MADRID, 22 sep. –
Après 130 ans depuis leur découverte, des chercheurs ont mis au point une méthode améliorée pour obtenir des images par rayons X, en exploitant différents métaux et les couleurs de la lumière qu’ils émettent.
Lorsque le physicien allemand Wilhelm Röntgen a découvert les rayons X en 1895 lors de ses expériences avec des tubes à rayons cathodiques, il a marquant un tournant majeur pour la science et la médecine. À tel point que le principe de base demeure pertinent aujourd’hui. Toutefois, au sein des Laboratoires nationaux Sandia aux États-Unis, une révolution est en cours avec ce qu’ils appellent “les rayons X du futur”.
«Nous appelons cela l’image hyperspectrale colorée par rayons X avec des cibles multimetalliques, ou CHXI MMT pour faire court», a expliqué l’ingénieur optique et responsable du projet, Edward Jiménez, co-auteur de l’étude avec la scientifique en matériaux Noelle Collins et l’ingénieure électronique Courtney Sovinec.
«Avec cette nouvelle technologie, nous passons essentiellement du classique noir et blanc à un univers entièrement coloré où nous pouvons identifier plus efficacement les matériaux et les défauts d’intérêt», a ajouté Collins.
L’équipe a découvert qu’elle pouvait y parvenir en utilisant de petites échantillons et des motifs de divers métaux tels que le tungstène, le molybdène, l’or, le samarium et l’argent.
FONDAMENTAUX DE LA CRÉATION DES RAYONS X
Pour bien saisir ce concept, il est essentiel de comprendre les fondements de la création des rayons X. Les rayons X traditionnels se forment en bombardant une cible métallique unique, ou anode, avec des électrons à haute énergie. Ces rayons sont alors canalisés en un faisceau dirigé vers un sujet ou un matériau. Les tissus plus denses, comme les os, absorbent davantage de rayons X, tandis que les tissus moins denses, comme les muscles et les organes, laissent passer plus de rayons. Un détecteur enregistre le motif et crée l’image.
Bien que la technologie des rayons X ait évolué avec le temps, le concept fondamental reste inchangé, ce qui limite la résolution et la clarté.
L’équipe de Sandia a donc cherché à corriger cette limitation en réduisant le point focal des rayons X. Plus ce point est petit, plus l’image est nette. Pour ce faire, ils ont conçu une anode avec des points métalliques arrangés de manière à ce que, collectivement, ils soient plus petits que le faisceau, réduisant ainsi le point focal.
Cependant, l’équipe a souhaité aller plus loin et a poussé le concept un cran au-dessus. «Nous avons choisi différents métaux pour chaque point», a expliqué Sovinec. «Chaque métal émet une couleur particulière de lumière par rayons X. En le combinant avec un détecteur de discrimination d’énergie, nous pouvons comptabiliser des photons individuels, fournissant ainsi des informations sur la densité et mesurant l’énergie de chaque photon. Cela nous permet de caractériser les éléments de l’échantillon.»
Le résultat est une image colorée, offrant ce que l’équipe qualifie de clarté d’image révolutionnaire et une meilleure compréhension de la composition d’un objet.
«Nous obtenons une représentation plus précise de la forme et de la définition de cet objet, ce qui nous permettra de réaliser des mesures et des observations jusqu’alors sans précédent», a déclaré Jiménez.
SÉCURITÉ AÉROPORTUAIRE ET DIAGNOSTIC MÉDICAL
L’équipe considère que cette avancée représente un tournant pour la technologie des rayons X, avec des applications variées, allant de la sécurité aéroportuaire et du contrôle qualité à des tests non destructifs et à la fabrication avancée. Ils espèrent également un impact significatif sur le diagnostic médical.
«Avec cette technologie, nous pouvons détecter même les plus subtiles différences entre les matériaux», a déclaré Jiménez. «Nous espérons que cela améliorera la détection de maladies comme le cancer et l’analyse des cellules tumorales de manière plus efficace. En mammographie, l’objectif est d’identifier des anomalies avant qu’elles ne se développent. Au sein du tissu mammaire, il est difficile de distinguer les différents points, mais avec la coloration, nous obtenons un faisceau plus net et une image de plus haute résolution, augmentant ainsi notre capacité à détecter des microcalcifications. C’est véritablement enthousiasmant de faire partie de cela».
Points à retenir
- Les chercheurs des Laboratoires nationaux Sandia ont développé une technologie innovante pour des images par rayons X hyperspectrales et colorées.
- Cette méthode utilise différents métaux pour améliorer la détection des matériaux et des défauts.
- Les applications potentielles s’étendent de la sécurité aéroportuaire au diagnostic médical, notamment la détection précoce du cancer.
Dans un contexte où la technologie évolue à un rythme rapide, cette avancée pourrait transformer non seulement les méthodes d’imagerie médicale, mais également la manière dont nous percevons des phénomènes invisibles jusqu’ici. Comment ces innovations pourraient-elles influencer notre quotidien et le secteur de la santé ?