مقياس حرارة حساس للأشعة السينية سريع
شعاع الأشعة السينية هو تيار من حزم الطاقة الصغيرة جدًا، وهي الفوتونات. العدادات التقليدية تعدّها لكنها لا تميز بين درجاتها: فالفوتونان المتقاربان في الطاقة يبدوان متطابقين بالنسبة لها. أما الجهاز الجديد فيعمل مثل مقياس حرارة حساس: فهو يلتقط كل فوتون ويقيس مقدار ما أحدثه من حرارة في غشاء رقيق. ومن خلال هذا التسخين يمكن تحديد كمية الطاقة التي حملها الفوتون بدقة. الفرق بمقدار بضعة إلكترون فولت يشبه التمييز بين حبة رمل واحدة وحبتين على راحة اليد.
أُجريت الاختبارات في مصدر الضوء السنكروتروني SPring-8، وهو حلقة ضخمة يتم فيها تسريع الإلكترونات إلى سرعة تقارب سرعة الضوء، فتصدر أشعة سينية ساطعة. الكاشف المكون من 240 بكسلًا تابع الشعاع في الوقت نفسه وميز الفوتونات بدقة 4 إلكترون فولت عند طاقة 6 آلاف. هذا يشبه سماع همسة في قاعة صاخبة. تحمل الجهاز تدفقًا قدره 2 ألف فوتون في الثانية عبر جميع البكسلات، محافظًا على دقة 5 إلكترون فولت.
هذه الحساسية تفتح أبوابًا جديدة. في السابق، كان خط الزرنيخ وخط الرصاص في الطيف السيني يندمجان في قمة واحدة، لأن طاقتيهما متقاربتان جدًا. أما الآن فيظهران كقمّتين منفصلتين، ويمكن تتبع الرصاص دون تداخل من الزرنيخ. وهذا مهم لتحليل التربة أو الخام أو حتى جزيئات الغبار في الهواء.
الجهاز هو خطوة أولى نحو توفير مثل هذه الكاشفات الدقيقة في جميع مصادر السنكروترون الصلبة للأشعة السينية. عندها سيتمكن الكيميائيون والجيولوجيون وعلماء البيئة من النظر في تركيب المادة بسهولة مثل تمييزنا للألوان في قوس قزح.
طاقة فوتون الأشعة السينية البالغة 6 كيلو إلكترون فولت أكبر بمليارات المرات من طاقة الضوء المرئي، لكن الكاشف يستشعر فرقًا لا يتجاوز 4 إلكترون فولت، وكأن ميزانًا في السوق رصد ريشة سقطت على شاحنة.