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让你原形毕露的T射线(转)

BlogMS original blog key: 1000052064, blog id: airoff History stat: 浏览/评论:244/0 , 日期:2004年9月22日 11:33

据华尔街日报网站克莱夫-库克森(CliveCookson)日前刊文报道,科学界正在开垦电磁光谱领域最后的一块处女地。一种强大的成像新技术将以兆赫兹辐射为基础,在安全、医学等领域发挥广泛的应用。T射线能穿透衣服,不仅能发现隐藏的武器和炸药,还能区分癌细胞和健康细胞。

“正如100年前发现了X射线一样,科学界正在探索T射线许多新的用途,前景十分令人振奋,”剑桥大学物理学教授迈克尔-佩珀(MichaelPepper)说。

频率在1兆赫兹左右的T射线填补了微波和红外辐射之间的缺口。它本身携带的能量比X射线少许多,因而使用起来更加安全。但是,电子学方面的研究缩小了T射线源及检测器的规模,降低了成本,因此,T射线技术现在正成为一个现实的计划。

世界上第一家专门从事T射线辐射商业开发的是2001年从东芝欧洲研究所(即东芝位于剑桥的半导体研究中心)剥离出来的TeraView。该公司已从风险投资者那里筹集了1080万英镑(合1980万美元),东芝持有公司少数股份。

TeraView首席执行官唐-阿尔农河(DonArnone)表示,目前市场表现平平,他们仅售出几台医学、制药和安全评估仪器。他预测,安全和医学成像领域的销售量将分别在未来2到3年和4到5年时间里迅速飙升,而目前这些领域法律法规方面的障碍太多。

但阿尔农河先生认为,T射线仪器最主要的市场将在医药生产方面,只不过这个领域不那么令人兴奋。T射线仪器为制药公司提供了一种全新的质量控制系统,能够检测生产线,并确保每一颗药丸里的活性成分配方的正确性。

现在,最新一代T射线仪器的大小和形状与办公室里的复印机相差无几,每台价格约为20万英镑。佩珀教授预测,仪器价格将在几年内跌到2万英镑左右。

他们用可见光的超速脉冲适当照射在排列整齐的半导体晶体上,就产生了T射线。用一束T射线扫描并穿过一个目标,可以形成其内部结构的一幅三维图像。

达勒姆大学(DurhamUniversity)物理学教授马丁-张伯伦(MartynChamberlain)表示,到目前为止,大型电子公司极大地忽略了T射线的价值。但有迹象显示,电子行业正在改变对T射线的态度。其中,一个名叫TeraNova的计划耗资几百万欧元,正在考虑根据“欧洲第六框架”研究计划,为T射线研究提供资金。TeraNova将集合电子、航天、生物技术公司和全欧洲各所大学的研究力量,改进T射线技术,为它的各类应用建立演示系统,包括从检测邮件中的炸药和违禁品到肿瘤的迅速成像。

T射线并不像X 射线那么容易穿透人的身体,所以,迄今为止,T射线医药应用上的研究还停留在表皮附近的组织。要将T射线应用在人体内部的医学成像上,研究人员必须开发出一种内窥镜T射线源和检测器。

由于T射线对癌和其它疾病的含水量及化学标志相当敏感,因此T射线能在病体细胞和健康细胞间形成鲜明的对比。例如,英国剑桥爱登布鲁克斯医院(AddenBrookesHospital)的研究人员发现,T射线成像是一种分辨基础细胞癌(皮肤癌的一种普通形式)中恶性和健康组织差异的最佳方式。外科医生常常感到,单凭肉眼很难区分究竟要从病人身上切除多少组织。美国波士顿医学中心的医生与伦塞勒理工学院(RensselaerPolytechnicInstitute )的T射线研究中心正在联手合作一个类似的鉴别乳房肿块的项目。

T射线在安全方面的应用分主动和被动两类。主动T射线瞄准一个物体发射T射线,然后分析反射回来的射线。但是,所有物体在常温下都会不断发出相对较弱的T射线,只有灵敏的仪器才能探测到。两者的区别如同将一束明亮的光射在布景上和使用自然光源。

来自拉瑟福德-阿普尔顿实验室(RutherfordtonLaboratory)和Qinetiq公司等几个英国研究机构的工作人员尝试使用被动T射线检测器,生成模糊的人体图像,结果隐藏的物体全都暴露无遗。金属物件显得尤为突出,因为它的温度往往比携带者的人体温度低。

佩珀教授表示,主动和被动T射线都有可能用于将来的安全检测系统中。被动仪器将用来扫描一个广阔的区域,例如机场候机楼,检查是否有人携带可疑物品。主动仪器则用于短程和个人搜索。佩珀教授表示,TeraView设想的是一个T射线平台,来往乘客站上去扫描一下,只需不到10秒种的时间。佩珀教授是TeraView公司的首席科学家。

除了提供物体的结构图像外,T射线还能应用在光谱学上,提供物质的化学信息。张伯伦教授说,在分子层面上,这给生物学家提供了一个颇有价值的新工具。DNA分子的旋转和振动在T射线的射程之内,因此人们能够从它们的T射线标记来辨别基因突变。

从宏观来看,T射线望远镜为宇航员提供了观察远距离物体的另一个光谱范围,从而为观察宇宙开启了一扇新的窗户。

此外,T射线还能应用在无损伤物质测试中。去年,伦塞勒理工学院的研究人员证明,他们能从航天飞机绝热泡沫的样本中发现细微的缺陷,从而显示出T射线的这种潜力。“哥伦比亚号”空难的起因就是起飞后燃料箱上脱落的泡沫材料砸中了飞机的左翼。

T射线成像能发现泡沫层之间以及泡沫与金属座之间多余的气泡和缝隙,X射线和超声波等传统的无损伤测试技术则很难发现这类缺陷。美国国家航空航天局(NASA)和航天飞机燃料箱制造商洛克希德·马丁(LockheedMartin)公司正在考虑,是否要采用T射线作为其飞行前质量控制计划的一部分。

此外,科学家还就T射线的其它用途提出了许多建议。一个建议是,如果一本书被严重损坏,可以不打开书而记录下书里的油墨成像。另一个建议是识别岩石中的化石,地质学家因而能在不损坏标本的前提下把化石挖掘出来。

在可预见的将来,如果不对T射线技术进行巨大的投资,那么许多T射线应用仍将是美丽的幻想。但在未来的几年中,其中的许多应用有可能结出丰硕的果实,使T射线成为一个家喻户晓的名词。

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