受光子放大和光子在室內(nei) 被物體(ti) 和牆壁反彈現象的啟發,美國麻省理工學院、哈佛大學、威斯康星大學和萊斯大學的科學家利用先進的光學係統追蹤反彈的光子,從(cong) 而能夠“看到”隱藏在屋內(nei) 拐角處無法直接看到的物體(ti) 。該技術在未來有望成為(wei) 減災和無損生物醫學成像的無價(jia) 之寶。
麻省理工大學研究生奧特克萊斯特·古普塔表示,當光子從(cong) 牆上反彈並射在室內(nei) 拐角處暗藏物體(ti) 上被反射回來時,利用光子環繞和反彈的時間數據,他們(men) 能夠獲取有關(guan) 物體(ti) 幾何形狀的信息。
先進光學係統主要由超快激光器和兩(liang) 維超快掃描照相機組成,它們(men) 的工作頻率可達每秒萬(wan) 億(yi) 次。科學家用它們(men) 能在1秒鍾內(nei) 拍攝數10億(yi) 張圖像,通過分析反彈光子的運動狀況“看到”室內(nei) 拐角處的物體(ti) 。
超快掃描照相機與(yu) 其他照相機不同,它是根據光子進入照相機的時間來成像。古普塔說,這樣的成像方式為(wei) 人們(men) 提供了了解光子需要多長時間被反彈回來的良好途徑。如果在拐角處存在某種物體(ti) 的話,光子返回得越快則進入超快掃描照相機的時間就越早。他們(men) 用超快掃描照相機捕捉和計算光子數,每張圖像上有3個(ge) 或更少的光子。通過快速大量的成像來生產(chan) 掃描圖像,幫助他們(men) 決(jue) 定光子傳(chuan) 輸的距離(以厘米計算)。當數據收集完成後,他們(men) 便能了解拐角處暗藏物體(ti) 的基本幾何形狀和3維成像。
新的成像技術具有眾(zhong) 多潛在的應用,其中包括在救災方麵的應用。古普塔認為(wei) ,如果有房屋倒塌,新技術能夠幫助救災人員知道廢墟內(nei) 是否有人存在。事實上,新技術幾乎適用於(yu) 各種各樣的災害現場,特別是需要了解內(nei) 部具體(ti) 情況以及角落處是否有人的火災,火災的危險程度以及有害環境,由此人們(men) 不會(hui) 冒險派人進入燃燒的房屋內(nei) ,新技術可以極大地減少救災人員可能麵對的威脅。
此外,新技術十分有望被用作無損或非侵害生物醫學成像,幫助醫生掌握病人皮下組織的情況。這是科學家目前要著手研究的課題。古普塔表示,根據典型的時間表,研發展示到產(chan) 品推出,新技術商業(ye) 化需要5年至10年的時間。
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