जवळ-अवरक्त इमेजिंगमधील विखुरण्यावर मात
जवळ-अवरक्त प्रकाश आधुनिक इमेजिंगमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतो, वैद्यकीय निदानापासून स्वायत्त वाहन सेन्सर्सपर्यंत. दृश्यमान प्रकाशाच्या विपरीत, तो काही पदार्थांमध्ये प्रवेश करू शकतो, परंतु जैविक ऊती किंवा धुके यांसारख्या जटिल माध्यमांमधून जाताना तरीही विखुरण्याचा त्रास होतो. या विखुरण्यामुळे फोटॉन त्यांच्या मार्गापासून विचलित होतात, परिणामी अस्पष्ट किंवा निरुपयोगी प्रतिमा तयार होतात. पारंपारिक उपाय महागड्या, विशेष डिटेक्टरवर अवलंबून असतात, ज्यामुळे त्यांची उपलब्धता मर्यादित राहते.
रोचेस्टर विद्यापीठातील संशोधकांनी एक नवीन इमेजिंग प्रणाली सादर केली आहे जी किंमत आणि स्पष्टता या दोन्ही समस्यांचे निराकरण करते. स्वस्त सिलिकॉन-आधारित डिटेक्टर आणि टाइम-गेटिंग नावाचे तंत्र वापरून, ही प्रणाली जवळ-अवरक्त प्रकाशाचे रिअल-टाइममध्ये दृश्यमान प्रकाशात रूपांतर करते, ज्यामुळे विखुरणाऱ्या वातावरणातून तीक्ष्ण प्रतिमा तयार होतात. हे काम नेचर कम्युनिकेशन्स मध्ये प्रकाशित झाले आहे आणि ते परवडणाऱ्या, उच्च-कार्यक्षम इमेजिंगच्या दिशेने एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे.
टाइम-गेटिंगचे तत्त्व
टाइम-गेटिंग कॅमेरा शटरसारखे कार्य करते, परंतु यांत्रिक यंत्रणेऐवजी, ते फोटॉनच्या प्रवेशावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी अल्ट्राफास्ट प्रकाश स्पंदनांचा वापर करते. प्रमुख लेखक यांग झू स्पष्ट करतात, "पारंपारिक कॅमेऱ्यात, शटर यांत्रिक असते—जेव्हा ते उघडते, तेव्हा प्रकाश आत येतो, आणि जेव्हा बंद होते, तेव्हा प्रकाश नाकारला जातो. या प्रकरणात, आपण प्रकाशाचा वापर प्रकाश नियंत्रित करण्यासाठी करतो."
गेट म्हणजे इंडियम टिन ऑक्साईड (ITO) पासून बनवलेली पातळ फिल्म आहे. जेव्हा गेट उघडे असताना जवळ-अवरक्त फोटॉन फिल्मवर आदळतो, तेव्हा तो दृश्यमान प्रकाशात रूपांतरित होतो, जो मानक सिलिकॉन डिटेक्टरद्वारे कॅप्चर केला जाऊ शकतो. गेट फक्त एक पिकोसेकंदासाठी उघडतो—प्रकाशाला वाक्याच्या शेवटी असलेल्या पूर्णविरामाची लांबी पार करण्यासाठी लागणारा वेळ. हे अल्ट्राफास्ट गेटिंग प्रभावीपणे नंतर येणाऱ्या विखुरलेल्या फोटॉन्सना फिल्टर करते, ज्यामुळे स्पष्ट प्रतिमा वाहून नेणारा बॅलिस्टिक (न विखुरलेला) प्रकाश जतन होतो.
विद्यमान प्रणालींपेक्षा फायदे
सध्याच्या जवळ-अवरक्त इमेजिंग प्रणाली बहुतेकदा इंडियम गॅलियम आर्सेनाइड सारख्या विदेशी पदार्थांपासून बनवलेल्या डिटेक्टरवर अवलंबून असतात, जे महाग असतात आणि सहज उपलब्ध नसतात. रोचेस्टर प्रणाली सिलिकॉनचा वापर करते, जी दैनंदिन इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरली जाणारी सामग्री आहे, ज्यामुळे किंमत नाटकीयरित्या कमी होते. याव्यतिरिक्त, टाइम-गेटिंग दृष्टीकोन विखुरणाऱ्या माध्यमांमध्ये प्रतिमा गुणवत्ता सुधारतो, जी पारंपारिक जवळ-अवरक्त प्रणालींना त्रास देणारी समस्या आहे.
हे तंत्र रॉबर्ट बॉयड, विल्यम एफ. क्रुपके डिस्टिंग्विश्ड प्रोफेसर इन ऑप्टिक्स, यांच्या प्रयोगशाळेत एक दशकाहून अधिक काळ परिष्कृत केले गेले आहे. संघाच्या चिकाटीमुळे एक व्यावहारिक अंमलबजावणी झाली आहे जी विविध अनुप्रयोगांसाठी अनुकूलित केली जाऊ शकते.
संभाव्य अनुप्रयोग
खोल ऊतींमधून स्पष्टपणे पाहण्याची क्षमता वैद्यकीय इमेजिंग वाढवू शकते, ज्यामुळे आक्रमक प्रक्रियेशिवाय ट्यूमर किंवा इतर विकृती शोधण्यात मदत होते. स्वायत्त ड्रायव्हिंगमध्ये, ही प्रणाली वाहनांना धुक्यात नेव्हिगेट करण्यास मदत करू शकते, ज्यामुळे सुरक्षितता सुधारते. इतर संभाव्य उपयोगांमध्ये पर्यावरणीय निरीक्षण, सुरक्षा तपासणी आणि औद्योगिक तपासणी यांचा समावेश आहे, जेथे अडथळ्यांमधून पाहणे महत्त्वाचे आहे.
भविष्यातील दिशा
संशोधक आता प्रणाली आणखी अनुकूलित करण्याचे मार्ग शोधत आहेत, जसे की दृश्य क्षेत्र वाढवणे आणि रूपांतरण कार्यक्षमता सुधारणे. ते प्रयोगशाळेतील प्रात्यक्षिकांपासून व्यावहारिक तैनातीकडे जात, तंत्रज्ञानाची वास्तविक-जगातील परिस्थितीत चाचणी करण्याचे देखील लक्ष्य ठेवतात. कमी किंमत आणि उच्च कार्यक्षमतेसह, हे टाइम-गेटिंग तंत्र लवकरच विखुरणे ही आव्हाने असलेल्या इमेजिंग अनुप्रयोगांमध्ये एक मानक साधन बनू शकते.
हा लेख फिज.ऑर्गच्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on phys.org
