ها اشعۀ ايكسي با شدت و روشنايي بسيار مناسب توليد كرد كه جهت تصوير­برداري ميكروسكوپي از نمونه­ هاي بيولوژيك با وضوح بسيار بالا قابل استفاده باشد.

This article has no abstract.