龍蝦眼

龍蝦眼

美國國土安全部通過資助光學物理公司正在研發的一種新掃瞄器,研究人員努力將“龍蝦眼”原理套用於X射線掃瞄器。一旦研究成功,在這套名為“龍蝦眼成像設備(LEXID)”的新掃瞄器探測下,即使是銅牆鐵壁,也會通透如紙。

基本信息

簡介

"龍蝦眼"成像儀
美國國土安全部通過資助光學物理公司正在研發的一種新掃瞄器,研究人員努力將“龍蝦眼”原理套用於X射線掃瞄器。一旦研究成功,在這套名為“龍蝦眼成像設備(LEXID)”的新掃瞄器探測下,即使是銅牆鐵壁,也會通透如紙。龍蝦的感光系統在設備中得到了完美再現。該成像設備包括一台低能X射線發生器和一套感光系統,後者由千萬枚拋光度極高的金屬片組成。X射線通過時,金屬片將其反射、校準,再投向受測物體。經過金屬片校準的光線角度固定,系統可以將其調整為平行光波,同一時間集中覆蓋較小範圍。這樣,X射線的穿透性得以大幅提高。

原理

龍蝦視覺系統

龍蝦靠反射視物,而非折射。這種動物的眼睛長在觸角根部,裡面有成千上萬塊方形晶體,可以將光線反射回去。這些晶體是龍蝦的感光系統,全部由平面與直角構成,和人類彎曲的視網膜與圓錐細胞截然不同。這使得龍蝦的眼睛可以將一定角度的小入射角光線(或稱小掠角光線)加以反射。龍蝦捕捉某一物體(如海床上的獵物)發出的反光時,所有入射光線的反射角度保持一致,便可以聚集在焦點上。
龍蝦神奇的視覺系統可以幫助它們在混濁水體中看清東西。
龍蝦眼成像設備接收的,是物體反射回設備的X射線,而不是穿透物體的射線。感光系統收集這些反射射線,聚攏到焦點上,繼而聚焦成像。這樣的設備省去了收集各方位散射光線的麻煩。它能將所有反射光集中在一定區域內,因而提高了感應精確度,效率非凡。
龍蝦眼成像設備可以輕鬆“看透”水泥,木材和7.5厘米厚的鋼板——當然,解析度仍不算理想。圖像解析度不高,不過用來探測貨箱中的物品還是足夠了。另外,由於感光系統聚焦X射線時更加高效,達成同等成像水平能耗更小。這說明,比起現用系統,新設備用於探測人體時安全性更高,放射傷害更小。

X射線

同無線電波和可見光一樣,X射線也是種電磁能。有些材料會吸收X射線,有些則將它反射回去,還有一些材料會使X射線透過時產生折射,也就是令X射線的射出角度與入射角不同。
典型的X射線系統包括一台X射線發生器和一套探測媒介(即一套感光系統)。發生器用於產生X射線。需要成像時,X射線打向受測物體,有些穿透過去產生折射,有些被物體吸收,有些則反射回來。其中,穿透物體的射線將被感光系統“看見”。
這套系統本身沒有問題,但不夠理想。首先,穿透物體的X射線折射角度差異很大,感光系統進行聚焦時效率極低。第二,由於折射降低了系統工作效率,感光系統只能收集高能X射線用以成像,而高能X射線向來難與“安全”兩字掛鈎。

套用

目前(2016年6月)用於安檢和國際貨物掃描的設備體積非常龐大,絕對無法隨身攜帶。如果有台手提式“龍蝦眼”,貨物掃描難度將大大降低,人們也可以輕鬆檢查過境卡車,或是探測戰區路面車輛。
國土安全部希望藉助龍蝦眼成像設備及其相關技術改善機場安檢掃描。
光學物理公司計畫於2008年將龍蝦眼成像設備投放市場。換句話說,新設備不僅是國土安全部的專寵,還可以套用於各個領域。預計每台掃描設備價格不會超過一萬美元。巡查員,專業除蟲隊都可配備,建築工人也可以用它看清牆內結構,檢查房屋地基。有時考古學家花上好幾星期,終於挖進結構精巧的遺蹟時,才發現裡面根本沒有他們孜孜以求的驚世之秘,現在這番周折完全可以省去。另外,特警隊破門前,能夠清楚看見建築內的具體情況。低耗高效的X射線技術也意味著,醫院放射科終於可以對防輻射鉛層說再見了。
龍蝦眼X射線技術雖說剛剛出現,不過仿製龍蝦視覺系統倒也並非新事:過去三十年中,天文學家一直在研發以龍蝦眼為原理的光學系統,最新研究產品是一台名為“龍蝦ISS(Lobster-ISS)”的天文望遠鏡。這台望遠鏡可以將光投在暗物質上,同時極大地拓寬了銀河系外探索範圍。多謝美味的硬殼生物伸出援助之手,加上人類恰到好處的奇思妙想,不久的將來,我們就可以親眼觀察超新星和黑洞,探測銀河系內外的外星人了。

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