Miçiqan Universitetinin mühəndisləri tərəfindən aparılan araşdırmaya görə, tədqiqatçılar ilk dəfə olaraq metalların, keramikaların və süxurların içərisindəki mikro strukturları hissəcik sürətləndiricisinə getmədən standart bir laboratoriyada rentgen şüaları ilə öyrənə bilərlər.

Əsər Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Yeni texnika 3DXRD kimi tanınan 3D rentgen şüalarının difraksiyasını daha asan əlçatan edir, potensial olaraq akademiya və sənayedə nümunələrin və prototiplərin sürətli təhlilinə imkan verir, həmçinin tələbələr üçün daha çox imkan yaradır.

3DXRD kompüter tomoqrafiyasına bənzər bir neçə bucaq altında çəkilmiş rentgen şüalarından istifadə edərək 3D təsvirləri yenidən qurur. Bir xəstə ətrafında fırlanan görüntüləmə cihazı əvəzinə , bir neçə millimetr genişlikdə material nümunəsi, tibbi rentgendən təxminən bir milyon dəfə daha çox rentgen şüası olan güclü şüanın qarşısındakı stenddə fırlanır.

Nəhəng rentgen konsentrasiyası polikristal materiallar kimi tanınan əksər metalları, keramikaları və qayaları təşkil edən kiçik ərimiş kristalların mikro miqyaslı görüntüsünü yaradır.

Nəticələr tədqiqatçılara minlərlə fərdi kristalın həcmini, mövqeyini, oriyentasiyasını və gərginliyini ölçməklə materialların mexaniki gərginliyə necə reaksiya verdiyini anlamağa kömək edir. Məsələn, sıxılma altında olan bir polad şüadan nümunənin görüntülənməsi kristalların binanın ağırlığını daşımağa necə reaksiya verdiyini göstərə bilər və tədqiqatçılara geniş miqyaslı aşınmanı anlamağa kömək edə bilər.

Sinxrotronlar bir zamanlar 3DXRD üçün kifayət qədər rentgen şüaları istehsal edə bilən yeganə qurğu idilər, çünki elektronlar dairəvi hissəcik sürətləndiriciləri vasitəsilə hərəkət edərkən rentgen şüalarını tükürdülər, sonra nümunəyə yönəldilə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1745991016&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-04-synchrotron-closet-powerful-3d-ray.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE1Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiXV0sMF0.&dt=1745991011578&bpp=1&bdt=85&idt=210&shv=r20250428&mjsv=m202504240101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1745991010%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1745991010%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1745991010%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0%2C1905x945&nras=2&correlator=2912682381461&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1560&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092098%2C95332925%2C95358976%2C42533293%2C95359114%2C95356809&oid=2&pvsid=3156287700621282&tmod=1555363176&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=5365

Sinxrotron rentgen şüaları ən müasir detallar yaratsa da, dünyada cəmi 70-ə yaxın obyekt var. Tədqiqat qrupları “şüa vaxtı” üçün layihə təkliflərini bir araya gətirməlidirlər. Qəbul edilmiş layihələr çox vaxt maksimum altı günlə məhdudlaşan təcrübələrini həyata keçirmək üçün altı aydan iki ilə qədər gözləməlidir.

Bu texnikanı daha geniş istifadə etmək üçün tədqiqat qrupu ilk laboratoriya miqyaslı 3DXRD-ni sifariş etmək üçün PROTO Manufacturing ilə işləmişdir. Bütövlükdə, alət təxminən yaşayış vanna otağı ölçüsündədir, lakin süpürgə şkafının ölçüsünə qədər kiçilə bilər.

“Bu texnika bizə o qədər maraqlı məlumatlar verir ki, mən yüksək riskli, yüksək mükafatlı yeni şeyləri sınamaq fürsəti yaratmaq istədim və sinxrotron şüa vaxtının gözləmə vaxtı və təzyiqi olmadan tələbələrə öyrədilə bilən anlar yaşatmaq istədim” dedi Ashley Bucsek, UM maşınqayırma və materialşünaslıq və mühəndislik kafedrasının dosenti və tədqiqatın həmmüəllifi.

Əvvəllər kiçik miqyaslı cihazlar 3DXRD üçün kifayət qədər rentgen şüaları istehsal edə bilmirdilər, çünki müəyyən bir nöqtədə elektron şüası anoda – elektronların rentgen şüaları yaratmaq üçün vurduğu bərk metal səthə – o qədər güc vurur ki, o, əriyir. Lab-3DXRD, otaq temperaturunda artıq maye olan maye metal reaktiv anoddan istifadə edərək, ona bu miqyasda daha çox güc almağa və daha çox rentgen şüası çıxarmağa imkan verir.

Tədqiqatçılar üç üsuldan istifadə edərək eyni titan ərintisi nümunəsini skan edərək dizaynı sınaqdan keçirdilər: laboratoriya-3DXRD, sinxrotron-3DXRD və laboratoriya difraksiya kontrast tomoqrafiyası və ya LabDCT – gərginlik məlumatı olmadan 3D-də kristal strukturların xəritəsini çıxarmaq üçün istifadə edilən bir texnika.

Lab-3DXRD yüksək dəqiqliyə malik idi, topladığı kristalların 96%-i digər iki üsulla üst-üstə düşürdü. Xüsusilə 60 mikrometrdən çox böyük kristallarla yaxşı nəticə göstərdi, lakin kiçik kristalların bəzilərini əldən verdi. Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, şəkilləri yaratmaq üçün istifadə olunan rentgen şüalarını aşkar edən daha həssas foton sayan detektorun əlavə edilməsi ən incə dənəli kristalları tutmağa kömək edə bilər.

Evdə mövcud olan bu texnika ilə Bucsek-in tədqiqat qrupu sinxrotronda daha böyük təcrübəyə hazırlaşmaq üçün parametrləri dəqiqləşdirərək yeni təcrübələr sınaya bilər.

“Lab-3DXRD gözəl həyət teleskopu kimidir, sinxrotron-3DXRD isə Hubble teleskopudur. Hələ də Hubble-a ehtiyacınız olan müəyyən vəziyyətlər var, lakin biz indi bu böyük təcrübələrə yaxşı hazırlaşırıq, çünki hər şeyi əvvəlcədən sınaya bilərik” dedi Bucsek.

Daha əlçatan eksperimentlərə imkan verməklə yanaşı, lab-3DXRD tədqiqatçılara layihələri altı günlük sinxrotron limitindən artıq uzatmağa imkan verir ki, bu da siklik yüklənməni öyrənərkən xüsusilə faydalıdır – materialın minlərlə dövr ərzində təkrarlanan stresslərə necə reaksiya verdiyi.

Tədqiqat zamanı maşınqayırma üzrə tədqiqatçı olan ilk müəllif və həmmüəllif müəllif Seunghee Oh, hazırda Arqon Milli Laboratoriyasının X-ray Elmləri Bölməsində işləyir.

Tədqiqata PROTO Manufacturing-dən olan tədqiqatçılar da öz töhfələrini veriblər. LabDCT Michigan Materials Characterization Mərkəzində həyata keçirilib.

Daha çox məlumat: Seunghee Oh et al, Sinxrotrondan laboratoriya miqyasına üçölçülü rentgen difraksiyasının (3DXRD) alınması, Təbiət Əlaqələri (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58255-x

Jurnal məlumatı: Nature Communications Michigan Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir