龍蝦眼成像設備

利用“龍蝦眼”將反射回來的微弱光線成像的原理,可以發射出比較微弱的X射線,從而使人們可以看到一牆之外的或者被藏匿的物體的新型探測儀。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。

簡介

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。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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