افزایش تابش اشعه ایکس در تابش دهی لیزری فلزات جهت استفاده در میکروسکوپی اشعه ایکس با وضوح بالا: تاثیر چگالی اولیه هدف

پلاسمای حاصل از برهمکنش لیزر با ماده یکی از منابع جدید اشعه ایکس است که از خصوصیات بسیار خوبی نظیر طول زمانی بسیار کوتاه و شدت یا روشنایی بالا برخوردار است. در نتیجه، به عنوان یکی از کاربردها جهت تصویر برداری از نمونه های بیولوژیک بسیار مناسب است. در این زمینه فلز طلا نسبت به سایر اهداف، تابش ایکس بیشتری به دست می دهد. اما، دانشمندان به منظور کاهش هزینه ها به دنبال استفاده از مواد ارزان تری هستند. در این مقاله با استفاده از شبیه سازی های هیدرودینامیکی نشان می دهیم که با کاهش چگالی اولیه سرب تا یک حد مشخصی می توان میزان اشعه ایکس حاصل از تابش دهی لیزری آن را به مقدار قابل توجهی افزایش داد. در این مطالعه برهمکنش لیزر با ماده هدف و تشکیل و انبساط پلاسما به وسیله یک کد هیدرو دینامیکی به نام EHYBRID شبیه سازی شده است. سپس روابط فیزیکی مربوط به تولید اشعه ایکس از پلاسما بررسی شد و با استفاده از آن ها برنامه های کامپیوتری مناسب در نرم افزار MATLAB تهیه گردید. با استفاده از این برنامه ها و خروجی کد EHYBRID، میزان اشعه ایکس تولید شده در سلول های مختلف پلاسما در هر لحظه از زمان محاسبه گردید. محاسبات برای دو فلز طلا و سرب انجام گردید و در نهایت تاثیر کاهش چگالی اولیه سرب بر میزان تابش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که با در نظر گرفتن چگالی عادی برای دو فلز، میزان تابش ایکس از پلاسمای طلا بیشتر است. اما، با استفاده از یک هدف سربی با چگالی اولیه کاهش یافته می توان تابش ایکس از پلاسمای حاصل از آن را تا مقدار مربوط به طلا افزایش داد. در واقع چگالی اولیه سرب باید به مقداری بین 25/0 تا 1/0 چگالی عادی کاهش داده شود. تابش اشعه ایکس از پلاسمای حاصل از تابش دهی لیزری دو فلز طلا و سرب به منظور استفاده در میکروسکوپی اشعه ایکس به صورت عددی شبیه سازی شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان دادند که کاهش چگالی اولیه سرب که با روش های لایه نشانی خاصی قابل انجام است، تابش ایکس از پلاسمای آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. بنابراین می توان با استفاده از فلزات ارزان با چگالی اولیه مناسب، علاوه بر کاهش قابل توجه هزینه ها اشعه ایکسی با شدت و روشنایی بسیار مناسب تولید کرد که جهت تصویر برداری میکروسکوپی از نمونه های بیولوژیک با وضوح بسیار بالا قابل استفاده باشد.