Скорость съëмки «безопасного рентгена» возросла в 100 раз

Скорость съемки «безопасного рентгена» возросла в 100 раз

Международный коллектив исследователей создал камеру для безопасной медицинской визуализации и систем досмотра. Она в 100 раз быстрее современных аналогов и, в отличие от рентгена, не ионизирует биологические ткани. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

С помощью терагерцового излучения (ТГц) легко сканировать, например, багаж или людей. Т-лучи находятся между инфракрасным и сверхвысокочастотным (СВЧ) диапазонами электромагнитного спектра, легко проходят сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощаются проводящими и некоторыми диэлектрическими материалами. Например, дерево, пластик, керамика для них прозрачны, а металл и вода — нет.

Другое их свойство заключается в том, что низкоэнергетические фотоны T-лучей не ионизируют биологические ткани. Это делает терагерцовое излучение безопасной альтернативой рентгенографии. Т-лучи также очень чувствительны к воде, а значит, заболевания, нарушающие баланс воды в биологическом веществе — например, рак кожи — потенциально можно обнаружить с помощью такого излучения.

Создавать и обнаруживать терагерцовое излучение физики научились ещё 25 лет назад. Тем не менее, эта технология по-прежнему не используется в коммерческих условиях — пока ещё она слишком дорогая, сложная и не совсем ненадëжная. На сегодняшний день в области медицины исследователи провели очень мало клинических испытаний терагерцового излучения — прежде всего, из-за того, что не было удобного оборудования, а визуализация была слишком медленной.

Исследователи из Великобритании и Китая разработали «однопиксельную камеру», с помощью которой можно получать терагерцовые изображения со скоростью шесть кадров в секунду без каких-либо значительных энергетических затрат. Это в 100 раз быстрее современных аналогов.

«Мы используем так называемую «однопиксельную камеру» для получения наших изображений. Проще говоря, мы создаём Т-луч и направляем его на объект, который хотим визуализировать. Затем, используя детектор, мы анализируем параметры излучения, прошедшего через объект и отраженного от него. Изменяя угол обзора мы в конечном итоге можем получить трехмерное изображение объекта», — говорит профессор Уорикского университета Эмма Пиквелл-Макферсон.

Благодаря этому методу можно получать видео с разрешением 32×32 и скоростью шесть кадров в секунду. В ближайшем будущем учёные планируют увеличить скорость ещё в 20 раз, что позволит создавать изображения большего разрешения.

Совершенствование камер, снимающих в терагерцовом диапазоне, позволит получать снимки поверхностей, скрытых под слоями штукатурки или краски. Это, в свою очередь, сделает возможным «бесконтактное» восстановление первоначального облика произведений искусства. В промышленности с помощью такого излучения можно будет контролировать качество выпускаемой продукции. Также Т-лучи могут стать основой телекоммуникационных сетей нового поколения.

Больше о применении T-лучей вы сможете узнать здесь и здесь.

Автор: Андрей Архипов
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: