Les résultats de la radiographie « instantanée » utilisant simultanément des neutrons induits par laser et des rayons X. (À gauche) Photographie des échantillons :Batterie nickel-hydrure métallique (Ni-MH), batterie nickel-cadmium (Ni-Cd), et de la poudre de carbure de bore (B<sub>2</sub>C). (Centre) Radiographie aux rayons X, où B<sub>2</sub>C est transparent aux rayons X. (À droite) Radiographie neutronique. Le Ni-Cd peut être distingué du Ni-MH en fonction de l'obscurité de l'ombre. En outre, une faible transmittance a été observée pour B<sub>2</sub>C. Ces résultats mettent en évidence l'avantage des neutrons, qui permet d'identifier les matériaux transparents aux rayons X. Crédit :© 2021 A. Yogo et al., Physique Appliquée Express
Obtenir des instantanés des systèmes et des processus à des moments précis est important pour la recherche et le développement dans de nombreux domaines, dont la biologie, la science des matériaux, et ingénierie. Le tir d'un faisceau de neutrons sur un matériau est un moyen d'obtenir des informations; cependant, cela nécessite souvent des réacteurs nucléaires et des installations spécialisées. Maintenant, des chercheurs de l'Université d'Osaka ont rapporté une méthode laser pour générer simultanément des neutrons et des rayons X. Leurs conclusions sont publiées dans Physique Appliquée Express .
Regarder un système sans avoir à le détruire est très utile pour étudier des structures. Une façon de le faire est de viser la lumière, rayonnement ionisant, ou des particules sur le matériau d'intérêt et voir comment elles interagissent avec la cible.
Les neutrons, en particulier ceux de basse énergie, sont d'excellentes particules pour cela car ils sont susceptibles d'interagir avec différents noyaux, dont l'hydrogène. Cependant, la génération de neutrons peut nécessiter des installations spécialisées qui ne sont pas facilement accessibles.
Récemment, les systèmes utilisant des lasers pour générer des neutrons gagnent en popularité car ils sont compacts, peut générer de courtes rafales de neutrons, et peut produire des rayons X en même temps.
Les chercheurs d'Osaka ont développé une source de neutrons commandée par laser qui est petite - la taille d'un doigt - et peut générer beaucoup de neutrons rapides en très courtes rafales. Les neutrons sont ensuite ralentis par un modérateur pour les rendre optimaux pour l'imagerie.
"Nous avons pu générer une densité de neutrons élevée, supérieure à celle que l'on trouve dans certaines étoiles, ce qui signifie que nous avons pu acquérir les informations nécessaires très rapidement, " explique l'auteur correspondant de l'étude, le professeur agrégé Akifumi Yogo. " Des rayons X ont également été produits en même temps, le système peut donc offrir deux techniques complémentaires en une seule."
Les neutrons ont été générés en allumant et éteignant un laser. Ce contrôle de la source de neutrons rend le système plus sûr que les alternatives précédentes.
Les chercheurs ont utilisé leur technique pour montrer que le carbure de bore, qui n'a pas pu être imagé à l'aide de rayons X, a été détecté à l'aide de neutrons. En outre, ils ont examiné les substances dangereuses dans une batterie typique de manière non destructive, et ont pu détecter la présence de cadmium à l'aide de neutrons.
"Le sursaut rapide de neutrons que nous avons pu obtenir avec notre système fournira des informations d'imagerie pour des processus très rapides, " dit le professeur agrégé Yogo. " Par exemple, nous pensons que des événements tels que l'injection de carburant dans les moteurs et l'effondrement des bulles dans les jets rapides pourraient être observés, qui fournirait des informations précieuses pour la recherche dans de nombreuses industries.
L'article, « Radiographie unique par une source lumineuse de neutrons thermiques et de rayons X entraînés par laser » a été publiée dans Physique Appliquée Express .
