นักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาและจีนได้ศึกษาว่าลำอิเล็กตรอนแบบพัลซิ่งสามารถใช้เพื่อทำให้ลำไอออนพลังงานสูงเย็นลงได้อย่างไร ซึ่งเป็นงานที่ทำโดยปกติด้วยลำอิเล็กตรอนที่ต่อเนื่องกัน นักวิจัยนำโดย Max Bruker ที่Thomas Jefferson National Accelerator Facilityในสหรัฐอเมริกา ร่วมกับทีมงานที่Institute of Modern Physics (IMP) ของ Chinese Academy of Sciences
ได้ปรับเปลี่ยนระบบทำความเย็นอิเล็กตรอน
แบบลำแสงต่อเนื่องให้ทำงานในโหมดพัลซิ่ง ผลการวิจัยของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าควรเป็นไปได้ที่จะทำให้ลำไอออนพลังงานสูงเย็นลงโดยใช้คานอิเล็กตรอนแบบพัลซิ่งซึ่งเป็นข่าวดีสำหรับนักฟิสิกส์ที่ออกแบบวงแหวนเก็บไอออนรุ่นต่อไป โรงเก็บวงแหวนซึ่งเร่งและเก็บลำโปรตอนและไอออนด้วยพลังงานต่ำถึงปานกลางใช้เทคนิคที่เรียกว่า “การระบายความร้อนด้วยอิเล็กตรอน” เพื่อป้องกันไม่ให้ลำของโปรตอนและไอออนเสื่อมสภาพ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการรวมไอออนกับลำอิเล็กตรอน โดยที่ลำแสงทั้งสองเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันโดยประมาณ เมื่อเวลาผ่านไป ไอออนจะแลกเปลี่ยนโมเมนตัมกับอิเล็กตรอนจนกว่าจะถึงจุดสมดุล ซึ่งจะทำให้ไอออนเย็นลง ป้องกันไม่ให้หลุดออกจากศูนย์กลางของลำแสง
โดยปกติจะทำโดยใช้ลำอิเล็กตรอนต่อเนื่องที่มีพลังงานสูงถึง 4.3 MeV อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดทางเทคโนโลยีในการใช้สนามไฟฟ้าสถิตเพื่อเร่งความเร็วอิเล็กตรอน หมายความว่าการสร้างลำอิเล็กตรอนแบบต่อเนื่องด้วยพลังงานที่สูงขึ้นนั้นยากมาก สิ่งนี้สร้างความท้าทายให้กับนักออกแบบแหวนจัดเก็บข้อมูลในอนาคต เช่น Electron Ion Collider ของสหรัฐฯ ซึ่งต้องใช้ลำแสงอิเล็กตรอนที่กระฉับกระเฉงเท่ากับ 50 MeV หรือมากกว่า
เขตข้อมูล RF เพื่อให้ได้พลังงานที่สูงขึ้น
ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกเร่งโดยใช้สนามความถี่วิทยุ ซึ่งส่งผลให้เกิดลำแสงพัลซิ่ง เมื่อเร็วๆ นี้ ระบบทำความเย็นอิเล็กตรอนแบบพัลซิ่งเครื่องแรกได้รับการติดตั้งที่ Relativistic Heavy Ion Collider ที่ Brookhaven National Laboratory ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งทำงานด้วยพลังงานอิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อยประมาณ 2 MeV
การศึกษาโดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แนะนำว่าผลกระทบจากการเย็นตัวของลำแสงอิเล็กตรอนแบบพัลซิ่งและแบบต่อเนื่องนั้นแตกต่างกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องมีการศึกษาการระบายความร้อนด้วยพัลซิ่งในการทดลองก่อนที่จะนำไปใช้ในโรงงานแห่งอนาคตที่มีพลังงานสูงกว่า
การเปลี่ยนเกียร์อาจทำให้ผู้ชนชนอนุภาคด้วยความเร็วต่างกันได้ นักฟิสิกส์ที่ Jefferson Lab และ IMP ร่วมมือกันครั้งแรกในปี 2555 เพื่อศึกษาว่าลำแสงอิเล็กตรอนแบบพัลซิ่งสามารถใช้เพื่อทำให้เย็นลงได้อย่างไร ระหว่างปี 2016 ถึง 2019 พวกเขาทำการทดลองระบายความร้อนด้วยลำแสงพัลซิ่งบีมสี่ครั้งที่วงแหวนจัดเก็บ CSRm ที่ศูนย์วิจัย Heavy Ion ของ IMP ในหลานโจว แทนที่จะใช้ระบบ RF เพื่อเร่งอิเล็กตรอนหล่อเย็น พวกเขาปรับเปลี่ยนระบบลำแสงต่อเนื่องที่มีอยู่เพื่อส่งพัลส์ของอิเล็กตรอน จากนั้นนักวิจัยได้วัดว่าโพรไฟล์ของลำไอออนเย็นตัวมีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป ทั้งในทิศทางตามขวางและตามยาว
การทดลองของทีมที่สำคัญยิ่งเผยให้เห็นว่าไอออน
สามารถสูญหายได้จากการให้ความร้อนตามขวางที่เกิดจากความยาวของพวงอิเล็กตรอนที่ไม่สม่ำเสมอ เน้นให้เห็นถึงความจำเป็นของการรวมกลุ่มของอิเล็กตรอนที่มีคุณสมบัติที่เสถียรสูง แต่ถ้าสามารถรักษาระยะเวลาและความยาวของพวงได้อย่างน่าเชื่อถือ ไดนามิกของลำไอออนที่พวกมันโต้ตอบด้วยจะไม่ได้รับผลกระทบจากลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของพวกมัน ผลลัพธ์ที่ได้ในตอนนี้เป็นการปูทางสำหรับโรงงานผลิตวงแหวนไอออนรุ่นใหม่ ซึ่งสามารถหล่อเย็นลำไอออนด้วยพลังงานที่สูงกว่าที่เคยเป็นมา
เพื่อให้ได้คอนทราสต์และความคมชัดของภาพสูงในขณะที่ใช้โพรบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพZhuoran Maที่ปรึกษาระดับปริญญาเอกของเขาHongjie Daiและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้หันมาใช้การเรียนรู้เชิงลึก ด้วยการใช้ภาพถ่าย ในร่างกาย ของหนู ประมาณ 2800 ภาพที่ถ่ายในหน้าต่าง NIR-IIa และ NIR-IIb พวกเขาได้ฝึกโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อแปลงภาพเรืองแสง NIR-IIa ที่เบลอเป็นภาพที่มีความละเอียดสูงกว่าที่เคยทำได้โดยใช้ NIR-IIb เท่านั้น
“การประยุกต์ใช้หลักสำหรับการถ่ายภาพด้วย NIR คือการวินิจฉัยโรคมะเร็งและการผ่าตัดเนื้องอกด้วยภาพ” Ma อธิบาย “เมื่อเทียบกับรูปแบบการถ่ายภาพอื่น ๆ เช่น CT หรือ MRI การถ่ายภาพด้วย NIR ช่วยให้สามารถถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ซึ่งสามารถช่วยระบุตำแหน่งของเนื้องอกในระหว่างการผ่าตัดได้”
ใน การตรวจสอบร่างกาย
ในการประเมินวิธีการประมวลผลภาพ นักวิจัยได้ฉีดเมาส์ด้วยโพรบ NIR-IIa และ NIR-IIb fluorophore และบันทึกภาพเรืองแสงของหลอดเลือดของสัตว์ในหน้าต่าง NIR-IIa และ NIR-IIb การประมวลผลภาพ NIR-IIa ด้วยโครงข่ายประสาทเทียมที่ได้รับการฝึกมานั้น ทำให้เกิดภาพที่คล้ายกับภาพ NIR-IIb ที่เป็นความจริงภาคพื้นดิน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเครื่องกำเนิดสามารถเพิ่มคอนทราสต์ของภาพได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่ต้องมีสิ่งประดิษฐ์ใดๆ
จากนั้น ทีมงานได้ใช้โครงข่ายประสาทเทียมที่ผ่านการฝึกอบรมเพื่อแปลงภาพเรืองแสง NIR-IIa แบบไวด์ของต่อมน้ำเหลืองในหนูเมาส์ที่ฉีดด้วย ICG ย้อมโมเลกุลขนาดเล็กที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA และโพรบอนุภาคนาโน NIR-IIb โครงข่ายประสาทเทียมเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อพื้นหลังของภาพต่อมน้ำเหลืองศักดิ์สิทธิ์ผิวเผินจาก 8.44 เป็น 117.0 ซึ่งเป็นระดับที่สามารถเปิดใช้งานการทำแผนที่โหนดต่อมน้ำเหลืองในคลินิก นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าภาพที่มีความละเอียดสูงที่สร้างขึ้นนั้นคล้ายคลึงกับภาพ NIR-IIb อย่างใกล้ชิด
ที่น่าสนใจคืออัตราส่วนสัญญาณต่อพื้นหลังของภาพต่อมน้ำเหลืองในหน้าต่าง NIR-I ซึ่งเป็นรูปแบบที่ใช้ในการทดลองทางคลินิกในปัจจุบัน ได้รับการปรับปรุงโดยโครงข่ายประสาทเทียมด้วย แม้ว่าภาพ NIR-I จะไม่ได้ใช้สำหรับการฝึกก็ตาม
Credit : steelersluckyshop.com thebeckybug.com thedebutantesnyc.com theproletariangardener.com touchingmyfatherssoul.com
