T-ray دوربین سرعت افزایش صد بار بیش از

دانشمندان یک گام نزدیک تر به توسعه سریع و مقرون به دوربین است که با بهره گیری از تابش تراهرتز به طور بالقوه باز این فرصت را برای آنها مورد استفاده قرار گیرد در غیر تهاجمی امنیتی و پزشکی غربالگری.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور اما Pickwell-Macpherson از دانشگاه وارویک گروه فیزیک و شامل Rayko ایوانف Stantchev و دانشمندان دپارتمان مهندسی الکترونیک در دانشگاه چینی هنگ کنگ رسیده است و یک نقطه عطف بسیار مهم در جهت توسعه تک صفحه تراهرتز تکنولوژی تصویربرداری برای استفاده در پزشکی و کاربردهای صنعتی است.

خود را تک صفحه تراهرتز دوربین به 100 برابر سریع تر خرید از قبلی دولت از-هنر بدون اضافه کردن هر گونه هزینه های قابل توجهی برای کل سیستم و یا به خطر انداختن زیر picosecond وضوح زمانی مورد نیاز برای بیشتر به دنبال پس از برنامه های کاربردی.

دستیابی به موفقیت منتشر شده در مجله Nature Communications.

تراهرتز (THz) تابش یا T-rays نشستن در بین مادون قرمز و WiFi در طیف الکترومغناطیسی است. T-rays دارای خواص مختلف از دیگر امواج الکترومغناطیسی مهمترین آنها می توانید از طریق بسیاری از مواد رایج مانند پلاستیک و سرامیک و لباس آنها را به طور بالقوه مفید در غیر تهاجمی بازرسی. کیفیت دیگر این است که کم انرژی فوتون از T-اشعه غیر یونیزان ساخت آنها بسیار امن زیستی در تنظیمات از جمله امنیتی و پزشکی غربالگری. آنها همچنین بسیار حساس به آب و می توانید مشاهده تغییرات دقیقه به پوست حالت ماده بیولوژیکی. این به این معنی است که بیماری های مختل محتوای آب از ماده بیولوژیکی مانند سرطان پوست می تواند به طور بالقوه می تواند تشخیص داده شود با استفاده از T-rays in vivo و بدون هر گونه بافتی با استفاده از نشانگر.

کارآمد تشخیص و نسل T-rays شده است ممکن است در آزمایشگاه تنظیمات برای 25 سال گذشته. اما THz تکنولوژی است که هنوز هم به طور گسترده ای مورد استفاده در تنظیمات تجاری به عنوان هزینه استحکام و/یا سهولت استفاده است که هنوز هم عقب تجاری تصویب صنعتی در تنظیمات.

برای کاربردهای زیست پزشکی, تعداد بسیار کمی از آزمایش های بالینی انجام شده که مهمترین آنها با توجه به تجهیزات نیست که کاربر پسند و تصویربرداری بودن بیش از حد آهسته به دلیل نیاز به اندازه گیری های متعدد فرکانس های تراهرتز (برای تشخیص دقیق). در نهایت تجهیزات و هزینه های در حال اجرا نیاز به در بیمارستان بودجه. به عنوان یک نتیجه بسیاری از تحقیقات به تکنولوژی تراهرتز در حال حاضر متمرکز بر توسعه تجهیزات برای بهبود تصویربرداری با سرعت بدون کاهش و تشخیص صحت و یا تحمیل هزینه های بزرگ. به عنوان یک نتیجه, ما باید به کاوش جایگزین تکنیک های تصویربرداری برای کسانی که در حال حاضر مورد استفاده در مدرن روز تلفن های هوشمند است.

استاد اما Pickwell-مک فرسون از گروه فیزیک در دانشگاه وارویک گفت: "ما با استفاده از آنچه که به نام 'یک تک پیکسل دوربین' برای به دست آوردن تصاویر ما. ما فضایی زیر و بم THz پرتو و درخشش این نور بر روی یک شی. سپس با استفاده از یک تک عنصر آشکارساز ما رکورد نور است که منتقل می شود (یا منعکس شده) از طریق جسم ما می خواهیم به تصویر. ما در حفظ و انجام این کار برای بسیاری از مختلف الگوهای فضایی تا زمانی که ما می تواند ریاضی بازسازی یک تصویر از جسم ما."

محققان را به نگه داشتن در حال تغییر شکل THz پرتو چند بار که بدان معنی است که این روش معمولا کندتر در مقایسه با چند صفحه آشکارساز آرایه. اما چند صفحه آرایه برای تراهرتز رژیم معمولا فاقد زیر picosecond وضوح زمانی نیاز به برودتی درجه حرارت به کار گیرند و یا زیادی متحمل هزینه های تجهیزات (>US$ 350,000). راه اندازی و توسعه یافته توسط وارویک تیم است که بر اساس یک تک عنصر ردیاب با قیمت مناسب, (~US$20,000) قوی است زیر picosecond وضوح زمانی (مورد نیاز برای تشخیص دقیق) و عمل در درجه حرارت اتاق.

استاد Pickwell-Macpherson می افزاید: "آخرین کار ما را بهبود می بخشد و پس از کسب رای تک صفحه تراهرتز دوربین توسط یک عامل از 100 از قبلی دولت از-هنر دستیابی به یک 32x32 تصویری در 6 فریم در ثانیه است. ما این کار را از ابتدا تعیین بهینه مدولاسیون هندسه دوم توسط modelizing زمانی پاسخ از ما, سیستم تصویربرداری برای بهبود سیگنال به نویز و ثالثا با کاهش تعداد و اندازه گیری با compressed sensing techniques. در واقع بخشی از کار ما نشان می دهد که ما می تواند رسیدن به یک پنج بار سریع تر کسب رای اگر ما کافی سیگنال-به-نویز."

محققان قبلا توسعه یافته چندین THz دستگاه از جمله THz تعدیل کننده است که با استفاده از بازتاب داخلی کلی هندسه برای رسیدن به بالا MDs در سراسر پهنای باند محدوده فرکانس و یک رویکرد جدید برای دامنه و فاز مدولاسیون بهره برداری از این زاویه بروستر. آنها همچنین در تلاش برای بهبود رزولوشن پیکسل تک THz تصویربرداری از طریق پردازش سیگنال روش. کار آینده را به تمرکز بر روی بهبود سیگنال به نویز و بهینه سازی نرم افزار مورد نیاز به صورت دقیق تشخیص پزشکی با هدف نهایی بودن به استفاده از تک صفحه THz تصویربرداری به صورت in vivo تشخیص سرطان.

###

* 'زمان واقعی THz تصویربرداری با یک تک پیکسل سنج' منتشر شده است در طبیعت ارتباطات https://doi.org/10.1038/s41467-020-16370-x

* به عنوان خوانده شده بیشتر در مورد تحقیق: http://bme.ee.منچستر.edu.هنگ کنگ/thzgroup/index.php و اینجا بروید.وارویک.ac.انگلستان/فوق سریع

* استاد اما Pickwell-MacPherson اعطا شده است وجوه حاصل از کمک هزینه های تحقیقاتی شورای نوآوری و فناوری صندوق مهندسی و شورای تحقیقات علوم فیزیکی و انجمن سلطنتی برای حمایت از تحقیقات خود را در هنگ کنگ و انگلستان است.

برای مصاحبه تماس:

پیتر Thorley
مدیر روابط رسانه (Warwick دانشکده پزشکی و دانشکده فیزیک) | مطبوعات و روابط رسانه ای | دانشگاه وارویک
ایمیل: peter.thorley@warwick.ac.uk
Mob: +44 (0) 7824 540863

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.