根据本周在 《应用物理学杂志》上发表的计算机模拟结果，一种医学成像技术可能有助于探测隐藏的核材料。这项工作为改进阻止此类物品非法运输的努力提供了一种思路。
“这里的基本思路是利用目前可用的技术，即光谱X射线探测器，来更充分地利用现有信息，” 位于华盛顿州里奇兰市的太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的研究员，同时也是奥斯汀德克萨斯大学的核工程师，该研究的共同作者安德鲁·吉尔伯特说。
机场常用的探测器只返回物体的轮廓图像，即使是那些由不同材料的多层构成的物体也是如此。这种扫描仪只计算穿过材料的X射线光子的数量，而不记录X射线能量的变化。因此，对装有钚、铅和铁的行李箱进行X射线扫描，将返回一个基于平均密度的图像，无法区分这三种材料。
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相比之下，光谱射线照相术依赖于探测光子在穿过材料后在多个能量水平上的情况。吉尔伯特的模拟中产生的光谱射线照片将显示不同的材料，并突出那些能量范围特定于潜在危险物体的材料。
吉尔伯特和他的同事们基于一些材料的化学和物理参数（如密度），对钚、钢和棉花的分层系统进行了建模。然后，他们模拟了X射线穿过该系统，以生成分层材料的光谱射线照片。利用比尔定律的一种形式，即描述X射线束与已知成分物体的相互作用的方程，他们能够识别材料并估计其厚度。研究人员表示，下一步将在现实世界中测试这项技术。
如果结果得到证实，它们表明“您可以从X射线射线照相术中获得的的信息将实现量子级的飞跃，” 德国卡尔斯鲁厄的欧盟委员会联合研究中心的化学家克劳斯·迈耶说。
尽管对如此详细数据的渴望并非新鲜事，但真正拥有捕获数据的技术却是新事物，PNNL的核物理学家罗伯特·伦克尔说，他没有参与这项工作。他说，论文中展示的物理原理“实际上支持了系统的构建”。
本文经《自然》杂志许可转载。 这篇文章于2014年4月18日首次发表。