گروهی از محققان مؤسسه فناوری ماساچوست و مؤسسه تحقیقاتی تولید سنگاپور با استفاده از گرافن روش جدیدی برای تولید اشعه ایکس یافته‌اند. در این روش نیازی به شتابدهی الکترون‌ها وجود نداشته و از الکترون‌های کم‌انرژی برای تولید تابش اشعه ایکس استفاده میشود.
روشی جدید و ارزان برای تولید اشعه ایکس
محققان مؤسسه فناوری ماساچوست پدیده‌ای را کشف کرده‌اند که می‌تواند منجر به تولید ابزارهای اشعه ایکس کوچک‌تر و دقیق‌تر شود.
پرکاربردترین فناوری برای تولید اشعه ایکس در کاربردهای مختلف از پزشکی گرفته تا صنعت برای مدت بیش از یک قرن تغییری نکرده است. حال بر اساس تحقیقی که توسط پژوهشگران آمریکایی و سنگاپوری انجام شده است، این فناوری ممکن است در چند سال آینده تغییر یابد.
بر اساس یک تئوری جدید که با شبیه‌سازی‌های دقیق تأیید شده است، اگر فوتون‌های یک اشعه لیزر روی یک ورقه گرافن تابانده شوند، امواج سطحی تولید میشود که پلاسمون نام دارند. سپس می‌توان از این پلاسمون‌ها برای تولید پالس‌های تابشی تیز در طیف وسیعی از طول‌موج‌ها، از مادون قرمز گرفته تا اشعه ایکس استفاده کرد.
جالب این است که تابش ایجاد شده توسط این سیستم دارای طول موج بسیار یکنواخت، فشرده و منظم بوده و از این لحاظ شبیه تابش لیزر است. بر اساس گفته این گروه تحقیقاتی، از این پدیده می‌توان در تولید سامانه‌های اشعه ایکس با دز پایین که کم‌خطرتر هستند، بهره برد.
یافته‌های این تحقیق در مقاله‌ای به قلم پروفسور مارین سولجاچیپ، پروفسور جان جوآنوپولوس،دکتر آیدو کامینر و دکتر اوگنین ایلیک از مؤسسه فناوری ماساچوست و دکتر لیانگ جی وانگ از مؤسسه فناوری‌های تولیدی سنگاپور در مجله Nature Photonics منتشر شده است.
پروفسور سولجاچیک می‌گوید: «علاقه روزافزونی به یافتن روش‌های جدید تولید نور به خصوص در مقیاس‌های بسیار کوچک و با هزینه پایین‌تر وجود دارد. از این منابع تابشی می‌توان در میکروتراشه‌ها و تابش‌های شدید مورد استفاده در تحقیقات علوم پایه و زیست‌پزشکی بهره برد.» او می‌افزاید: «از میان تابش‌های الکترومغناطیس با طول‌موج‌های متفاوت که به طور معمول استفاده می‌شوند، تولید اشعه ایکس پیوسته بسیار دشوار است؛ آن‌ها همچنین از بالاترین انرژی برخوردارند. به صورت تئوری می‌توان از این سامانه‌های جدید در ایجاد منابع نور ماورای بنفش روی یک تراشه و ابزارهای اشعه ایکس کوچک رومیزی استفاده کرد. برای تولید این نوع تابش‌ها در حال حاضر از دستگاه‌های بزرگ چندمیلیون دلاری استفاده میشود.»
بسیاری از منابع اشعه ایکس بر الکترون‌های پرانرژی که به سختی تولید می‌شوند، متکی هستند. اما در این روش جدید، از قدرت پلاسمون‌های موج‌مانندِ محدود شده که در اثر تابش الکترون‌های یک لیزر روی الگوی خاصی از گرافن ایجاد می‌شوند، استفاده میشود. سپس این پلاسمون‌ها در اثر تحریک توسط یک تفنگ الکترونی معمولی، انرژی خود را به صورت اشعه ایکس فشرده آزاد می‌کنند.
کامینر می‌گوید: «دلیل ویژه بودن این روش، حل مشکل شتابدهی الکترون‌هاست. در تمام روش‌های دیگر تولید اشعه ایکس باید الکترون‌ها را شتابدهی کرد. این روش به دلیل استفاده از الکترون‌های کم‌انرژی در تولید اشعه ایکس منحصر به فرد است».
