用X射线CT从各个方向拍摄物体的投影图像，可以实现对物体内部3D可视化。如果每秒连续拍摄30张以上的图像，还可以做成视频。医院的X射线CT设备，拍摄时需要花费几秒钟到几十秒的时间，如果使用强力X射线束的同步辐射，可以实现更高速的X射线CT。然而，为了从各个方向拍摄样品投影图像必须将样品高速旋转。例如，要实现1毫秒时间分辨率的X射线CT，需要将样品以每分钟3万次的速度高速旋转。这样的结果，会导致样品会因离心力而变形，无法用于流动性的样品，样品环境难以控制等。因此，过去的4D-X射线CT即便使用同步辐射也仅限于10毫秒左右的时间分辨率。
图1 多光束学系统配置图（俯视图）（上）和实物照片（下）。（右）将同步辐射转化为多光束化的光学元件（多光束结晶）的照片（供图：东北大学）
东北大学国际放射光创新智能研究中心的矢代航教授带领的研究团队通过将同步辐射多光束化为约30束的独创光学元件、同时捕捉所有投影图像的多光束图像探测器、以及以较少投影数实现3D可视化的压缩传感技术开发的先进CT重建算法，全球首次成功地实现了时间分辨率超过1毫秒即0.5毫秒（空间分辨率约为10微米）的4D-X射线CT的原理实证。相关研究成果已发表在《Applied Physics Express》上。
通过该技术的开发，可以实现对传统技术无法捕捉到的不可重复现象进行4D-X射线CT的观察，因此有望在材料破坏、流体和粘弹性体等的行为、机械加工、磨损、焊接、燃烧等，从学术研究到工业应用的各个领域产生连锁效应。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Applied Physics Express
论文：Sub-millisecond 4D X-ray tomography achieved with a multibeam X-ray imaging system
DOI：10.35848/1882-0786/ace0f2
