निकट-अवरक्त इमेजिंग में प्रकीर्णन पर काबू पाना
निकट-अवरक्त प्रकाश आधुनिक इमेजिंग में एक महत्वपूर्ण उपकरण है, चिकित्सा निदान से लेकर स्वायत्त वाहन सेंसर तक। दृश्य प्रकाश के विपरीत, यह कुछ सामग्रियों में प्रवेश कर सकता है, लेकिन जैविक ऊतक या कोहरे जैसे जटिल माध्यमों से गुजरते समय यह अभी भी प्रकीर्णन से ग्रस्त रहता है। यह प्रकीर्णन फोटॉनों को उनके पथ से विचलित कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप धुंधली या अनुपयोगी छवियां बनती हैं। पारंपरिक समाधान महंगे, विशेष डिटेक्टरों पर निर्भर करते हैं, जिससे उनकी पहुंच सीमित हो जाती है।
रोचेस्टर विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक नई इमेजिंग प्रणाली पेश की है जो लागत और स्पष्टता दोनों को संबोधित करती है। सस्ते सिलिकॉन-आधारित डिटेक्टरों और टाइम-गेटिंग नामक तकनीक का उपयोग करके, यह प्रणाली निकट-अवरक्त प्रकाश को वास्तविक समय में दृश्य प्रकाश में परिवर्तित करती है, जिससे प्रकीर्णन वातावरण के माध्यम से तेज छवियां उत्पन्न होती हैं। यह कार्य नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुआ है, और यह किफायती, उच्च-प्रदर्शन इमेजिंग की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।
टाइम-गेटिंग सिद्धांत
टाइम-गेटिंग एक कैमरा शटर की तरह कार्य करता है, लेकिन यांत्रिक तंत्र के बजाय, यह फोटॉनों के मार्ग को नियंत्रित करने के लिए अल्ट्राफास्ट प्रकाश स्पंदों का उपयोग करता है। मुख्य लेखक यांग जू बताते हैं, "पारंपरिक कैमरे में, शटर यांत्रिक होता है—जब यह खुलता है, प्रकाश अंदर आता है, और जब यह बंद होता है, प्रकाश अस्वीकार कर दिया जाता है। इस मामले में, हम प्रकाश को नियंत्रित करने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं।"
गेट इंडियम टिन ऑक्साइड (ITO) से बनी एक पतली फिल्म है। जब गेट खुला होता है और एक निकट-अवरक्त फोटॉन फिल्म से टकराता है, तो यह दृश्य प्रकाश में परिवर्तित हो जाता है, जिसे मानक सिलिकॉन डिटेक्टरों द्वारा कैप्चर किया जा सकता है। गेट केवल लगभग एक पिकोसेकंड के लिए खुलता है—यह वह समय है जो प्रकाश को एक वाक्य के अंत में अवधि की लंबाई की यात्रा करने में लगता है। यह अल्ट्राफास्ट गेटिंग प्रभावी रूप से बिखरे हुए फोटॉनों को फ़िल्टर कर देती है जो बाद में आते हैं, बैलिस्टिक (गैर-प्रकीर्णित) प्रकाश को संरक्षित करती है जो स्पष्ट छवि रखता है।
मौजूदा प्रणालियों पर लाभ
वर्तमान निकट-अवरक्त इमेजिंग प्रणालियाँ अक्सर इंडियम गैलियम आर्सेनाइड जैसी विदेशी सामग्रियों से बने डिटेक्टरों पर निर्भर करती हैं, जो महंगे होते हैं और व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं होते हैं। रोचेस्टर प्रणाली सिलिकॉन का उपयोग करती है, जो रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग की जाने वाली वही सामग्री है, जिससे लागत काफी कम हो जाती है। इसके अतिरिक्त, टाइम-गेटिंग दृष्टिकोण प्रकीर्णन माध्यमों में छवि गुणवत्ता में सुधार करता है, जो पारंपरिक निकट-अवरक्त प्रणालियों को परेशान करने वाली चुनौती है।
इस तकनीक को रॉबर्ट बॉयड की प्रयोगशाला में एक दशक से अधिक समय से परिष्कृत किया गया है, जो विलियम एफ. क्रुपके डिस्टिंग्विश्ड प्रोफेसर इन ऑप्टिक्स हैं। टीम की दृढ़ता ने एक व्यावहारिक कार्यान्वयन किया है जिसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।
संभावित अनुप्रयोग
गहरे ऊतक के माध्यम से स्पष्ट रूप से देखने की क्षमता चिकित्सा इमेजिंग को बढ़ा सकती है, जिससे आक्रामक प्रक्रियाओं के बिना ट्यूमर या अन्य असामान्यताओं का पता लगाने में मदद मिलती है। स्वायत्त ड्राइविंग में, यह प्रणाली वाहनों को कोहरे के माध्यम से नेविगेट करने में मदद कर सकती है, जिससे सुरक्षा में सुधार होता है। अन्य संभावित उपयोगों में पर्यावरण निगरानी, सुरक्षा जांच, और औद्योगिक निरीक्षण शामिल हैं, जहां बाधाओं के माध्यम से देखना महत्वपूर्ण है।
भविष्य की दिशाएँ
शोधकर्ता अब सिस्टम को और अधिक अनुकूलित करने के तरीकों की खोज कर रहे हैं, जैसे कि देखने के क्षेत्र को बढ़ाना और रूपांतरण दक्षता में सुधार करना। वे तकनीक को वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों में परीक्षण करने का भी लक्ष्य रखते हैं, प्रयोगशाला प्रदर्शनों से व्यावहारिक तैनाती की ओर बढ़ते हुए। अपनी कम लागत और उच्च प्रदर्शन के साथ, यह टाइम-गेटिंग तकनीक जल्द ही इमेजिंग अनुप्रयोगों में एक मानक उपकरण बन सकती है जहां प्रकीर्णन एक चुनौती है।
यह लेख फिज.ऑर्ग की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
Originally published on phys.org
