సమీప-పరారుణ ఇమేజింగ్లో వికీర్ణాన్ని అధిగమించడం
సమీప-పరారుణ కాంతి ఆధునిక ఇమేజింగ్లో ఒక వర్క్హోర్స్, వైద్య రోగనిర్ధారణ నుండి స్వయంప్రతిపత్త వాహన సెన్సార్ల వరకు. కనిపించే కాంతి వలె కాకుండా, ఇది కొన్ని పదార్థాలను చొచ్చుకుపోగలదు, కానీ జీవ కణజాలం లేదా పొగమంచు వంటి సంక్లిష్ట మాధ్యమాల గుండా ప్రయాణించేటప్పుడు ఇది ఇప్పటికీ వికీర్ణంతో బాధపడుతుంది. ఈ వికీర్ణం ఫోటాన్లు వాటి మార్గం నుండి వైదొలగడానికి కారణమవుతుంది, ఫలితంగా అస్పష్టమైన లేదా ఉపయోగించలేని చిత్రాలు ఏర్పడతాయి. సాంప్రదాయ పరిష్కారాలు ఖరీదైన, ప్రత్యేక డిటెక్టర్లపై ఆధారపడతాయి, ప్రాప్యతను పరిమితం చేస్తాయి.
యూనివర్శిటీ ఆఫ్ రోచెస్టర్ పరిశోధకులు ఖర్చు మరియు స్పష్టత రెండింటినీ పరిష్కరించే ఒక నవల ఇమేజింగ్ వ్యవస్థను ప్రవేశపెట్టారు. చవకైన సిలికాన్-ఆధారిత డిటెక్టర్లు మరియు టైమ్-గేటింగ్ అనే సాంకేతికతను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ వ్యవస్థ సమీప-పరారుణ కాంతిని నిజ సమయంలో కనిపించే కాంతిగా మారుస్తుంది, వికీర్ణ వాతావరణాల ద్వారా పదునైన చిత్రాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్లో ప్రచురించబడిన ఈ పని, సరసమైన, అధిక-పనితీరు ఇమేజింగ్ వైపు ఒక ముఖ్యమైన అడుగును సూచిస్తుంది.
టైమ్-గేటింగ్ సూత్రం
టైమ్-గేటింగ్ కెమెరా షట్టర్ లాగా పనిచేస్తుంది, కానీ యాంత్రిక యంత్రాంగానికి బదులుగా, ఇది ఫోటాన్ల మార్గాన్ని నియంత్రించడానికి అల్ట్రాఫాస్ట్ లైట్ పల్స్లను ఉపయోగిస్తుంది. ప్రధాన రచయిత యాంగ్ జు వివరించారు, "సాంప్రదాయ కెమెరాలో, షట్టర్ యాంత్రికమైనది—అది తెరిచినప్పుడు, కాంతి లోపలికి వస్తుంది, మరియు అది మూసివేసినప్పుడు, కాంతి తిరస్కరించబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, మేము కాంతిని నియంత్రించడానికి కాంతిని ఉపయోగిస్తాము."
గేట్ అనేది ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్ (ITO)తో తయారు చేసిన సన్నని ఫిల్మ్. గేట్ తెరిచి ఉన్నప్పుడు ఒక సమీప-పరారుణ ఫోటాన్ ఫిల్మ్ను తాకినప్పుడు, అది కనిపించే కాంతిగా మార్చబడుతుంది, ఇది ప్రామాణిక సిలికాన్ డిటెక్టర్ల ద్వారా సంగ్రహించబడుతుంది. గేట్ ఒక పికోసెకన్ మాత్రమే తెరిచి ఉంటుంది—వాక్యం చివరలో ఉన్న పీరియడ్ పొడవును కాంతి ప్రయాణించడానికి పట్టే సమయం. ఈ అల్ట్రాఫాస్ట్ గేటింగ్ తరువాత వచ్చే చెల్లాచెదురైన ఫోటాన్లను సమర్థవంతంగా ఫిల్టర్ చేస్తుంది, స్పష్టమైన చిత్రాన్ని కలిగి ఉన్న బాలిస్టిక్ (నాన్-స్కాటర్డ్) కాంతిని సంరక్షిస్తుంది.
ఇప్పటికే ఉన్న వ్యవస్థల కంటే ప్రయోజనాలు
ప్రస్తుత సమీప-పరారుణ ఇమేజింగ్ వ్యవస్థలు తరచుగా ఇండియం గాలియం ఆర్సెనైడ్ వంటి అన్యదేశ పదార్థాలతో తయారు చేసిన డిటెక్టర్లపై ఆధారపడతాయి, ఇవి ఖరీదైనవి మరియు విస్తృతంగా అందుబాటులో లేవు. రోచెస్టర్ వ్యవస్థ సిలికాన్ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది రోజువారీ ఎలక్ట్రానిక్స్లో ఉపయోగించే అదే పదార్థం, ఖర్చును నాటకీయంగా తగ్గిస్తుంది. అదనంగా, టైమ్-గేటింగ్ విధానం వికీర్ణ మాధ్యమాలలో చిత్ర నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది, ఇది సాంప్రదాయ సమీప-పరారుణ వ్యవస్థలను వేధించే సవాలు.
ఈ సాంకేతికత ఆప్టిక్స్లో విలియం ఎఫ్. క్రుప్కే డిస్టింగ్విష్డ్ ప్రొఫెసర్ అయిన రాబర్ట్ బాయిడ్ ప్రయోగశాలలో ఒక దశాబ్దానికి పైగా మెరుగుపరచబడింది. బృందం యొక్క పట్టుదల వివిధ అనువర్తనాలకు అనుగుణంగా ఉండే ఆచరణాత్మక అమలుకు దారితీసింది.
సంభావ్య అనువర్తనాలు
లోతైన కణజాలం ద్వారా స్పష్టంగా చూడగల సామర్థ్యం వైద్య ఇమేజింగ్ను మెరుగుపరుస్తుంది, ఇన్వాసివ్ విధానాలు లేకుండా కణితులు లేదా ఇతర అసాధారణతలను గుర్తించడంలో సహాయపడుతుంది. స్వయంప్రతిపత్త డ్రైవింగ్లో, ఈ వ్యవస్థ వాహనాలు పొగమంచు ద్వారా నావిగేట్ చేయడానికి సహాయపడుతుంది, భద్రతను మెరుగుపరుస్తుంది. ఇతర సంభావ్య ఉపయోగాలలో పర్యావరణ పర్యవేక్షణ, భద్రతా తనిఖీ మరియు పారిశ్రామిక తనిఖీ ఉన్నాయి, ఇక్కడ అస్పష్టతల ద్వారా చూడటం కీలకం.
భవిష్యత్తు దిశలు
పరిశోధకులు ఇప్పుడు వ్యవస్థను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మార్గాలను అన్వేషిస్తున్నారు, ఉదాహరణకు వీక్షణ క్షేత్రాన్ని పెంచడం మరియు మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం. వారు సాంకేతికతను వాస్తవ-ప్రపంచ దృశ్యాలలో పరీక్షించాలని కూడా లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నారు, ప్రయోగశాల ప్రదర్శనల నుండి ఆచరణాత్మక విస్తరణకు మారుతున్నారు. దాని తక్కువ ధర మరియు అధిక పనితీరుతో, ఈ టైమ్-గేటింగ్ టెక్నిక్ త్వరలో వికీర్ణం ఒక సవాలుగా ఉన్న ఇమేజింగ్ అనువర్తనాల్లో ప్రామాణిక సాధనంగా మారవచ్చు.
ఈ వ్యాసం ఫిజ్.ఆర్గ్ నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on phys.org
