用光子反彈克服死角 醫(yī)療與減災(zāi)成像或有新法

受光子放大和光子在室內(nèi)被物體和墻壁反彈現(xiàn)象的啟發(fā)，美國麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、威斯康星大學(xué)和萊斯大學(xué)的科學(xué)家利用先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)追蹤反彈的光子，從而能夠“看到”隱藏在屋內(nèi)拐角處無法直接看到的物體。該技術(shù)在未來有望成為減災(zāi)和無損生物醫(yī)學(xué)成像的無價之寶。

麻省理工大學(xué)研究生奧特克萊斯特·古普塔表示，當(dāng)光子從墻上反彈并射在室內(nèi)拐角處暗藏物體上被反射回來時，利用光子環(huán)繞和反彈的時間數(shù)據(jù)，他們能夠獲取有關(guān)物體幾何形狀的信息。

先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)主要由超快激光器和兩維超快掃描照相機組成，它們的工作頻率可達(dá)每秒萬億次。科學(xué)家用它們能在1秒鐘內(nèi)拍攝數(shù)10億張圖像，通過分析反彈光子的運動狀況“看到”室內(nèi)拐角處的物體。

超快掃描照相機與其他照相機不同，它是根據(jù)光子進(jìn)入照相機的時間來成像。古普塔說，這樣的成像方式為人們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的話，光子返回得越快則進(jìn)入超快掃描照相機的時間就越早。他們用超快掃描照相機捕捉和計算光子數(shù)，每張圖像上有3個或更少的光子。通過快速大量的成像來生產(chǎn)掃描圖像，幫助他們決定光子傳輸?shù)木嚯x（以厘米計算）。當(dāng)數(shù)據(jù)收集完成后，他們便能了解拐角處暗藏物體的基本幾何形狀和3維成像。

新的成像技術(shù)具有眾多潛在的應(yīng)用，其中包括在救災(zāi)方面的應(yīng)用。古普塔認(rèn)為，如果有房屋倒塌，新技術(shù)能夠幫助救災(zāi)人員知道廢墟內(nèi)是否有人存在。事實上，新技術(shù)幾乎適用于各種各樣的災(zāi)害現(xiàn)場，特別是需要了解內(nèi)部具體情況以及角落處是否有人的火災(zāi)，火災(zāi)的危險程度以及有害環(huán)境，由此人們不會冒險派人進(jìn)入燃燒的房屋內(nèi)，新技術(shù)可以極大地減少救災(zāi)人員可能面對的威脅。

此外，新技術(shù)十分有望被用作無損或非侵害生物醫(yī)學(xué)成像，幫助醫(yī)生掌握病人皮下組織的情況。這是科學(xué)家目前要著手研究的課題。古普塔表示，根據(jù)典型的時間表，研發(fā)展示到產(chǎn)品推出，新技術(shù)商業(yè)化需要5年至10年的時間。

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