Vad är differentiell absorption?

Differentialabsorption är ett fenomen där ett ämne med blandade komponenter absorberar och reflekterar strålning i olika hastigheter på grund av komponenternas olika sammansättning. Ett klassiskt exempel på detta kan ses i röntgenavbildning där en läkare kan ta en bild av insidan av patientens kropp genom att bestråla patienten att exponera film. Kroppens strukturer är synliga på filmen eftersom de absorberar röntgenstrålar i varierande grad; ben, till exempel, absorberar många röntgenstrålar och därmed lämnas filmen oexponerad för att visa patientens ben.

Medicinsk avbildning är inte det enda området där differentiell absorption är användbar. Det kan också vara till hjälp med aktiviteter som att mäta koncentrationer av atmosfäriska gaser, studera avlägsna händelser i rymden och analysera mark- och bergformationer. I alla dessa fall litar man på att material absorberar och reflekterar strålning i olika hastigheter för att samla in data.

Tekniker kan justera bildens tydlighet och kvalitet genom att använda olika typer av strålning eller ändra intensiteten. Vid medicinsk bildbehandling måste människor skapa en balans mellan att få en bra bild och äventyra patienten. Vid röntgenavbildning, till exempel, är det möjligt att få en högre upplösning, men detta skulle utsätta patienten för oacceptabelt höga strålningsnivåer. Vetenskapliga forskare som utnyttjar differentiell absorption måste också ta hänsyn till strålningens effekter på experimentet.

I fysik använder forskare differentiell absorption med tekniker som ljusdetektering och intervall (LIDAR) för att lära sig mer om atmosfärens sammansättning. Detta innebär att skjuta ljuspulser till ett intressant område och läsa det reflekterade ljuset vid dess återkomst. Vissa av gaserna i atmosfären absorberar ljuset medan andra reflekterar det, och mängden spridning som inträffar kan säga forskare vilka gaser som finns. De kan jämföra data från andra platser för att studera ämnen som ozonskiktet, meteorologi och effekterna av föroreningar på atmosfären.

Inom jordvetenskap och geologi kan differentiell absorption vara ett användbart sätt att samla in data om vad som händer under jordens eller havets yta. Arkeologer använder också denna teknik för att studera begravda platser. Vanligtvis handlar det om användning av en enhet som avger ljudvågor. Enheten passerar över ytan och de reflekterade ljudvågorna berättar för tekniker vad som ligger under, eftersom saker som bergformationer, skeppsvrak eller begravda byggnader kommer att spegla ljudvågor i olika takt än jord. Olika typer av jord kommer också att ha olika reflektionsmönster.