美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)的研究人员希望通过一个名为“火药包”(the火药包)的新项目,更好地观察到飞机机翼上的腐蚀、船只上的焊接、甚至手提箱里的火药等密度较大的物体内部的情况强、紧凑中子源(图标)。
美国国防部高级研究计划局实际上是在寻找一种既能产生中子又能产生x射线的便携式装置。
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“从发现飞机机翼上的微小裂缝,到进行医疗诊断,再到扫描乘客的行李以保证公众飞行安全,x射线成像在许多军事和商业应用中都是无价的。尽管x射线扫描很有用,但它能探测到的东西有限。例如,尽管x射线可以很好地突出较重的化学元素(想想牙科x光片上闪亮的银填充物),但它不能很好地揭示较轻的元素,如氢。这就是为什么x光机通常对水或其他液体“视而不见”的原因。
相比之下,中子射线照相技术——利用中子来成像物体——在可视化较轻的元素和液体方面表现得非常好,在某些情况下甚至可以识别一种物质的原子组成。不幸的是,中子源不像x光机那样便于携带和实用。x光机通常长达几十米,需要强大的能源来产生中子。
根据加州大学,戴维斯网站:中子射线照相法然而,它适用于许多常规x射线照相不可能完成的任务。与x射线相比,中子的优势是能够成像轻元素(即原子序数较低的元素),如氢、水、碳等。此外,中子穿透重元素(即高原子数),如铅、钛等,允许在复杂的样品环境中研究材料,例如氢燃料电池中的水积累。因为中子与原子核而不是电子层相互作用,所以它们也能区分同一元素的不同同位素。
DARPA项目经理Vincent Tang在一份声明中说:“我们正在寻找创新的设计和建造方法,将中子加速器从10米或更长缩小到1米或更小,类似于今天的便携式x射线管的大小。”“在一个非常紧凑的封装中创建一个高产率的定向中子源是一个重大的挑战。但一个成功的图标项目将提供一个具有重要国家安全应用的成像工具,能够在任何环境下提供非常详细、准确的物体内部成像。”
中子成像可以通过识别物体或其内容物的化学和原子化妆来帮助检测爆炸物和违禁品。它可以通过成像推进剂填充水平的成像来协助取证和归因,例如将弹药源区分开来。
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