Il potere di penetrazione dei raggi-X è stato sfruttato sin dalla loro scoperta per studiare la struttura interna della materia. Nel caso dell’imaging, sia in ambito clinico che industriale, gli apparati a raggi X si basano sulle differenze di attenuazione all’interno dell’oggetto investigato, che si traducono in contrasto nell’immagine finale. Nella maggioranza degli apparati moderni la rivelazione dei raggi X avviene tramite detector digitali bidimensionali a integrazione, ovvero in cui il segnale è proporzionale all’energia dei raggi X incidenti.

Nell’investigazione di campioni biologici o materiali leggeri, come ad esempio composti plastici, il contrasto dovuto all’attenuazione dei raggi X è estremamente debole, rendendo difficile, se non impossibile, l’individuazione dei dettagli di interesse. Tuttavia, sfruttando un meccanismo di contrasto alternativo, denominato contrasto di fase e dovuto ad effetti di rifrazione a piccolo angolo introdotti dal campione, è possibile aumentare significativamente la visibilità di tali dettagli. Al contempo, l’adozione di rivelatori a conteggio di singolo fotone e soglie energetiche multiple (spettrale) consente di ottenere misure quantitative di densità e concentrazione di particolari elementi presenti o introdotti (mezzi di contrasto) nel campione.

In questo contesto, il progetto PEPI (Photon-counting Edge-illumination Phase-contrast Imaging), sta sviluppando un sistema di innovativo basato su un rivelatore a spettrale a conteggio di fotoni e la tecnica di imaging a contrasto di fase denominata edge illumination. Il sistema mira ad un impiego flessibile che renda possibile sia l’imaging spettrale sia l’imaging a contrasto di fase in geometria planare (2D) e tomografica (3D). I target di PEPI sono campioni biologici ex-vivo, nella scala del centimetro, e materiali leggeri come, ad esempio, prodotti di manifattura additiva o materiali microstrutturati.