La technologie pourrait non seulement améliorer la résolution des mesures de neutrons, mais pourrait également réduire l’exposition aux rayonnements pendant l’imagerie par rayons X – –

Une équipe de recherche internationale de la Source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) de l’Université technique de Munich (TUM) a développé une nouvelle technologie d’imagerie. À l’avenir, cette technologie pourrait non seulement améliorer de plusieurs fois la résolution des mesures neutroniques, mais pourrait également réduire l’exposition aux rayonnements lors de l’imagerie par rayons X.

Les appareils photo modernes reposent toujours sur le même principe qu’il y a 200 ans : au lieu d’un morceau de film, un capteur d’image est aujourd’hui exposé pendant une certaine période de temps afin d’enregistrer une image. Cependant, le processus enregistre également le bruit du capteur. Ceci constitue une source considérable d’interférences surtout avec des temps d’exposition plus longs.

Avec des collègues de Suisse, de France, des Pays-Bas et des États-Unis, le Dr Adrian Losko et ses collègues du TUM du Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) ont maintenant développé une nouvelle méthode d’imagerie qui mesure les photons individuels sur une résolution temporelle et spatiale. -base résolue. Cela permet de séparer les photons du bruit, réduisant considérablement les interférences.

“Notre nouveau détecteur nous permet de capturer chaque photon individuel et ainsi de surmonter bon nombre des limitations physiques des caméras traditionnelles”, explique le Dr Adrian Losko, scientifique des instruments à l’installation de radiographie neutronique NECTAR du Heinz Maier-Leibnitz Zentrum de l’Université technique de Munich. .

Mesurer des photons individuels

Les chercheurs en radiographie neutronique utilisent généralement des scintillateurs dans leurs mesures pour détecter les neutrons, par exemple lors de l’examen d’œufs de dinosaures fossilisés. Lorsque le matériau scintillateur absorbe un neutron, des photons sont générés qui peuvent ensuite être mesurés.

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Jusqu’à présent, toutes ces caméras captaient la lumière pendant tout le temps d’exposition, ce qui entraînait un manque de définition, en fonction de l’épaisseur du scintillateur. Le nouveau concept de l’équipe de recherche détecte quant à lui chaque photon individuel généré par un neutron.

« La condition préalable était une nouvelle technologie de puce ainsi que du matériel et des logiciels prenant en charge des vitesses de calcul permettant une analyse en temps réel. Cela nous permet de composer une image neutron par neutron », explique Losko. Ici, la recherche neutronique offre un champ d’essai et d’application idéal.

Au lieu de temps d’exposition plus longs : mesurer exactement ce qui se passe

Étant donné que l’absorption d’un neutron dans le détecteur génère plusieurs photons, le nouveau système peut utiliser la mesure de coïncidence de plusieurs photons pour déterminer les neutrons individuels. “Cela nous éloigne du modèle traditionnel du temps d’exposition et nous ne mesurons que les événements qui se sont produits.”

Par rapport à toutes les technologies précédemment disponibles sur le marché, le nouveau concept est une amélioration considérable puisqu’il permet une résolution spatiale trois fois supérieure et réduit la quantité de bruit de plus de sept fois. “Cela réduit considérablement les limitations résultant de l’épaisseur du scintillateur, ce qui signifie une efficacité plus élevée pour les mesures à haute résolution”, explique Losko. Et la rémanence du scintillateur, qui crée ce que l’on appelle des images fantômes, est également éliminée.

« De nombreux instruments du réacteur source de neutrons de recherche peuvent bénéficier de notre nouveau concept », observe Losko, citant comme exemple l’instrument FaNGaS (Fast Neutron-induit Gamma-ray Spectrometry): « puisque nous savons exactement quand un neutron arrive, la durée pendant laquelle nous mesurons la particule gamma peut être réduite à un millionième de seconde.” Cela réduirait le bruit de fond d’un facteur d’un million, ajoute-t-il.

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Exposition radioactive moindre et plus de détails dans les rayons X

Le nouveau détecteur peut également être appliqué dans les domaines médicaux. Lors de la réalisation d’une image radiographique d’un os fracturé par exemple, des structures fines telles que des fractures capillaires seraient plus facilement détectables ; en même temps, l’exposition du patient aux rayonnements serait minimisée.

“Notre méthode va certainement changer les détecteurs dans le monde scientifique”, déclare Losko. Et peut-être que des principes similaires seront également appliqués dans les appareils photo de tous les jours à usage personnel. Les images prises dans l’obscurité seraient grandement améliorées et les photographes pourraient ajuster le temps d’exposition et la résolution une fois l’exposition effectuée. Le bruit pourrait être pratiquement éliminé des caméras.

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