内华达大学雷诺分校 斑马脉冲功率实验室的50太瓦豹式激光器证明，数值模拟使用激光产生的x射线精确地再现了x射线图像
学分:里诺内华达大学 由内华达大学里诺分校物理系副教授Hiroshi Sawada领导的一个科学家小组证明，数值建模使用激光产生的x光精确地再现了x光图像
这些图像是在斑马脉冲功率实验室使用该大学基于啁啾脉冲放大的50太瓦豹式激光器获得的
在这项工作中建立的建模方法可以用作预测工具，以模拟复杂的三维固体物体的射线照相图像，而无需进行基于辐射的实验
这项工作说明了一种使用广泛可用的数值工具来模拟和预测x光图像的数值方法
高强度激光可以在激光-靶相互作用中产生强x光束
这种激光产生的X射线已经被用于记录包括压缩激光聚变燃料在内的各种物体的X射线图像，但是用于定量比较射线照相图像的数值工具直到现在还不可用
“对激光x光照相术的逼真模拟的一个挑战是它的空间尺度，”泽田说
“一般来说，数值模拟在比实际实验小得多的空间尺度上模拟物理现象
为了克服这一限制，我们将建模分为两个步骤:用高分辨率空间网格计算x光生成，而用计算出的x光源计算x光图像，用粗网格再现真实实验规模的x光图像
此外，测试对象的三维计算机辅助设计模型允许我们直接比较实验图像和模拟图像
" 科学家团队通过使用紧密聚焦激光束和几种目标材料的啁啾脉冲放大实验发现，激光产生的x光源可能是从软组织到重金属物体的非破坏性工业成像和医学成像的替代来源
国家科学基金会资助的工作发表在《等离子体物理和受控聚变》杂志上
在本文中，他们提出了快速电子和X射线源表征以及宽带X射线照相术的数值模拟的实验基准
该工作表明，对于不同的x光衰减滤光器，实验和模拟之间的定性和定量一致
火花塞用于系统研究图像质量如何变化
学分:里诺内华达大学 泽田是科学学院的一名教员，他和物理学本科生克里斯·萨利纳斯在2018年春天开始着手建模项目
“没有学生的帮助，这项工作永远不会出版，”他说
两步模拟的第一部分是物理学毕业生泰勒·戴金的论文工作的基础，该论文使研究人员能够确定激光产生的x光特征
此外，物理学毕业生安东尼·巴斯和布兰登·格里芬帮助获得了火花塞的x光图像
“在我们2013年12月进行的为期两周的实验中，火花塞图像的测量并不是最初计划的
”泽田说
“当实验开始时，由于暴风雪，我的合作者的诊断报告被推迟了
我们只有金属靶和x光成像探测器
为了不浪费斑马脉冲功率实验室的光束时间，我们开始拍摄目标，并拍摄我们在实验室中可以找到的工具和电子部件的x光图像，这样至少我们可以获得视觉上吸引人的x光图像
安东尼和布兰登想出了一个拍摄摩托车火花塞的主意，结果我们得到的图像显示出清晰、鲜明的亮度对比
然后，我们用它来系统地研究图像质量是如何通过改变x光衰减过滤器而变化的，我们在一家机器车间发现了聚乙烯、铝和黄铜的碎片
" 自从被称为啁啾脉冲放大的激光放大技术被授予2018年诺贝尔物理学奖以来，紧密聚焦激光束的峰值功率一直在稳步增加，使得这种激光器可用于除激光指示器或激光照明显示器之外的各种应用
人们对强短脉冲激光与固体相互作用产生的高能x光进行了广泛的应用研究，如基础等离子体科学、医学成像以及工业和国家安全应用
与发展良好的x光管相比，激光产生的x光源具有源尺寸小、持续时间短、光子数高和x光光谱可调等优点
国家科学基金会等离子体物理项目主任维亚切斯拉夫·卢金说:“在学术研究环境中，教师和学生的创造力和奉献精神是国家科学基金会支持的研究项目的独特之处。”
“在这个项目中，泽田教授的研究小组推进了x光射线照相术预测能力的发展，这必将在今后的基础和应用研究中产生回报
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