一杯咖啡是怎么煮好的?这段视频可以带我们穿透进摩卡壶的内部一探究竟。
(视频来源:Anders Kaestner)
摩卡壶又称蒸气冲煮式咖啡壶,它分为上下两个部分。一开始,水装在下半部分,随着加热沸腾,水面上的气压上升,于是热水就会顺着中间的导管被向上压,与研磨咖啡接触。接下来,产生的咖啡液通过滤纸过滤后会进一步向上走,进入上壶,这样咖啡就可以喝了。
当然,比起咖啡壶的原理,更有趣的其实是这里所采用的成像方法。摩卡壶通常都是不锈钢之类的金属材质,直接看完全看不到内部,而这里的视频效果是利用中子成像才实现的。
简单说,中子成像就是让中子束穿过样品,通过不同部位中子衰减的程度来产生明暗对比。这个探查物品内部的思路有点像x光片,但因为x射线和中子与物质作用的方式非常不同,所以得到的成像结果也会非常不同。
中子能够轻松穿透很多较重元素组成的金属材料,同时又很容易和氢、碳这样的轻元素相互作用而产生衰减。因此我们会看到中子成像下金属材质的咖啡壶仿佛变成了透明的,而其中富含轻元素的水却颜色格外深。同时,咖啡壶的塑料把手部分(主要包含碳氢元素)也产生了与水相似的成像效果。而如果用x光拍摄,金属壶身会阻挡很多射线,内部结构就很难看到了。
下面是同一台相机分别利用x光与中子成像产生的照片,可以感受一下两种成像方式的差异。
x射线:
中子成像:
本文参考:
https://mnrc.ucdavis.edu/neutron-radiography
https://www.youtube.com/watch?v=VESMU7JfVHU